1、前言
国际上，无人机主要分为两大类；一类为军事作战服务；另一类民用应用服务。近年来，无人机巡线技术作为一门新兴的技术，开始得到了快速发展。但由于其融合了航空、电子、电力、飞行控制、通信、图像识别等多个高尖技术领域，实现起来难度比较大，世界范围内专门研究无人机用于巡线技术的优势机构并不多。目前，在民用方面，特别是在电力方面的应用，欧美许多国家多年来已开展了利用载人直升机进行输电线路的巡检，基于数量较多的直升机拥有量，已作为一项常规巡线作业来展开，取得了较好的效果。我国最早在上个世纪80年代开始进行了载人直升机的巡检作业试验，但是由于直升机数量少，巡检费用高，对人员专业性要求高，受场地限制灵活性不足，以及安全系数低等诸多原因，此项工作一直没有得到很好的大规模应用。
随着国民经济高质量发展，特别是特高压线路、智能电网等工程的不断实施，对电力线路日常维护提出了更高要求。为了电网、电站安全稳定运行，保障作业人员安全，进行无人化架空输电线路、电站巡检，以提高巡检的质量和成效，成为构筑能源互联网的重要保障。随着无人机巡检系统的不断优化和推广，无人机巡检技术已深入电力系统的线路巡检和变电站巡检等领域内。
2、无人机在输电线路巡检的应用
输电线路巡检工作的主要内容包括线路本体、金具、绝缘子、导地线、附属设备、走廊通道、电力设备的巡视和检查，对巡检范围中输电线路具体运行情况检视，对运行过程中的故障及时发现并且上报，使线路运行更加的稳定。目前，输电线路巡查主要包括特殊、故障、正常三种巡视方式，不管在传统工作中开展哪种巡视类型，都是使用人工地面巡查。只有在出现特殊情况的时候才会通过工作人员登塔进行巡视，此种巡查模式无法充分发挥巡检工作的功能与作用。另外，传统的人工巡查方式无法满足目前不同运行情况线路的巡视需求，对开展巡检工作有效性造成了影响，浪费大量的人力资源，对输电线路安全、稳定的运行造成了影响。
目前，无人机被广泛应用到输电线路巡检中，常用无人机由影像收集和传送、地表摄影和操控等构成。主要功能就是利用人工遥控，在输电线路杆塔周边精准飞行，加强对机身安全性保证，在电力线路附近悬停，对输电线路视频图像进行收集，之后通过现代无线图像传送设施在电网后台精准传输，方便工作人员查看输电线路的情况。
随着无人机技术的发展，摄影技术和飞控技术也越来越成熟，人们也越来越重视在电力系统中使用该技术。根据无人机的不同种类，以输电线路远近的距离实现不同巡检和飞行任务。结合地理信息数据系统和实时感知设备的应用，使复杂地势形态与地理环境问题得到解决，满足不同地区线路巡检作业的需求，降低电力设备缺陷故障率。高精准定位和避障技术能够保证无人机安全巡检各种电压等级输电线路，飞行时间能超过1h，每个小时线路通道巡视设置为20～30km，可利用多台无人机进行联合巡检满足高工作量和高效作业的要求。由于受到传统地形的限制较少，能够使传统作业中人员、设备的安全隐患得到较好消除，提高了输电线路运维水平和巡检效率。
3、无人机在变电站的应用
我国智能电网进入全面建设阶段，我国建设智能电网的思路着重以发电、输电、变电、配电、用电和调度六个重要的环节来实现，逐步使得电力系统的各个部分智能化、信息化。变电站的智能化在智能电网中起着非常重要的作用，可以有效降低变电站运行的事故发生的概率，并提高整个电网运行可靠性及经济性，所以越来越多变电站内重复性巡检工作趋向于自动化和智能化。部分变电站内的巡检方式已由传统的人工巡检转变成为了智能机器人及无人机巡检。无人机技术与电力技术相结合，使变电站运行维护工作更加精准高效。变电站内常能看到应用巡检机器人进行智能化巡检，因为这种巡检方式可以有效规避传统人工巡检方式存在的漏检、误检、检查不彻底等问题，提高了巡检精度及效率。
