一、行(háng)业背景
目前,我国电网(wǎng)建(jiàn)设经历了(le)高速发(fā)展(zhǎn)的阶段(duàn),规模已跃居世界首位(wèi)。目前(qián)我国已经建成了六(liù)大跨省区的电(diàn)网,分别是南方、西北、华东(dōng)、华中(zhōng)、华北和东(dōng)北这六大电网,输电线路总长度超过(guò)了115万千米,500kV及以上的输电线路已成(chéng)为各区电网输(shū)电主力。我国的国土幅员辽阔,地形(xíng)也相对复杂,丘陵较多、平原较少,加上(shàng)气象(xiàng)条(tiáo)件的复(fù)杂多变,给跨区电(diàn)网(wǎng)和超高(gāo)压输电线(xiàn)路工程的建设带来(lái)一定难度,加(jiā)上建成之后的维护(hù)与保养,仅(jǐn)仅依靠现有(yǒu)的检(jiǎn)查(chá)手段和常规测试并(bìng)不能满足(zú)高(gāo)效快(kuài)速的(de)要求(qiú),也不能(néng)达(dá)到很(hěn)好的效果(guǒ)。无人机技术(shù)的运用,能够(gòu)很(hěn)好的完成电力巡检(jiǎn)和建(jiàn)设规划任务,自然就能得到了电力企业的认可及大规模应用(yòng)。
二、技术标准
2013年,中(zhōng)国民用航空局(CAAC)下发(fā)《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》,业界普遍认为这代表着(zhe)迈出了无(wú)人机规范管理迈(mài)出了第一步(bù)。
在电力行业,无人机(jī)主要被(bèi)应用于架空输电(diàn)线(xiàn)路巡检,为此国(guó)家电网(wǎng)发布了Q/GDW 11383-2015《架空输(shū)电线路无人机(jī)巡检(jiǎn)系统配(pèi)置导(dǎo)则》、南方(fāng)电网发布了《架空输电(diàn)线路机(jī)巡光电吊舱技术(shù)规范(试(shì)行(háng))》、中电联发(fā)布了DL/T 1482-2015《架空输电线路无人机巡检(jiǎn)作业技术导则(zé)》,对无人机(jī)巡(xún)检系(xì)统及光电吊舱进行规范。
三(sān)、系统概述
根(gēn)据国(guó)家电(diàn)网发(fā)布的Q/GDW 11383-2015《架空输电线(xiàn)路(lù)无人机巡检系(xì)统配置导则》。,无人(rén)机巡检系统指利用无人(rén)机(jī)搭载可见光、红外等(děng)检(jiǎn)测设备,完成(chéng)架空输电线路巡检任务的作业系统。
无人机巡检(jiǎn)系统一般(bān)由(yóu)无人机(jī)分系统、任务载荷分系统和(hé)综合保障分系统组成。无人机分系(xì)统指由无人(rén)驾驶航空器、地(dì)面站和通讯系统组成,通过遥控(kòng)指令完成飞行(háng)任务的无人飞机系统。任务载荷分系统指(zhǐ)为完成检测、采集和记录架空输电线路(lù)信息等特定任务(wù)功(gōng)能(néng)的系统,一(yī)般包括光电吊(diào)舱(cāng)、云台、相机、红外热像仪和地面显(xiǎn)控单元等设备(bèi)或装置。综合保障分系(xì)统指保障无(wú)人机巡(xún)检(jiǎn)系统正常(cháng)工作的设备及(jí)工(gōng)具的集合,一般包括供(gòng)电(diàn)设(shè)备、动力供给(燃料或动力电池)、专用工具、备品(pǐn)备件和(hé)储运(yùn)车辆等。
