无人机输电线路巡检技术研究

无人机倾斜摄影与激光雷达技术在配电线路自动巡检中的应用研究

发《中国电业》2021年

摘要：由于配网线路分布广泛，特别是农村地区，给配电线路巡检带来很大的困难，另外由于设备老化和通道植被等影响，配电线路时常引起跳闸和安全事故，本文根据利用无人机倾斜摄影测量和激光雷达技术设计了一套适用于配电线路（10kV）的自动巡检方案，并在具体的实验中进行应用，结果表明该方法能有效的应用于配电线路无人机自动巡检作业中。

关键词：无人机倾斜摄影、激光雷达技术、配电线路巡检

0、引言

由于配网线路分布广泛，大部分地处于农村或者偏远山区，电杆长期暴露在野外、风吹日晒、时间长了会产生绝缘子开裂、金具生锈、腐蚀等损坏，再加上线路通道植被生长、违章搭建也实有发生，这些问题如果不及时发现消除，就会带来跳闸和安全隐患。传统的巡检模式主要是依靠人工巡检方式，这种方式存在工作条件艰苦、强度大、工作效率低，数据不直观、危险复杂地区人员难以到达等问题。

近年来，随着测绘科学特别是无人机航测技术的不断发展，机载激光雷达和无人机倾斜摄影测量技术已经广泛运用于测绘和建筑领域，无人机倾斜摄影测量技术可以从不同方向获取地物的影像信息和构建地物的三维实景模型，机载激光雷达技术可以精确的获取地面线路走廊的高精度三维点云信息，且具有测量精度高、全三维、自动化程度 高、效率高、定位准确的特点，本文通过将倾斜摄影测量与激光雷达技术结合，通过对航线合理的规划设计，实现无人机对配电线路的自动巡检，实验表明这种方法可大大提高配电线路的巡检的工作效率，确保了用电安全，尽量的建设线路跳闸和安全事故的发生[1-3]。 1.

技术路线

无人机电力线巡检内容主要包括：引流线有无断股；杆塔有无损坏、变形、紧固金具松脱等；绝缘子有无开裂、破损、污秽、异物悬挂；导线有无断股、异物悬挂；地面通道环境有无在规定范围建筑房屋和超范围生长的植物等。

（1）在第一次巡线过程中，采用机载激光雷达技术，通过对点云进行去噪、滤波、分类处理后，获取地面高精度数字高程模型；在第二次的飞行中，利用激光雷达变高仿地飞行模式，获取配电线路电杆和导线的激光点云模型数据；

