小型無人機在電網運檢維護工作中的應用

鄧遠寧

（國網湖南省電力公司長沙供電分公司，湖南長沙 410002）

0 引言

電網系統安全運行，關系到工農業生產及人們生活的方方面面，可謂責任重大。作為電力運檢部門，巡視輸電線路（以下簡稱“巡線”）是電力運檢維護工作的核心環節，也是保障電網系統正常運行的重要措施。

1 電網運檢維護工作的現狀

當前，我國電網建設呈飛速發展態勢。隨著輸電線路不斷增加、設備檢修日趨復雜，電網運檢維護工作面臨日益嚴峻的挑戰，主要表現在以下3 個方面。

1.1 人手緊缺

電力運檢維護工作的核心環節是電網巡線?，F階段，電網巡線主要分為常規巡視、故障巡視和特殊巡視3 種。而這3 種巡線的傳統做法是人工巡線，即通過步行巡視及攀登桿（塔）等形式進行[1]。隨著我國用電需求日益增大，電網建設愈加密集，運檢維護任務愈見繁重，巡線人手尤顯緊張。較2010 年，國網長沙供電公司輸電室運維人員人均負責的線路增加了一倍多。老一輩巡視人員，多人管一條線路，相互分工與合作，可進行登桿檢查；現在一個巡視人員需管多條線路，單人巡線禁止登桿作業。這些現狀導致巡線質量得不到保證。

1.2 檢修方式與巡線質量的矛盾

隨著用電需求的日益增加，線路停電檢修實屬不易。國網長沙供電公司所轄線路檢修方式主要采用狀態檢修，即根據線路狀態進行檢修，周期短則3～5 年，長則更久。假設某線路剛完成檢修已經運行，卻發現了新的缺陷，一般情況下只能等到下次計劃停電才能進行消缺；人工巡線受地形、氣候等諸多因素制約，難以保障巡線質量，而巡線質量直接關系到檢修質量。因此，電網的運檢維護工作，首要解決的是檢修方式與巡線質量的矛盾。

1.3 環境制約

人工巡線受地形環境、天氣條件等因素影響，存在較大局限性。輸電線路通道常架設在人口稀少的山區、丘陵或叢林地帶，巡線人員只能翻越山澗或者穿越叢林，才能到達基桿塔所在位置進行檢查工作。如果遇上雨、雪、霧等極端天氣，巡線人員穿行在群山峻嶺之中，勢必存在很大的安全隱患。

因此，僅僅依靠現階段的人工巡線已遠遠不能滿足當今電網運檢維護的需求。而小型無人機在電網巡線工作中的應用，則為電網運檢維護提供了一條更加高效、安全、經濟的途徑。

2 小型無人機巡線的優勢

無人機是無人駕駛飛機的簡稱，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機[2]。機上無駕駛艙，通過搭載不同的傳感器載荷，完成不同的任務需求。電網巡線一般采用小型無人機。

2.1 小型無人機是價廉物美的巡線工具

小型無人機在輸電線路巡查上，具有以下優勢：①體積小、重量輕，能夠迅速開展緊急故障巡查工作；②無人機價格便宜，維修費用低，適合在輸電線路巡視與故障檢查中全面推廣；③無人機起降方便，對起降場地要求不高，能夠應用于地形復雜區域，實現對輸電線路的全方位巡查；④無人機操作靈活，甚至能在線路附近懸停，近距離、多角度的拍攝線路設備情況[3]；⑤不需要進行空域申請即可起飛、對輸電線路進行檢查。

利用小型無人機巡線，巡線人員不再需要爬山涉水、登桿走線，只需地面操控無人機，通過無人機回傳的畫面進行巡視檢查、影像分析、故障查找、反饋檢修等（圖1）?？梢哉f，小型無人機是價廉物美的巡線工具。

2.2 小型無人機巡線能大大提高運檢質量和工作效率

擁有人所難及的廣闊視野、靈巧身手和精準排查優勢的小型無人機巡線，有如下特點：小型無人機常規巡線有比傳統的人工巡線、登桿檢查更多的視角，可以多角度觀察目標，對缺陷有更強的捕捉能力；小型無人機故障巡線，通過搭載不同的傳感器設備，可發現線路不可視的運行隱患，如紅外光傳感器可檢查出過溫、連接異常等，紫外光傳感器可檢查出異常放電等微小甚至是不可視隱患，能快速、精確查找到電網及其設備的故障點；小型無人機巡線可以適應大部分復雜地形，較遠的控制范圍，可讓操控人員在一個點上覆蓋兩側幾公里范圍的線路，大大節省了巡視中的步行時間（圖2）。