无人机巡检系统包括无(wú)人直升机(jī)(按结构形式一(yī)般(bān)分(fèn)为单旋(xuán)翼带尾(wěi)浆(jiāng)式(shì)和多旋翼式)巡检系统和固定翼无人机巡检(jiǎn)系统。无人直升机按照空机质(zhì)量分为中型无人直升机和小型无人直(zhí)升机(jī)。中型(xíng)无人直升机指空机质量大于(yú)7kg且小(xiǎo)于(yú)等于116kg的无人直升机,一般(bān)是单(dān)旋翼带尾(wěi)浆式无人直升机(jī),适用于中等(děng)距离的多任(rèn)务(wù)精细化(huà)巡检(jiǎn)。小型无人(rén)直升机指空机质(zhì)量小于等于(yú)7kg的无人直升机,一(yī)般(bān)是(shì)电动多旋翼无(wú)人机,适(shì)用于短距离的多(duō)方位精细化巡检和故障巡检。
目前(qián),昆(kūn)明劲鹰无人(rén)机专(zhuān)业从(cóng)事航测(cè)无人机设备的设(shè)计、生产、销售和航测航拍服(fú)务,是中国技(jì)术顶尖的航测航(háng)拍无人机设计制造(zào)及航飞服务商(shāng),开发研制出(chū)劲鹰1型汽油航测航拍无(wú)人机(jī)、劲鹰(yīng)2型垂直起(qǐ)飞固定翼无人(rén)机、劲鹰3型可垂(chuí)直(zhí)起飞悬停固定翼无人(rén)机、劲(jìn)鹰650航拍专(zhuān)用飞行器、劲(jìn)鹰1000型八轴(zhóu)航拍航(háng)测无人机、劲鹰1600大型(xíng)载重(chóng)旋翼(yì)飞行平(píng)台等多种型号的无人机。通过平台软件,可对无人机采集到的视(shì)频进行实时预览并对(duì)云台进行控(kòng)制。通过地面站客户端,还能对(duì)无人机的飞行任务进行设置。
四、系(xì)统特点(diǎn)
无(wú)人机可垂直起飞和降落(luò),无(wú)需任何辅助装(zhuāng)置,不需要专门的机场和跑道(dào),对环境要求(qiú)极低,可在野外随处起飞和降(jiàng)落(luò)。
无人机飞行精度高,可长时间悬停、前飞、后(hòu)飞、侧飞、盘旋等。多(duō)旋翼(yì)无人(rén)机能在平原、湖泊、高(gāo)山等地(dì)形地貌下飞行巡(xún)检,可以利用空中优势,全(quán)方位、高精度检查输电线(xiàn)路运行情况,因此能够很好地弥(mí)补人工巡检(jiǎn)的不足。
无人(rén)机速度可控范(fàn)围大,智能化程(chéng)度高,可实现程(chéng)控自主飞行及自动返航等多(duō)种先进功(gōng)能(néng);操作十(shí)分简(jiǎn)便有(yǒu)效,有较强的容错能力;系统性(xìng)能稳(wěn)定可靠、机动灵活(huó),运营成本低。
无(wú)人机光电吊舱可(kě)搭载(zǎi)设备丰富,除了可见(jiàn)光还有红外热(rè)像仪和紫外成像仪,在夜晚也能(néng)发挥作用。红外热像仪能够通(tōng)过温度异常变化对比值,发(fā)现隐蔽性较强的发热故障(zhàng)点;紫外成像仪能够利用(yòng)电晕(yūn)和表面局部放电的产生和增(zēng)强间(jiān)接评估(gū)运(yùn)行(háng)设备的绝(jué)缘状况和及时发现(xiàn)绝缘设备的缺陷。紫外成(chéng)像仪和(hé)红外热像(xiàng)仪是一种互补性技术,结合传统可见光巡线,能够(gòu)大大提高故障点检测的准确性,为故障抢修赢得(dé)宝贵的时(shí)间。
五、应(yīng)用价值
无人(rén)机在电力行业的应用,除了实(shí)现线路巡检(jiǎn)外,还能(néng)辅助实现(xiàn)线(xiàn)路架设和线路规划。
1、线路巡检