科学管理

350 2019年第8期1 引言煤炭是我国的基础能源，在国民经济中发挥了重要的作用，然而，当前煤矿安全生产形势仍然相当严峻，重、特大事故没能得到有效控制；作为井下安全的重要支撑——供电系统，必须能够时刻保证井下供电的安全可靠性，而日常的维护又是电力系统的重要保障条件之一；输电线路的巡线作业对维护区域电网的安全、稳定、高效运行越来越重要。输电线路跨区域分布，点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，输电线路设备长期暴露在野外，受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、覆冰以及人为因素的影响而产生倒塔、断股、磨损、腐蚀、舞动等现象，这些情况必须及时得到修复或更换。传统的巡检监测手段主要包括人工巡视和载人直升机巡视两种方式。人工巡视效率低[1]，特别是对山区和跨越大江大河的输电线路的巡查，所花时间长、人力成本高、困难大，难以满足现阶段大规模电网建设对于电力巡检的迫切需求；而载人直升机巡视由于成本过于高昂，只适用于小范围精确巡视，难以大规模推广。另外，局部区域也开始推广无人机巡视[2]，但基本都停留在巡视拍照，人工判断海量照片，发现问题，工作量大，效率也低。在这种条件下研发了智能电力巡检系统，弥补了传统监测手段的不足，提高了电力系统的巡视效果。2 智能电力巡检系统实现的过程智能电力巡检系统[3-4]主要通过对输电线路走廊三维建模系统、塔架故障自动判读识别系统、输电线路智能无人机等三方面进行研究开发。通过无人机对线路通道的巡检，不仅提升了日常巡检的效果，还在应急事故抢险中业发挥巨大作用；当遇到突发、紧急情况必须攀爬到高压线路上巡检时，为了保障巡检人员的人身安全，还会进行线路停电检查。而搭载相应检测设备的无人机能克服因地形、交通、雨雪冰冻以及地震等因素给人工巡视线路带来的不便，在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间巡线检查，所花时间长、人力成本高、困难大，某些线路区域和某些巡检项目人工巡查方法目前还难以完成。面对各种应急场景，可操控无人机迅速到达事故现场，提供实时图传系统，为决策者提供一手的现场视频数据，更科学、合理的做出应急响应方案。2.1 输电线路走廊三维建模系统针对输电线路走廊，根据客户巡检需求及电力行业线路走廊巡检手段，提出了新的研发思路：通过利用无人机倾斜测绘技术，实现对输电线路走廊建立可视化三维模型；可达到对线路周边环境变化影响线路运行的巡视及分析：第一，实现线路周边树木检查，能及时巡视发现并测定线路周边树木距离导线的距离，便于及时处置；第二，能及时发现线路周边环境变化，比如线路周边是否存在外围施工对线路安全运行构成威胁；第三，线路周边新修建建筑物是否对线路安全运行构成影响，并测量距线路距离。此项系统的优势是：利用便携式单镜头测绘无人机实现三维线路走廊数据的获取，相比传统的照片判读，可以更加直观高效的进行通道状态判读，是一种成本较低且效率较高的技术手段；为客户呈现出更精准的“可视化线路走廊一览图”。2.2 塔架故障自动判读识别系统针对线路中塔架部分，区别传统人工处理方式，定制开发了塔架故障自动判读识别系统，利用工业旋翼机进行前端塔架数据采集，通过数据识别系统对前端采集数据进行自主删选、自主判断，来达到对全线路杆塔缺陷自主识别，获取缺陷报告（含线路名称，塔杆号，缺陷名称，巡检时间日期等）；真正实现塔架的精细化、自主化巡检。本系统是定制开发的“塔架缺陷自动识别系统”，利用人工智能和机器学习等技术，用计算机判读替代了传统的人工照片判读，大幅降低了人工劳动。应用《塔架缺陷自动识别系统》完成的故障诊断和识别。2.3 输电线路智能无人机根据输电线路地理环境及巡检要求，提供了三种无人机机型，主要有：固定翼无人机，复合式无人机，多旋翼无人机。固定翼无人机利用其便捷式的操作方式及长航时性能，并结合高清数码相机，来完成对输电线路走廊三维建模前端高清照片数据的采集。复合式无人机，利用其独有的垂直起降方式及快速、长航时的性能，并结合三轴增稳可见光吊舱，来完成对输电线路走廊快速巡检视频的采集。多旋翼无人机，利用其空中可悬停的优势，并结合三轴增稳双光吊舱，来完成对塔架的精细巡检及缺陷照片数据的获取；此飞机可配套“头戴式辅助操作设备”，提升操作人员巡塔的精准性，如图3所示。引进的无人机产品涵盖了市场主流的所有机型（复合式、固定翼和多旋翼），可应对多种需求和使用环境；并首次在无人机电力巡检中引入了“头戴式飞行辅助设备”，提高了塔架巡检时操纵人员的准确性。应用固定翼垂起复合式飞机，对长距离输电线路进行巡检，单架次巡检距离20km以上，采集电力线路及周边环境变化情况，获得实时视频数据，通过人工辅输电线路智能无人机巡检的研究及应用董素河阳泉煤业（集团）有限责任公司机电动力部 山西 阳泉 045000摘要：输电线路是煤矿生产过程中的重要设施，保证其运行的可靠性对于煤矿安全生产十分重要。针对传统的输电线路巡检效率低、成本高的缺点，开发了智能输电线路无人机巡检系统。现在工业实验表明，该系统能实现对全线路通道故障巡检、全线路杆塔、线路周边环境的可视化巡检，提高了巡检的效率。关键词：输电线路 巡检 无人机 可视化

