输电线路的无人机测距技术研究与应用
张梦雯
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张梦雯,. 输电线路的无人机测距技术研究与应用[J]. 中国能源进展,2022.1. DOI:10.12721/ccn.2022.157005.
摘要: 长时间以来,输电线路都被暴露于野外,安全监管的难度较大,且需要专业人员进行定期巡视。野外的输电线路具有着较大的安全隐患,且专业人员在进行巡检与测距时往往会遇到困难。针对目前输电线路存在的测距问题,无人机测距技术受到了人们的关注。本文就输电线路的无人机测距技术进行了分析,探讨无人机测距技术的研究与应用。
关键词: 输电线路;无人机测距技术;研究与应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157005
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引言:近几年,我们国家经济、文化、科技都在不断的发生革新和变化。对电力系统的的改造也成为了现在主要研究的问题之一。,输电线路通常暴露在野外,所以其运行和维护的环境相对复杂,而且会受到许多不确定因素的影响,这就对输电线路的巡视和测距提出了更高的要求。由于配电网的比较复杂、体量较大,不是一朝一夕就可以改造完的工程,所以我们应该对它在建设中所出现的问题进行研究提出有效的解决方案,使得我国配电系统更加完善。

1在输电线路中应用无人机测距技术的意义

无人机作为一种高科技产物,综合了多个领域的先进技术,具有着众多优势。在输电线路中应用无人机测距技术,能够较好地解决传统测距技术中存在的多种问题,使输电线路的巡检与测距更加便捷。(1)利用无人机测距技术能够不受地形的限制,提升了巡检工作的效率。由于其是在空中进行拍摄,因此不会出现巡检死角,能够进行全方位的拍摄,即使面对较为复杂的地理环境,也能够进行正常巡检,降低了人工巡检测距的危险性。(2)无人机测距技术不受环境影响,无论是自然环境还是地理环境,无人机测距技术都能够较好地克服各种困难。在雨、雪天气也能够进行正常测距,安全性较高,地理环境上,即使面对原始森林、高山流水,无人机也能够完成测距任务,且工作效率极高。(3)无人机测距技术不需要进行飞行员培训,通过利用无人机以及影像传递的方式,使测距人员能够直接利用无人机进行观察与测距,避免了多余的复杂工作,能够提升测距效率,降低工作的繁杂程度。[1]

2无人机测距系统架构

无人机测距平台主要包括无人机系统、图像采集系统、测距系统和地面站。无人机系统通过机载GPS定位系统实时获得无人机飞行高度、速度、位置等信息,通过机载变焦摄像机实时记录拍摄到的图像信息,通过机载、5.8GHz(无线数据传输单元把飞行数据和图像数据传输到地面站的监控器,为操控人员提供及时准确的数据支持。为实现图像采集与测距装置的有效结合,系统配备测距显示系统,由专门人员负责测距工作,当地面工作人员通过工作站向机载测距单元发送采集指令之后,机载数据采集模块根据指令完成数据采集,并通过机载433MHz无线数据传输单元把测得的数据发送到地面工作站,地面工作站对数据分析、计算、保存。

3输电线路中无人机测距技术的应用

3.1无人机测距技术应用于正常巡视

在输电线路正常巡视中,无人机测距技术有着较好的应用。该项技术能够有效延长人工巡检的周期,且能够较好地进行巡检计划,保证巡检工作的高效、科学完成。无人机测距主要采用了固定翼无人机与多旋翼无人机相配合的巡检方式,来对输电线路进行巡检。在进行山区输电线路的巡检时,专业人员不需要到达杆塔现场,只需要利用无人机对起降点杆塔以及其他两路杆塔进行巡检即可。如果出现输电线路档距较大的情况时,可以选择利用无人机对以起落点为圆心,半径1km以内的所有输电线路设备来进行巡检与测距。[2]

3.2无人机测距技术应用于故障查线

在输电线路中,如果出现故障,并引起了输电线路跳闸,此时就可以利用固定翼的无人机来进行航拍的普查,以此来对道路状况,线路状况等情况进行整体性把握。当线路合闸时,多旋翼的无人机能够对输电线路进行有效的针对性巡检,从而及时检测出输电线路中的故障点。倘若线路不合闸,则需要利用固定翼的无人机来对输电线路的通道进行检查,在此之后再利用多旋翼的无人机对线路故障点进行进一步检测。[3]

