一、行(háng)业背景
目前,我国电网建设(shè)经历了高速发展的阶段,规模已跃居世界首位。目前(qián)我(wǒ)国已经建成(chéng)了六大跨省区的电网,分别(bié)是南方、西北、华东、华(huá)中、华北和东北这(zhè)六大电(diàn)网,输(shū)电线路总长(zhǎng)度超过(guò)了115万千(qiān)米(mǐ),500kV及以上的输电线(xiàn)路已成(chéng)为各区电网输电主力。我国的国土幅员辽(liáo)阔,地形也相对复杂,丘陵较多、平原较少,加(jiā)上气象(xiàng)条件(jiàn)的复杂多(duō)变,给跨区电(diàn)网和超高压(yā)输电线(xiàn)路工程的建设(shè)带来一(yī)定难度,加上建(jiàn)成之后的维护与保养,仅仅依靠现有的(de)检查手段(duàn)和常规测试(shì)并不(bú)能(néng)满足高效(xiào)快速(sù)的(de)要求(qiú),也不能达到很好的效果。无人机技术的运用(yòng),能够很(hěn)好的完成电力巡检和建设(shè)规划任(rèn)务,自(zì)然就能得到了电(diàn)力企业的(de)认可(kě)及大规(guī)模(mó)应用。
二、技术标准
2013年,中国民用航(háng)空局(CAAC)下发《民用无人驾驶航空器系统驾驶(shǐ)员(yuán)管(guǎn)理暂行规定》,业界普(pǔ)遍认为这代表着迈出了(le)无人机规范管理迈出(chū)了第一步。
在电力行业,无人机主要被应用于架空输电线(xiàn)路巡(xún)检,为此国家电网(wǎng)发布了(le)Q/GDW 11383-2015《架空输电线(xiàn)路无人机巡检系(xì)统配(pèi)置导则》、南方(fāng)电(diàn)网(wǎng)发(fā)布了《架空输电线路机巡光电吊舱技术规范(试行(háng))》、中电联发布了DL/T 1482-2015《架空输电线(xiàn)路(lù)无人机巡检(jiǎn)作业技(jì)术(shù)导则》,对(duì)无人(rén)机巡检(jiǎn)系统及光电吊舱进行(háng)规范。
三、系统概述(shù)
根(gēn)据国(guó)家电网发布的Q/GDW 11383-2015《架空输(shū)电线路(lù)无人机巡(xún)检(jiǎn)系统配置导则(zé)》。,无(wú)人机巡检系(xì)统指利用无人(rén)机搭(dā)载可见光、红外等检测设(shè)备,完成架空输电线路巡检任(rèn)务的作业系统。
无人机巡检系统一(yī)般由无人机分系统(tǒng)、任务载荷分系统和综合保障(zhàng)分(fèn)系统组成。无人机分系统指由无人驾驶航空器、地面站(zhàn)和通讯系统组成,通过遥控指令完成飞行任务(wù)的无人飞机系(xì)统。任务载荷分系统指(zhǐ)为完成检测、采集和(hé)记录架空输电线路(lù)信息等(děng)特定任务功能的(de)系(xì)统,一般包括光电吊(diào)舱、云(yún)台、相机、红外(wài)热(rè)像仪和地面显控单元(yuán)等设备或装置。综合保(bǎo)障分系统指(zhǐ)保障无人机巡检系统正常工作的设备及工具的集合,一般包括(kuò)供电(diàn)设备(bèi)、动力供给(燃料(liào)或动力电池(chí))、专用(yòng)工具、备品备件和(hé)储运车辆等。
无人机巡(xún)检系统包括无人直升(shēng)机(按结构形式一般分为单(dān)旋翼带尾浆式和多旋翼(yì)式)巡检系统和(hé)固定翼无人(rén)机巡检系统。无人直升机按照空机质量分(fèn)为中型无人直升机和(hé)小型无人直(zhí)升机。中型无人直(zhí)升机指空机质量大于(yú)7kg且(qiě)小于等于116kg的无人直升机,一般是(shì)单旋(xuán)翼(yì)带尾浆式(shì)无人直(zhí)升机,适用于中等距离的(de)多(duō)任务精细化巡检。小(xiǎo)型(xíng)无人直升机(jī)指空机质量小于等于7kg的无人直升机(jī),一般是电动多(duō)旋翼无人(rén)机(jī),适用于短距离的(de)多方位精(jīng)细(xì)化巡(xún)检和故(gù)障巡检。
