多旋翼无人机在输电线路检修方面的应用

张雪松

摘要：为了解决输电线路运维检修难度大、强度高、作业人员耗时耗力等问题，本文章研究了一种传统方式作业和多旋翼无人机协同作业的方案，并通过实际案例进行验证。验证表明，该套方案能有效促进输电线路运维检修技术发展，加快停电输电线路的检修作业速度，减少停电时间，解决电网公司线路、设备老龄化和运检技术落后等问题，保障电网的快速发展。

关键词：输电线路；运行与检修；多旋翼无人机

1 引言

现在我国的国民生活水平大幅提升，人们在日常生活和生产中对电量的需求也是逐渐增大，这也使得输电线路的建设也越来越复杂，大大增加了后期对于架空输电线路的运行与检修的难度。给电网的停电时间提出了更高的要求，线路的停电时间越短，越能保证电能能得到充分地利用，越能保证用户的用电质量。将多旋翼无人机（以下简称无人机）应用于架空输电线路的检修工作中，使得日常检修作业更加方便、简单，大大降低了工作难度，减轻作业人员的劳动强度。本文着眼于线路检修的现状，探讨了无人机在线路检修作业中的应用技术。

近些年来，无人机被广泛应用于铁路交通、石油化工和建筑施工等行业中，而在电力行业中尤其是架空输电线路中也开始推广无人机巡检技术。虽然无人机在电力上开始了广泛的应用，主要是利用无人机的便利性，解决因交通道路不便、林区、山 区、河网、污染区、超高杆塔等区段输电线路存在巡视盲点问题，能够发现人工地面巡检难以发现的缺陷，但是在检修作业中还是带传递绳爬塔、坐梯头出线等等的传统作业方法，不能减少作业人员的劳动强度和减少作业时间，不能保障检修作业人员的人身安全。

2 架空输电线路概述

在电力基础设施中有地下电缆线路和架空输电线路，架空输电线路利用绝缘体和空气绝缘架设于地面之上的电力线路。和地下传输电线路相比，架空输电线路具有施工周期短、施工成本低而且便于后期维护的优点，因此成为了电力输送的主要输电方式。但要经常对架空输电线路进行维护和检修，从而提前排除线路故障减少相关事故的发生，保障电力系统的正常运转。^[1]

在架空输电线路的后期维护中，尤其是在检修作业过程中，受到地形地貌、环境因素、线路长度、各种工器具的影响，使得在线路停电检修作业中遇到的困难较大。面对繁重的线路检修作业任务，通过将无人机与传统作业方法相结合，有效弥补了人工作业的不足，为减少输电线路的停电时间提供了可行的技术手段。

3 无人机技术概述

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。^[2]

无人机一般指无人机内部系统，包括无人机集体、机外遥控站、起飞(发射)和回收装置以及检测系统。无人机本身包括机体、飞控系统、动力装置、回收系统和任务载荷，通常是专门设计的。一般包括固定翼无人机和多旋翼无人机设备，一般被广泛应用于线路检修工作中的无人机主要是多旋翼小型无人机。为了完成架空线路的检修任务，将搭载无人机抛挂模块、无人机测距模块、气压计传感器等综合巡检模块要求的配置应用于多旋翼无人机中，利用遥测遥感得到的数据，可以保证无人机在飞行中的实时状态，保证无人机的安全从而完成架空输电线路检修作业。

4 现阶段输电线路检修的主要问题

1.输电线路检修的主要内容

（1）线路本体

地面与基面：回填土下沉或缺土、水淹、冻胀、堆积杂物；杆塔基础：破损、酥松、露筋、基础下沉、保护帽破损等；接地装置：断裂、严重锈蚀、螺栓松脱、接地带丢失、接地带外露等；拉线及基础：拉线金具等拆卸、拉线棒严重锈蚀或蚀损、拉线松弛、断股等；绝缘子：伞群破损、严重污秽、有放电痕迹、弹簧销、钢帽破损等；导线、地线、引流线、屏蔽线、OPGW的散股、断股、断线、放电烧伤、悬挂漂浮物、弧垂过大或过小、严重锈蚀、覆冰、舞动、风偏过大、对交叉跨越物距离不够等；线路金具：线夹断裂、裂纹、磨损、销钉脱落或严重锈蚀，均压环、屏蔽环、螺栓松动，防振锤跑位等。