输电线路的无人机电力巡检技术

摘要：随着我国社会经济的不断发展，对电力的需求量逐年增加，对输电线路的需求也不断增加。输电线路的巡检工作如果仅靠传统的人工电力检测执行，需要花费大量的人力物力与财力，在这种情况下，无人机电力巡检技术开始受到业界的关注。本文从无人机在输电线路巡检中的优势分析入手，论述了无人机技术在输电线路巡检中的具体应用。期望能够对输电线路巡检效率的提升有所帮助。

关键词：输电线路;技术;电力巡检;无人机

随着近年来无人机产业的快速发展，无人机凭借着它高机动性、便于携带、环境适应性强等优点，无人机逐步运用于各行各业。在电力巡检方面，电力巡检无人机主要围绕着输电线路进行巡检作业，输电线路是电网的重要组成部分，输电线路巡视是保障其可靠性运行的重要手段，随着新技术、新方法以及新的管理理念的引入，无人机已逐步得到重视并开始广泛应用于输电线路巡视作业。

1 无人机巡检输电线路技术应用的优势

1.1 可有效降低巡检成本

我国有很多输电线路架设在人迹罕至的地区，传统的人工巡检方式想要涉及这些区域有一定的难度，为满足工作需要，常常会使用较长的高空架线，由此使得巡检成本随之增大。而无人机并不会受到地形的限制，在有效的飞行距离内，作业人员只要操控无人机便可从不同的角度对输电线路上的设备进行巡视检查，减轻了人员的工作量，相关费用也随之降低。此外，由于巡检人员无需亲临现场，从而使得作业安全性得到可靠保障，避免了安全事故的发生。

1.2 可缩短巡检时间

无人机基本不会受自然环境和气候条件等因素的影响，在可能发生自然灾害的地区利用无人机对输电线路进行巡检，可以在较短的时间内顺利完成任务。无人机具备快速巡检的能力，通过在指定位置进行悬停，可检查线路上的设备，确定缺陷，并对巡检结果进行实时回传，整个过程耗时较少。此外，无人机巡检前基本不需要进行较长时间的准备，大部分无人机在 90s 以内便可起飞，当一个区域内的线路巡检完成后，可以快速转移至下个区域，有效缩短了输电线路的巡视检查时间。

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无人机输电线路智能巡检技术探究

作者：胡丁丁 梁翀

来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第41期

【摘;;要】本文主要是对无人机巡检技术的相关内容进行探究，首先对电力无人机进行简单介绍，然后分析遥感承载平台，了解各种遥感方式，最后阐述无人机电力巡检的智能化需求，希望此项技术能够得到良好的发展，满足人们的需求。

【关键词】无人机;输电线路巡检;巡检技术

前言：巡检是确保输电线路正常使用的有效方法，随着输电线路的增长，导致线路巡检工作面临着非常多的问题，而以往人工巡视方法已经难以满足要求，此时便引进了无人机技术，在一定程度上了实现了巡检工作的自动化，解决了一定的巡检问题。

一、电力无人机的简介

以无人机自身的机体结构为基础，一帮会将其划分以下三种类型：（1）无人直升机。此类型无人机通常需要有人对其操控，也是很早用于进行巡检的方式。因为无人机本身体积很大，在操控上存在非常高的難度，当其和电力装备发生了碰撞容易发生严重的后果，而且其本身在成本也非常高，如今已经很少再使用此种方式对线路进行巡检。（2）固定翼无人机。此类型无人机通常是借助旋翼旋转而产生向上的升力，此时可以通过对旋翼进行控制而改变无人机的飞行状态，由于其本身较为灵活、悬停精准等优势，在线路巡检上得到了应用，但也存在很多不足，主要体现在续航时间相对较短、飞行高度较低等等，这使得此类型无人机主要是用于精细作业中。（3）固定翼无人机。该无人机主要是通过涡轮发动机为其提供所需要的动力，其优点在于巡航速度很快，具有相对较长的续航时间，但是难以实现直接起飞，常常需要跑道助飞，并且难以在空中悬停，所以在巡检时主要是用于对远程以及范围较大的情形下。由于每种无人机本身都有着独特特点，这使得利用人无人机在巡检时也有一定的侧重。

二、遥感承载平台的分析