目前,昆明劲鹰无人机专业(yè)从事航测无人(rén)机设备的设计(jì)、生产、销售和航(háng)测航拍服务(wù),是中国技(jì)术(shù)顶尖(jiān)的(de)航(háng)测航拍(pāi)无人机(jī)设计制造及航(háng)飞服务商,开发研制出劲鹰1型汽油航测航拍(pāi)无人机、劲鹰2型垂直起飞固定翼无人机、劲鹰3型可垂直起(qǐ)飞悬停固定翼无人机、劲(jìn)鹰650航(háng)拍专用飞行器、劲鹰1000型(xíng)八(bā)轴航拍航测(cè)无(wú)人(rén)机、劲(jìn)鹰1600大型(xíng)载重旋翼飞(fēi)行平台等多种型(xíng)号的无人机。通(tōng)过平台软件,可(kě)对(duì)无人机采集到的视频进行实时(shí)预(yù)览并对云台进行控(kòng)制。通过地面站客(kè)户端,还能(néng)对无人机的飞行任务进行设置。
四(sì)、系(xì)统特点(diǎn)
无人机可(kě)垂(chuí)直起飞(fēi)和降(jiàng)落,无需任何(hé)辅助装(zhuāng)置,不需要(yào)专门的机场和(hé)跑道,对(duì)环境要求极低,可在野外随处起飞和降(jiàng)落。
无人机飞行精度(dù)高,可长时间悬停(tíng)、前飞、后飞、侧飞、盘(pán)旋等。多旋翼无人机能在平原(yuán)、湖泊(bó)、高山(shān)等(děng)地形地貌下飞行巡检,可以利用空中优势,全方位、高精度检(jiǎn)查(chá)输电线路运行(háng)情(qíng)况,因此能够很好地弥补人工巡检的不足。
无人(rén)机速度可控范(fàn)围大,智能化程度高,可实现(xiàn)程控自主飞行及自动返航等多种先进功能;操作十分(fèn)简便有效,有(yǒu)较强的(de)容错能力;系统性能稳定可(kě)靠、机动灵活,运营成本(běn)低。
无人(rén)机光电吊舱可搭(dā)载设(shè)备丰富,除(chú)了可见光还有红外热像仪和紫(zǐ)外成像仪,在夜晚也能(néng)发挥作用。红外(wài)热(rè)像仪能够通过(guò)温度异常(cháng)变化对比值,发(fā)现隐蔽性较强的发热故(gù)障点;紫外成像仪(yí)能(néng)够利用电晕和(hé)表面局部(bù)放电的产生和增强间接评估(gū)运行(háng)设备的绝缘(yuán)状(zhuàng)况和及(jí)时发现绝缘设备的缺陷。紫外(wài)成(chéng)像仪和红外热像仪(yí)是(shì)一(yī)种互补(bǔ)性技(jì)术,结合传统可见光巡线(xiàn),能够大大(dà)提高故障点(diǎn)检测的准确(què)性(xìng),为(wéi)故障抢修赢得宝贵的时(shí)间。
五、应用价值
无(wú)人机(jī)在电力行(háng)业的应用(yòng),除了实现线(xiàn)路巡检外,还能辅助实现线路架设和线路规划。
1、线路巡(xún)检
