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(国网福州供电公司 福建福州 350003)
摘 要：在了解不同巡检模式的主要特点后,通过分析不同的电压等级、巡视任务、地理环境、巡视内容、巡视周期等因素对输电线路巡检方式的影响,建立直升机、无人机、人工协同巡检模式,实现高效外观巡查和细节查缺巡视相结合,提高输电线路巡检效率.
关键词：线路巡检 巡检技术 有人机 无人机 人工巡视
中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)10(b)-0020-04
随着特高压、超高压远距离输电技术的不断发展,电网规模的日益扩大,输电线路通道越来越远离城市和主要交通道路,线路走廊交叉跨越和周边地形环境也越来越复杂,经常需要穿越诸如河流湖泊、山区丘陵等特殊区段,常规的依靠人工巡检方式强度大、效率低,难以全部满足输电线路巡检要求.
有机、无人机巡检技术具有不受地形环境限制、效率高、作业范围广等优势.近年来,为保证电网安全和可靠地供电,输电线路巡检模式已从传统的地面人工巡检模式逐步向直升机、无人机巡检模式多元化发展,直升机、无人机巡视已成为一种必然趋势.文献[1,2]研究了特高压输电线路直升机巡线技术的方法、手段、项目、悬停位置、巡视安全性等技术难题；文献[3,4]探讨了中型无人机在输电线路巡检中的应用模式和相关技术；文献[5]对基于四旋翼小型无人机的输电线路巡检方式进行了研究；文献[6,7]基于固定翼无人机平台在输电线路巡检系统中的应用进行探讨；文献[8]对适用于高海拔地区电力巡线的无人机机型进行了测试.
由此可见,国内的输电线路巡检方式已趋向多样化,包括传统的地面人工巡检模式、直升机巡检模式以及多种无人机巡检模式等.但是,目前各种巡检方式都有其一定的适用范围,任何一种巡检模式都难以对输电线路进行全面的巡视检查.本文通过分析不同的电压等级、巡视任务、地理环境、巡视内容、巡视周期等因素对输电线路巡检方式的影响,并结合不同巡检方式的特点,进行合理的任务作业分工,建立直升机、无人机、人工协同巡检模式,实现高效外观巡查和细节查缺巡视相结合,实现全面、高效的线路巡视,更能适应专业化检修、精益化管理和集约化发展的需求.
1.输电线路巡检方式
1.1 有人机巡检
有人机巡视技术已发展成熟,制度完善,国家电网通航公司已实现有人机巡视的常态化作业,效果良好.
(1)作业范围大、效率高且不受地形限制.有人机可方便穿越崇山峻岭、沼泽湖泊和地面难以达到的无人区等,可迅速跨越两个工作地点.一个有人机班次可飞巡3～3.5h,巡视铁塔100基左右,效率是人工巡检的几十倍.
(2)杆塔上部巡视质量高.直升机机载设备较多,可同时利用多种设备对线路进行检查,通过红外成像仪可发现线路上一些隐蔽故障,如导地线发热、金具连接点发热、绝缘子击穿发热等；直升机巡视时离塔线距离较近,巡视角度和设备比人工巡视好,能够发现人工巡视不易发现的缺陷,如导线断股和散股、金具线夹断裂磨损、防雷装置松脱等.
(3)铁塔下部巡视效果差.受地形地貌影响,部分铁塔基础附近被植被或其他物体遮挡,造成巡视视线受阻,并且离基础较远,巡视效果较差；收飞行时间限制不能在铁塔上方长时间悬停,铁塔下部塔材螺栓切实等缺陷不能检查到位.
(4)安全制约因素较多.为保证飞行安全,大风天气、雨雪雾天气及夜间均不能巡线；受到空中管制因素的制约,对飞行员的技术和心理要求很高,飞机一旦遇险,易造成重大人身伤亡事故(见图1）.
1.2 无人机巡检
近年来,国网公司下多家电力公司先后开展了无人机巡检输电线路研究,并取得了一定成果.目前在研的输电线路巡视用无人机主要分为四种：大型无人机、中型无人机、多旋翼无人机和固定翼无人机.以福建公司为例,其开发的Z-3中型无人机巡检系统可实现通视条件下10km以上线路巡视；其开发的Z-5大型无人机巡检系统搭载多任务设备,可实现30km以上超视距巡视(见表1）.
(1）大、中型无人机巡检系统与直升机相似,具有不受地形地貌限制,穿越山区、河流对输电线路进行快速巡视,巡视效率高；可搭载可见光、红外、紫外等多种任务设备,可进行精细化巡视,巡视质量高.对比有人机,无人机起降灵活,场地要求小,系统无需人员在飞行平台上,只需要在地面进行操作飞行,保障了人身安全(见图2）.
(2)多旋翼无人机飞行器本体机械结构简单,旋翼尺寸较小(潜在危害小、运行风险低),具有体积小、重量轻、易携带、易操控、可悬停、效率高、易维护等优点.与有人机与大中型无人机相比,具有机动灵活、巡检成本低等优势,能够快速机动地执行巡检任务.无人机巡检系统针对短距离日常巡检（见图3）.
(3)固定翼无人机具有速度快、滞空时间长、飞行半径大等优势,主要用于线路大范围远距离高速巡检、输电线路走廊巡查、基建前期线路和变电站选址、应急作业和灾后电网评估等.
1.3 人工巡检
人工巡检是输电线路巡检的最主要方式,能够对一些细小的隐患和缺陷进行快速、直接的现场处理和反馈,发现铁塔基础和杆塔下部缺陷的能力强.在雨雪或夜间等天气恶劣却需要紧急巡视等特殊情况,只能通过人工巡视实现.