变电站内各高压设备间间隔有限，鉴于小型多旋翼无人机体积小的特点，可以将小型多旋翼无人机应用在变电站内巡检。在小型多旋翼无人机上搭载实时动态载波相位差分定位系统，能够在变电站范围内精准确定其位置，只需将特定变电站的空间数字模型数据加载到无人机控制系统中，即可控制无人机在该变电站内按巡检要求进行飞行。
通过无人机自主巡检可以较好解决各种观测角度及视觉盲区的问题，并减少人力成本，避免各类误操作等。但当无人机上挂载的巡检传感器较多，导致无人机续航能力大打折扣，无人机需要不断在停机坪上补充电能解决续航问题；或者巡检任务频繁下达，致使无人机持续飞行而不能在停机坪上补充电能，则无人机自主巡检系统将无法继续工作。故小型无人机续航问题是这一系统的缺陷，所以当这种巡检系统只有一台无人机时，则只能满足轻量化、针对性短时巡检需求。因此，可配置无人机群巡检。变电站无人机群巡检系统可以完成繁重的巡检任务，由于多无人机同时进行巡检，所以分配到每台无人机上的巡检任务并不多，间接解决了小型无人机巡检的续航问题，也提高了巡检的效率。但是无人机群巡检方式连接的无人机较多，对系统的通信带宽需求较高，同时需要应用成熟的蜂群飞行控制技术。
4、无人机巡检优缺点及发展前景
输电线路、变电站内智能巡检是将无人机巡检技术作为基础，主要特点是高效。在使用无人机巡检输电线路或变电站时，通过技术进行保证，比如自主悬停技术或者自主导航飞行技术。在此技术使用过程中，能够提高输电线路或变电站巡检工作效率和检测数据收集。完成巡检任务效率高，能快速确定待查线路、设备等故障点，保证供电可靠性。尤其是将无人巡检技术应用到恶劣天气中，能够增强电网数据采集传输的可靠性。
在实际中使用无人机巡检输电线路或变电站项目，基于监控录像系统，工作人员能够高效实现输电线路或变电站的实时检查工作，对合适数据进行收集，使数据处理效率得到提高。在手动操作无人机过程中，方便操作者设置参数优化无人机飞行航迹，集中处理既定线路或特定区域。
对比传统作业技术手段，无人机能够自主飞行作业，降低作业风险发生率，降低巡检人力物力成本，和航线动态规划体系、GPS定位导航、自动避障技术相互结合，使工作人员负担得到很大降低，同时运用作业设备的模块化设计，即插即用，从而全面降低了日常运维操作难度，提升了效率。但是无人机系统依然存在相应的问题，如所使用的多是小型多旋翼无人机，受自身载荷能力等限制，无人机电池容量有限，续航能力和作业时间受到较大限制。
通过国家政策对低空领域的逐步开放，随着无人机巡检关键技术的不断提高，在输电线路、变电站的优越性将会越来越突出。传统的人工巡检方法不仅工作量大而且条件艰苦，特别是对于山区和大跨越等输电线路巡检存在很大困难。利用无人机巡检，可以减轻电力工人“千里巡线”的劳动强度，提高变电站巡检效率，减少对载人直升机作业的依赖。这些优越的性能使无人机成为输电线路、变电站巡检的更为有效的工具。无人机巡检将会成为一种快速、高效、大有发展前途的电力巡检方式。
5、结语
随着无人机技术、导航通信、数据采集处理和大数据分析等技术的不断发展，这些高新技术必然会逐渐被运用到电力行业生产运行的各方面。随着无人机巡检作业手段的成熟和作业常态化，将极大地提高电网输电线路、变电站等的巡检效率，无人机新技术在电力行业中的广泛应用将势不可挡。
参考文献
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