线路的维护(hù)与巡检在电力系统中有着相当重要(yào)的作用,这(zhè)样也(yě)就得到了更多电(diàn)力专家的重(chóng)视。通(tōng)过相关的数据和图像资料(liào)可以清楚看(kàn)到,在观察设备(bèi)外观情况时,无人机技术可以起到相当关键的作用,通过无(wú)人机,电力部门相(xiàng)关人员可以清楚判断对于一些重要的部件是否受到(dào)损坏也可以(yǐ)很清楚的(de)进行(háng)判断,保证输(shū)电线路的安全,保障(zhàng)居民的用(yòng)电。除(chú)正(zhèng)常巡检和特殊巡检,还可将无人机(jī)应用(yòng)在电网灾后故障巡检。当灾(zāi)害导致道路受阻、人员无法巡检时,飞行器无人机可以发(fā)挥替代(dài)作用,开(kāi)展输电(diàn)线路巡查,准确定位杆塔、线路故障,且视角更广,能避免“盲点”。无人机巡检(jiǎn)提高了电力维护和检修的速度(dù)和效率,使许多工作能(néng)在完全带电的情(qíng)况(kuàng)下迅速完成,比人工巡(xún)线效率高出(chū)40陪。在巡检过程中,还可通过无人机清除(chú)线路(lù)上的风筝、气球、塑料袋等异物。
2、线路架(jià)设(shè)
在输电线路(lù)施工过(guò)程中,线路走廊长(zhǎng)、地形情(qíng)况(kuàng)复杂,线路所经地区山谷(gǔ)河流茂(mào)密(mì)森林(lín),给线路(lù)架设带来(lái)极大(dà)不便,工程实(shí)施困(kùn)难重重。为(wéi)有效破解缓(huǎn)解生态(tài)环境保(bǎo)护和架线(xiàn)施工的矛(máo)盾(dùn),可(kě)运用无人机(jī)展放导引绳(shéng)进行来架设线路架设施工轻松解决。无人机首(shǒu)先沿线(xiàn)路上(shàng)空飞行并施放一根轻质高强(qiáng)引绳通过各基(jī)塔,然后利用这根轻质引绳不(bú)断牵引后续引绳,直至牵通一根(gēn)三级引绳,并架设导线。通(tōng)过(guò)这种方式,解决了人力展放导引绳的高强度和动(dòng)力伞展放导引绳着陆(lù)困难等问题,也减少了线路通道的树(shù)木砍伐,最大限度地保护了自然生态。
3、线路(lù)规划
无人(rén)机(jī)的测绘系(xì)统有很多优点,包括(kuò)实时性、成(chéng)本(běn)低、响应快、灵活度高等(děng)特点。和(hé)普通的航(háng)空(kōng)遥感与卫星遥(yáo)感相比,优势更加(jiā)明显(xiǎn),它可以在低空取得光学(xué)图像、地形图像、输电线路图像,是其他测绘和、监测方式不能取代的。在对各(gè)类输电线(xiàn)路进行走廊规(guī)划时,需对规划区域进行(háng)详细的信息采集(jí)和测绘工作(zuò),最好的方式就是采用无人机测绘系统,不仅(jǐn)可(kě)以确(què)保(bǎo)获取数(shù)据的高效性,还可(kě)以在(zài)多方面降(jiàng)低环境对信息(xī)采集与勘(kān)测的影响。依据无人机采集的数(shù)据进(jìn)行有效(xiào)分析,能够全面(miàn)兼顾各方面因(yīn)素,对充分利用有限的(de)资源充分利用,使区域规(guī)划(huá)与线路走向更加合(hé)理,输电线路的路(lù)径得(dé)到优化,有效降低国家对于输电(diàn)线(xiàn)路的(de)建(jiàn)设成本。
六、应用展望
随着(zhe)经济的发展和科技的进步,无人机(jī)技术已经越来(lái)越成熟,利用无人机在(zài)巡(xún)检电力系(xì)统中(zhōng)巡检线路,不仅降低了在(zài)人工巡检(jiǎn)过程中出现的故障率,也(yě)有效的降低了电(diàn)力企业的成本预算(suàn),还提(tí)高(gāo)了电力巡检(jiǎn)工作的效率。
目前国(guó)家电网和南方电网(wǎng)相(xiàng)关部门(mén)正在着力推(tuī)进无人机班组建设、完善各类保(bǎo)障支撑体系,为(wéi)无人机在电力(lì)行业的广泛应用做好(hǎo)全面准备工作(zuò),无人机将迎来全面推广应用的新阶段。

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