线路的维护与(yǔ)巡检(jiǎn)在电力(lì)系统中有着相当重要的作用,这样也就得到了更多电力专家的重(chóng)视。通过相关的(de)数据和(hé)图像资(zī)料可以清楚(chǔ)看到(dào),在观察设(shè)备外(wài)观情(qíng)况时,无人机技术(shù)可以起到相当关键(jiàn)的作用,通过无人机,电力部门相关(guān)人员(yuán)可以清楚判断(duàn)对于(yú)一些重要的部件是否受(shòu)到损坏也可以很清楚的进行判断(duàn),保(bǎo)证输电线路(lù)的(de)安全,保障居民的(de)用电。除(chú)正常巡检(jiǎn)和特殊(shū)巡检,还可将无人机应用在电网灾(zāi)后(hòu)故障巡(xún)检。当灾害导致道路受阻(zǔ)、人(rén)员无法巡检时,飞行器无(wú)人机可以发(fā)挥替代作用,开展输电线路巡查,准确定位杆塔(tǎ)、线路故障(zhàng),且视角更广,能(néng)避免“盲点”。无人机(jī)巡检提高了(le)电力维护和检修的速(sù)度和(hé)效率,使(shǐ)许多工(gōng)作能在完全带(dài)电(diàn)的(de)情况下迅(xùn)速完成,比人工巡(xún)线效率高出40陪。在巡检过程中(zhōng),还可(kě)通过无人机(jī)清除线路上(shàng)的风筝、气(qì)球、塑料袋等(děng)异物。
2、线路架设
在输电(diàn)线(xiàn)路施工(gōng)过程中,线(xiàn)路走廊长、地形情况复杂,线路(lù)所经(jīng)地区山谷河流茂密森林,给线路架设带(dài)来极大不(bú)便,工程实(shí)施困难重重。为有效破解缓解生态环境(jìng)保护和架线施工的矛盾,可(kě)运用无人机展放导引绳进行来架设线(xiàn)路架设施工轻松解决。无(wú)人机首先沿线路上空(kōng)飞行并施放(fàng)一根轻(qīng)质高强引绳通(tōng)过(guò)各基塔,然后利用这(zhè)根轻质引绳(shéng)不(bú)断牵引(yǐn)后续引绳,直至牵通(tōng)一(yī)根三级引绳,并架设导线。通过这种方式,解决了人力展放导引绳的高强度和动力伞展放导引绳着陆困难等问题,也减少了线路通(tōng)道(dào)的树木砍伐,最(zuì)大限(xiàn)度地保护了自然生态。
3、线路规(guī)划(huá)
无人(rén)机的测绘系(xì)统有很多优点,包(bāo)括实时(shí)性、成本低、响应快、灵活(huó)度高等特点。和普通的航(háng)空遥感与卫星遥感相比,优势更(gèng)加明显,它(tā)可以在低空取得(dé)光学图像(xiàng)、地形图像、输电(diàn)线路图(tú)像,是其他测(cè)绘和、监测方式不(bú)能取代的。在对(duì)各类输电线路(lù)进行走廊规划时,需对规划区域进行(háng)详细的信息采集和测绘工(gōng)作,最好的方式(shì)就是采用无人机(jī)测绘系统,不仅可以确保获取数据的高效性,还可以在多方面降低环(huán)境(jìng)对信息采集与勘测的影响。依(yī)据无人机采集的数据进行有效分析,能够全面兼顾各方面因(yīn)素,对充分利用有限的资源充分利用,使区域规划与线路走向(xiàng)更(gèng)加合理,输电线(xiàn)路的路径得到优化,有效降低国家对于输电线路(lù)的建设成本(běn)。
六(liù)、应用(yòng)展望
随着(zhe)经济的发展和科技的进步,无(wú)人机(jī)技术(shù)已经越来越成熟,利用无人机在(zài)巡检电力系统中巡检线路(lù),不仅(jǐn)降(jiàng)低了在人工(gōng)巡检(jiǎn)过程中出现的故障率(lǜ),也有效的降低了电力企业(yè)的成本(běn)预算,还提高了(le)电力巡检(jiǎn)工作的效率。
目前国家电网和南方电网相关部门正在着力推进无人(rén)机班组建设(shè)、完善各类保(bǎo)障支(zhī)撑体系,为(wéi)无人机在电力(lì)行业的广(guǎng)泛(fàn)应用做好全面(miàn)准(zhǔn)备(bèi)工作(zuò),无(wú)人机将迎来全(quán)面推广应用的新阶段。

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