3.3无人机测距技术应用于应急特巡

应急巡检是指当输电线路面对地质灾害或者恶劣天气等特殊情况时,需要对输电线路进行的巡检。在应急巡检中,适应无人机测距技术能够对人工巡检进行有效地补充,针对人工与车辆难以到达的地区,无人机测距能够有效协助专业人员进行巡检与测距。针对重点的输电线路路段以及输电走廊,专业巡检人员可以选择利用固定翼的无人机来进行巡检测距,面对大雪风沙天气,或者泥石流等特殊情况,也能够在第一时间对目标线路进行测距与巡检,大大提升了巡检的效率,也为救助人员以及设备抢修争取了更多的实践。针对杆塔区段的巡检,可以选取多旋翼的无人机,排出巡检区域的潜在安全隐患,与此同时,多旋翼无人机也能够进行对大面积树障的测量工作。[2]

3.4无人机测距技术应用于线路验收

针对新建的输电线路,在投入使用之前,专业人员需要对新建的输电线路进行验收工作,但是实际状况中,验收工作受制于验收人员的水平以及天气状况,最终的验收结果往往会出现不可靠或者验收困难等状况。此时,在线路验收时应用无人机测距技术,将其与人工线路验收相配合,能够较好地降低单一人工线路验收出现多种问题的机率。利用固定翼的无人机进行输电线路的普查工作,对输电线路的通道进行航拍,并排查通道内部的树障以及违章施工。针对平口以上的问题,需要采用多旋翼的无人机进行复查,采取恰当的整改方案,有效提升输电线路验收的效率。

3.5无人机测距技术与人工巡视的融合

在输电线路中应用无人机测距技术,能够有效地对输电线路中的走廊、导地线等进行巡检。针对不同输电线路出现的故障情况,有多种不同飞行要求,包括主飞行、赠稳飞行以及手动飞行等飞行模式。飞行时,无人机可以搭载测距仪、摄像机等高精度的设备,来对输电线路的外部特殊状况进行巡检。在进行均压环、绝缘子串等重要输电线路设备的故障巡检时,需要从多个方向、多种角度来进行航拍,对于正在运行或通电的目标物,巡检距离保持5m或者10m,而对于不带电或变电设备未运行的目标物,则可以保持4m的距离进行拍摄。在测量输电线路下方的树木净空时,利用无人机测距技术,同时搭载图像的传输通道,对视频信息进行传输,其能够获取的数据信息将更加精确。总体而言,针对经纬仪难以进行测量的树障测量以及特殊地形,采取无人机测距技术进行进一步的补充,是其能够与人工巡视相结合,能够有效地保证输电线路测距以及巡检的全面性与精确性,使输电线路的各项工作能够更加精准高效地完成。

3.6实例分析

无人机测距技术对于输电线路巡检有着重要的作用,我国对于无人机测距技术的应用也取得了成果。以某电力企业为例,该电力企业负责的输电线路有85条,全程共8600多公里,途中经过多个省市及自治区,走廊下方有许多的树障隐患,树障面积巨大,多处于平原地区,利用经纬仪等传统的测距方法无法准确的进行测量,这就给输电线路带来了严重的安全隐患。该企业采用无人机测距技术对输电线路走廊下方树障进行了测量,通过与经纬仪测量的对比可以发现,无人机测距技术的误差在5%之内,测量结果十分准确,满足树障测量的精度要求,且测距效率较高。

4结语

综上所述,输电线路的测距巡检往往具有较大的难度,这是由于输电线路的运行环境较为复杂,且会受到诸多因素的影响。在进行测距时,恰当的测距技术能够有效提升效率与安全性。相较于传统测距方法,无人机测距技术能够有效解决范围小、测量精度低等问题,且能够较好地适应特殊的环境,能够更好地服务于输电线路的巡检工作,应当在输电线路的巡检工作中得到广泛的应用。

参考文献

[1]冒文兵,刘昌帅,董泽才.输电线路无人机测距技术研究[J].科技经济导刊,2016(30)57.

[2]陈逸川,朱诗卉.输电线路的无人机测距技术研究与应用[J].科技展望,2016,26(13)106.

[3]周志文.输电线路的无人机测距技术研究与应用[D].华北电力大学,2014.

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