圖1 正在巡線的小型無人機

據相關數據統計，小型無人機巡線比人工巡線效率提高近40 倍，所以能大大提高運檢質量和工作效率。

2.3 小型無人機巡線能有效降低安全風險和運檢成本

對從事電網巡線的工作人員來說，受傷是家常便飯，甚至還會遇到危及生命的情況，如遇見毒蛇、毒蜂、野豬等動物，或者中暑、摔倒、墜落等情況。如果采用小型無人機巡線，則可以有效避免此類傷害的發生，有效保障巡線人員人身安全；每一次人工常規巡視、故障巡視或特殊巡視，都需要投入大量的車輛、藥物、工具、人力等。而利用小型無人機巡線，只需1～2 個人地面操控，無人機就能翻山越嶺、過河渡水地進行巡線工作，大大降低巡線人員的勞動強度、提高巡線效率，從而節省了可觀的運檢成本[4]。

圖2 冰凍天氣無人機查看山頂的線路覆冰情況

3 國網長沙供電公司輸電室小型無人機巡檢實踐

3.1 組建小型無人機巡線隊伍

要實現小型無人機巡線，首先要組建無人機巡線隊伍。2016年8 月，在國網湖南省電力公司的大力推動、支持下，省電力系統開始了小型無人機駕駛員培訓工作。國網長沙供電公司輸電室有幸得到了這次寶貴的機會，選送了4 名運檢人員進行無人機駕駛培訓，并順利完成了學業和考核，拿到了該公司第一批小型無人機駕駛員資格證書。

回到單位后，2017 年3 月，在公司領導和同事們的大力支持幫助下，組建了一支含2 名小型無人機機長和2 名小型無人機駕駛員的無人機巡線隊伍。他們經過較短時間的適應和操練，很快投入到所轄輸電線路日常運檢維護中，自此，小型無人機正式加入到國網長沙供電公司的巡線之旅。

3.2 小型無人機巡線的應用與效果

國網長沙供電公司所轄220 kV 輸電線路約1200 km。采用人工巡線，通常2 個巡線員每天勉強完成10 km 的巡線任務；而現在利用小型無人機巡線，一般情況下1 個無人機駕駛員操作無人機1 h 就可巡線10 km，巡線的人力大大減少，而巡線速度顯著加快。

常規巡線中，他們采用一人一機單獨作戰，利用小型無人機掛載可見光相機，通過操控無人機，對桿塔傾斜沉降、導線受損、桿塔缺陷、通道樹林等情況進行攝影攝像、收集數據；也常常采用兩人協同進行方式，一人專職操控小型無人機，另一人監視地面屏幕。利用無人機控制數據鏈，把可遠傳的可見、紅外熱像儀的信號傳送到地面監視屏幕，發現可疑區段還可懸停、或者多角度飛行細查。

2017 年11 月25 日，長沙供電公司輸電室無人機飛行小組按照月度飛行計劃要求，對220 kV 袁威線的“三跨”點進行無人機精細化巡檢。當天下午，在對跨越岳臨高速公路#082—#083（耐張段#082—#084）飛行巡檢過程中，發現#082 的C 相跳線導線側掛點跳線線夾掛板螺栓螺母即將脫落，#083 的左地線U 型掛環螺栓螺帽脫落，地線線夾掛板螺栓螺帽脫落，以及多處鎖緊銷缺失現象。無人機飛行小組立即將發現的重大隱患情況及圖像資料進行遠程上報，輸電室立即啟動緊急處置預案，決定于第二天對#082—#083 段進行帶電緊固螺栓及補裝鎖緊銷等工作。11 月26 日，輸電室組織人員前往隱患點進行帶電消缺工作，并在消缺后用無人機進行缺陷復查閉環。

表1 小型無人機技術參數

據統計，僅2017 年11～12 月，長沙供電公司小型無人機巡線發現線路新增缺陷、隱患900 多處，超過人工巡線全年發現的新增缺陷及隱患，極大地提高了巡線質量和效率。

3.3 小型無人機在工程驗收中的應用

小型無人機除了日常巡線外，還可在其他電網運檢維護領域大顯神通。如：2018 年5 月16 日，長沙供電公司對撈刀河地區新建24 座基塔的220 kV 雙回線路進行竣工驗收。以往這類驗收，至少需要登桿人員4 個、配合安全人員4 個、地面通道巡視人員4 個、車輛3～4 臺，才能在一天之內勉強完成驗收任務；而這次驗收，因采用了小型無人機工作，只用了2 個操作人員、1個配合人員、1 臺車，便在一天之內順利完成了驗收任務。

4 結束語

小型無人機巡線以成本低、目標準、效率高而越來越受到人們的青睞，如南方電網、國網北京電力公司等都在廣泛應用小型無人機巡線。盡管目前小型無人機巡線在國家電網的應用尚處在推廣階段，但是在未來幾年，小型無人機以受地理環境制約較小、線路巡視周期較短、故障查找效率較高、成本投入較低等優勢，必將推動運檢維護工作由人工巡線邁向“機巡為主、人巡為輔”的現代模式，小型無人機巡線也將迎來蓬勃發展的黃金時期。