无人机电力线路安全巡检系统及关键技术
（山东送变电工程有限公司，山东 济南 250000）
摘 要：随着社会经济的发展与人们生活各方面的提升，人们对电力使用的安全稳定性有了更高的要求。基于这种状况，电力行业开始逐渐提升无人机电力线路安全巡检在巡检工作中的比例，目的是保障电力行业的安全有效发展，为民众提供良好的用电环境。如何就无人机电力线路安全巡检系统及关键技术进行不断的探索与完善是目前电力行业与无人机行业所重点关注的问题。本文对无人机电力线路安全巡检系统及关键技术进行分析，以供参考。
关键词：无人机电力线路；安全巡检；关键技术引言现有的电力系统主要由四个部分组成，分别是发电、输电、配电和用电，任意一个环节出现问题都会影响整个电力系统的安全、稳定运行。输电部分的线路主要有电缆线路和架空线路两种，不同于电缆线路主要分布在城市企业、医院等地，检修起来较为方便，架空线路通常分布在野外、山区等人迹罕至的地方，甚至分布在峭壁、雪山等恶劣的自然环境中，若是出现输电线老化、断股或绝缘子损坏等情况，则经常会因为无法及时检修而导致电力系统出现故障，从而造成严重的经济损失。
1 电力巡线无人机实时避障技术方案分析
在电力巡线过程中，根据环境条件和业务需要，无人机可搭载不同的设备进行巡线，完成对应的任务。对于远距离超、高压输电线路而言，山川、树木、建筑物等可见障碍物外，还有非可预见性障碍，这些都需要采取针对性的避障技术完成无人机巡线。对于已知可见障碍物，可以通过采取无人机路径规划巡线方案，在巡线前完成路径规划。对于未知障碍物因素，则需要采取实时避障的方法，利用空间环境信息处理来完成巡线。对未知故障的无人机巡线中，要先根据输电线路的实际情况，提前设计好对输电线路的自主避障，估计出无人机与输电线路的相对距离，实现对输电线路的实时避障。对于其他未知的障碍物，则需要借助无人机上的激光雷达传感器、超声波传感器、视觉传感器、GPS 等设备，获取无人机巡线中障碍物的相关数据信息，然后进行数据分析处理和控制策略确定，通过无人机飞行控制器来控制无人机飞行方向与速度，进而实现无人机飞行路径的有效控制。
2 无人机的技术特点
无人机的技术优势体现在以下几方面：（1）和传统的人员检查相比，无人机巡视的优势更大，无人机除了可以针对塔杆本体、导地线与绝缘子等部件进行详细的检查，还能对地理环节、树木情况、交叉跨越等情况展开详细的了解并做好对象记录，特别是特殊的地区，可以针对树线距离、地貌地形、交叉跨越情况展开详细的拍照、录像与测量。（2）无人机在进行巡检工作时可以很好地进行环境的适应，特别是在天气恶劣或出现电网异常的时候，线路维修人员无法立即前往现场检测维修或肉眼无法进行设备故障的判断，此时，无人机巡检就可以针对异常进行检查判断，最终制定解决方案。
3 无人机在电力系统中的应用
3.1 线路规划
电力建设过程中需要做到准确的线路规划，传统的电力线路规划办法是选择用人工进行测绘，准确率与工作效率都不高。而使用无人机开展线路规划之后，可以进行制定区域的合理规划，在对应要求的基础上进行信息的测绘，将线路架设问题得到有效的解决。规划无人机路线时，可以利用通道资源来进行线路的合理规划。在无人机规划线路过程中，发现还能有效地降低成本。
3.2 应急处理
电力建设过程中，会因为外部干扰元素与内部干扰元素的影响发生变化。外部干扰元素包含了洪水、地震等自然灾害，电力建设质量会因此产生影响，若灾害严重时会直接破坏电力系统，所以，需要针对自然灾害进行有效的预防；内部干扰因素主要体现在人员的操作失误上，人为原因导致的施工工期延长、工程质量降低等现象。无人机的应用可以将外部干扰因素进行控制，自然灾害到来之前进行灾害的预测，在自然灾害发生之后可以迅速获取相关资料，采取针对性的措施进行灾害处理；针对内部干扰因素，无人机可以帮助工作人员进行操作规范化，也能解决工期拖延的问题。
4 无人机电力线路安全巡检系统及关键技术
4.1 无人机飞行姿态控制技术
无人机电力线路巡检工作一般应用于户外，受天气、地理环境的影响，其中强风、强雨、雷电等天气对其影响尤其大，因此如何控制无人机的飞行姿态，使之在电力线路巡检工作中能够有效避免这些危险因素，是目前的无人机研究者需要重点思索的问题。且目前关于无人机飞行姿态控制技术已经取得了初步的突破，并在不断的发展中，比如 LQG 无人机控制技术可以实现无人机俯仰、翻转等动作控制，PID无人机控制器可以有效地改变无人机的航道，这些技术都可以应用在无人机的风险规避方面。无人机飞行姿态控制技术还处于发展阶段，需要无人机研发者根据电力线路巡检工作进行不断改进与完善。
4.2 无线通讯技术
无人机电力线路安全巡检系统中的无线通讯技术主要应用在无人机的遥控测量功能、跟踪定位功能与信息传输功能等。以无人机的遥控测量功能为例进行分析，无人机的遥控测量功能主要表现在两个方面：其一，测量无人机本身的状况；其二，测量无人机的信息传输功能，无线通讯技术可以让地面工作人员对无人机的这两种状态进行实时追踪。其次无人机定位功能也能与无线通讯技术进行有效结合，让地面工作人员对无人机的具体位置了如指掌。
4.3 故障检测技术
目前围绕无人机的电力巡检任务主要是通过无人机在巡检过程中挂载相应的摄像设备，拍摄输电线路的相关图像、视频等并进行回传，地面服务器再对接收到的图像、视频等进行处理和分析，得到输电线路的健康状况并判断是否有缺陷或故障。常见的故障分析手段有测温分析、线路外形分析等。影响故障检测准确性的因素主要有：拍摄的角度，图像、视频文件的清晰度，分析技术的精度等，各部分的准确性和稳定性都决定了整个故障检测的准确性，因此都不容忽视。
结束语
综上所述可知，随着电力行业的高速发展，电力线路数量的增长，电力行业开始逐渐提升无人机电力线路安全巡检在巡检中的比例。实现无人机在电力线路安全巡检工作中的合理运用，需要相关工作者结合电力线路安全巡检实际情况与无人机现状进行不断的探索与改革，进而促进两者的高速融合，提升电力线路安全巡检质量与效率，保障电力行业的可持续发展。
参考文献
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[2]潘一凡.电力巡线无人机产品设计研究[D].西南科技大学，2018.
[3]侯飞.电力专用无人机的巡检技术应用分析[D].华北电力大学(北京)，2017.
作者简介：
安建光（1977 年 05 月 17 日），身份证号码：370104197705170314，籍贯：山东省济南市，学历：本科，职称：工程师，研究方向：电力工程技术。