人工巡检巡视工作量大、效率偏低.人工巡视效率受地形影响较大,遇到山区丘陵等地形,每人每天只能巡视2～4基塔；部分输电线路分布在无人区、原始森林、滑坡泥石流地质灾害区或跨江跨河等复杂崎岖,人员难以到达线路所在位置(见表2）.
2.有人机、无人机、人工巡检模式协同巡检
根据不同巡检方式特点,分析不同的电压等级、巡视任务、地理环境、巡视内容、巡视周期等因素下的有人机、无人机、人工协同巡检模式.
2.1 不同电压等级协同巡检模式
考虑不同电压等级线路的重要性和特点,有人机巡视对象主要为特高压、跨区直流和500kV以上的重要线路；大、中型无人机应用于220kV以上交直流线路；多旋翼无人机巡检主要用于110kV及以上线路；固定翼无人机一般用于220kV以上线路；人工巡视根据所管辖的范围进行巡视.
2.2 不同巡检任务协同巡检模式
根据需求的不同,巡检任务主要分为常规巡检、故障巡检、特殊巡查等.常规巡查主要对输电线路的导线、地线、杆塔上部的塔材、金具、绝缘子、附属设施、线路走廊灯进行常规性检查；故障巡检是在线路故障后,根据故障信息确定重点巡检区段和部位,进行精细化巡检查找故障点及其他异常情况；特殊巡检根据季节特点、设备内外部环境及特殊生产需求做出的加强性、防范性及针对性巡检,如通道巡检、鸟害巡检、外破巡检、灾情普查及灾后评估等.
巡检仪:别巡检 第二季 01
根据各种巡检模式的特点,大型无人直升机可开展线路常规巡视、灾情普查等工作；大中型无人机主要用于线路的常规巡视和故障巡视；多旋翼小型无人机主要用于单塔精细化巡视和小范围的通道巡查；固定翼无人机适用于通道巡查、灾情普查等特殊巡视；人工巡检主要对管辖范围内的输电线路开车常规巡视、日常维护和检测等.
2.3 不同地形协同巡检模式
(1)由于平原地区视野开阔,通视范围测控距离较远,适用有人机巡检、中型无人机巡检和人工巡检互补的巡检方式.
(2)山区地形由于受山脉阻挡,范围测控距离短,适用有人机巡检、大型无人机巡检和人工巡检互补的巡检方式.
(3)地质灾害易发区、地震频发区等特殊区域由于地形复杂,潜在危险系数大,应充分发挥固定翼无人机的飞行速度快和抗外界因素强的有点.
2.4 不同巡检内容协同巡检模式
根据直升机、无人机和人工巡检的特点,直升机、大中型无人机发现铁塔上部缺陷的能力强；人工巡视发现铁塔下部缺陷的能力强；多旋翼无人机巡视可免去人工登塔,对单塔进行精细化巡视；固定翼无人机飞行速度快,巡视范围广,适合巡视线路走廊、在灾害时巡视倒塔断线等(见表3、表4）.
2.5 不同巡视周期协同巡检模式
有人机巡视由国网通航公司统一制定巡检计划,由于在全国范围内进行巡视,巡检任务重,巡检周期长,适用于年度计划.
大中型无人机续航时间长,但其巡检前作业准备工序多,耗时长且造价高,必须做好相应的前期准备工作（工作计划、现场勘察、航线规划等）后方可开展工作,比较适用于正常巡检的年、月度计划.
小型机轻便灵活,即使发生异常情况造成的损失较小,适用于突发情况下的无人机巡视以及人工巡视.
迎峰度夏等特殊时期,需要对高负荷线路进行红外检测等,可利用无人机搭载红外紫外吊舱的优势,增加无人机巡检次数；在台风、洪水等多发时期,增加固定翼无人机巡检.
3.应用示例
结合不同巡检模式在不同影响因素的适用范围,我们讨论一种福建山区地形下多维度的协同巡检模式.
有人机、无人机、人工巡检根据巡检周期的不同制定互补、交叉的巡视计划.直升机主要对500kV重要线路开展计划性巡视或指定故障巡视计划.大型无人机巡检系统作为直升机巡检范围和周期的补充,每季度在500kV以及重要220kV线路上开展常规巡视和故障巡视.固定翼无人机用于500kV线路通道巡视和在后期评估等年巡检任务,在毛竹生长期、夏季台风过后增加巡视计划.多旋翼无人机作为人工巡视的补充,在110kV以上先看进行单塔巡视、故障巡视和小范围通道巡查.人工巡检仍作为主要巡检方式,对管辖范围内的输电线路开展常规巡视、故障巡视日常维护以及登塔检测等.
4.结语
有人机、无人机、人工协同巡检模式同时兼顾了高效外观巡视和设备精细化巡视,可形成功能互补、协同工作的多维度智能巡检作业系统.通过协同巡检可以克服单一巡线模式的片面,从电压、地形、环境、周期等方面合理安排索要采取的巡线协同模式,实现线路稳定运行；线路巡线成果可以实现资源共享.
建立输电线路有人机、无人机、人工协同巡检模式,提高了线路巡查范围,有效提高了作业效率,降低劳动强度和线路运维成本,丰富了电网运行维护作业手段,有效提升电网运行的可靠性和安全性.
参考文献
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巡检仪引用文献:
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[3] 时政和巡察本科论文开题报告范文 时政和巡察相关论文怎么撰写2000字