2. 附属设施

防雷装置：避雷器动作异常、计数器失效、破损、变形、引线松脱等；防鸟装置：鸟刺的破损、变形、螺栓松脱等；各种监测装置：缺失、损坏、功能失效等；杆号、警告、防护、指示、相位等标识的缺失、损坏、字迹或颜色不清、严重锈蚀等；防雾防冰装置的缺失、损失等。

2. 架空线路环境通道

建筑物、树木与导线的安全距离不足等；线下有危及线路安全的施工作业等；线路附近有烟火，有易燃、易爆物堆积等；采动影响区，地面出现裂缝、坍塌等情况；线路附近有危及线路安全的漂浮物等。

2. 输电线路检修分类

输电线路由于受到周围环境的影响因而遭到破坏和损耗,因此及时地做好线路检修意义重大。一般线路的检修分为3种情况:有计划的进行检修、临时性检修、大范围检修。

^[3]当输电线路全部铺设完之后，根据定期巡视中发现的缺陷和数量，制定不同的检修计划，在检修过程中把发现的缺陷及时处理掉，恢复到输电线路最初的工作状态，保证电网安全稳定运行。

2. 检修作业中的问题

（1）路途远。由于输电线路是跨地区甚至是跨省的传输，这就造成了输电线路的长度能到到几十甚至几百公里，作业人员从单位到达输电线路需要很长的时间。

（2）杆塔位置偏僻。为了节约资金、高效利用土地和减少人员的破坏，在设计之初，输电线路杆塔的位置都选择在人员密度低，土地使用便宜的地方，增加了人员到达作业点的时间。

（3）作业强度大。一条输电线路的杆塔基数可能达到几十、几百甚至上千基。各种输电设备的增多，设备的故障数也多。在检修作业中，超出人员的作业劳动强度。

（4）停电时间短。为了保证用电的可靠率，调度对线路的停电时间严格把控。

（5）工器具的落后。现在的输电线路的工器具一直延续原来的作业方法中，使用的工器具，主要是靠人力的“拉、扯、拽”，大大增加了作业人员的身体强度。

4 无人机与人员协同作业

1.处理导线上的缺陷

（1）利用无人机挂载的抛挂器，把传递绳和后背保护绳抛过导线或者地线。使用电动升降装置，人员可以直接到达作业点，这种方法可以直接减少作业人员，减少作业准备时间，避免了作业人员攀登杆塔的作业强度。

（2）利用无人机挂载喷火器，导线、地线上面有异物时，可以利用无人机喷火，直接烧掉。此方法已经得到广泛的应用，能快速的处理缺陷，能到达作业工器具不能到达的地方。

2.处理线路杆塔上的缺陷

无人机挂载抛挂器，作业人员直接上塔，利用无人机把传递绳抛在杆塔上，作业人员在适当位置挂好传递绳，作业人员利用电动升降装置到达作业点位置。减少了作业人数，人员在攀爬杆塔过程中，避免了携带传递绳，保证了人员的安全。

5 结束语

将无人机应用于架空输电线路的巡检工作中能够大大解放劳动力，提高巡检工作效率的同时降低了工作难度，使得输电线路的巡检工作更加便捷、安全。输电线路检修中无人机与人员协同作业，是电力行业发展的必然趋势。在传统的作业方法中，作业人员需要很高的劳动强度和体力。利用无人机协同作业，不仅可以减少作业时间，减少作业人员的劳动强度，还能大大减少线路的停电检修时间，符合国家电网对安全的要求。

参考文献

[1]陈 栋.架空输电线路无人机的应用[J].产业与科技论坛,2020(19):44-45

[2]秦 博,王 蕾.无人机发展概述[J].飞航导弹,2002(8):4-10

[3]刘 容.输电线路检修现状及存在问题分析[J].电力与能源,2013(4):124