引言

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,人們對美好生活的向往和能源全球化進程的不斷推進,輸電線路規(guī)模不斷擴大,對輸電線路運行維護的要求不斷提高,傳統(tǒng)的電力巡檢方式已不能滿足電力巡檢信息化管理的要求。無人機作為可以在空中靈活移動的平臺,可以搭載不同的載荷設(shè)備,具有操控簡單、快捷高效、易于網(wǎng)絡(luò)化協(xié)調(diào)巡檢、維護費用成本低等優(yōu)點。無人機電力巡檢還具有高效、精細、快捷等優(yōu)勢,特別適用于對山區(qū)、丘陵等復(fù)雜地形地貌環(huán)境的電力線路進行巡檢。無人機技術(shù)的應(yīng)用有利于提升輸電線路巡檢工作效率和電力巡檢的信息化管理水平。

1無人機技術(shù)簡介

無人機是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操控的無人駕駛航空器的簡稱(UAV),無人機、控制站、通信系統(tǒng)和設(shè)備保障系統(tǒng)共同構(gòu)成了無人機系統(tǒng)。

(1)無人機。為滿足工業(yè)控制的要求,無人機需要具備以下特點:首先,為保證無人機在空中飛行穩(wěn)定,可以適應(yīng)不同的工況,其外形設(shè)計需要合理:其次,具備足夠的載荷能力,以保證能夠搭載信息采集系統(tǒng)和不同的任務(wù)設(shè)備:第三,可以完成特定的工作任務(wù),如電力線路巡檢、清障作業(yè)、架線作業(yè)、自主巡檢等:最后,具備遠程無線圖傳和定位功能等。

(2)控制站(GCS)?？刂普臼菬o人機系統(tǒng)的重要組成部分,為無人機操控人員提供人機接口和工作環(huán)境等。主要負責(zé)無人機的航線規(guī)劃、起飛與降落、任務(wù)執(zhí)行與管理、信息采集、控制計算和緊急情況處理等。

(3)通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)起到連接無人機和控制站的橋梁作用,實現(xiàn)兩者之間控制信息、任務(wù)載荷信息、無人機狀態(tài)信息、圖像視頻等數(shù)據(jù)信息的傳輸。

(4)設(shè)備保障系統(tǒng)。主要為無人機正常作業(yè)提供必要的技術(shù)支持和安全保障,滿足無人機野外作業(yè)時需要的電力、油類等需求,實現(xiàn)轉(zhuǎn)場作業(yè)的要求。

1多旋翼無人機電力巡檢系統(tǒng)

多旋翼無人機電力巡檢系統(tǒng)不受地形限制,采用先進的紅外成像儀和30倍變焦可見光攝像機等先進的圖像采集設(shè)備,對電力線路通道與環(huán)境、導(dǎo)線與地線、絕緣子、金具、桿塔、基礎(chǔ)、防雷設(shè)施與接地裝置、防護設(shè)施等詳細情況進行巡檢,第一時間將巡檢結(jié)果傳輸?shù)降孛嬲竟┈F(xiàn)場作業(yè)技術(shù)人員進行分析和消缺,并通過4G遠程傳輸?shù)诫娋W(wǎng)調(diào)度中心,為電力線路運行分析、設(shè)備狀態(tài)檢修、信息化管理提供詳實、全面的現(xiàn)場數(shù)據(jù)和資料。多旋翼無人機電力巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,主要由多旋翼無人機、動力系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等六部分組成。

圖1多旋翼無人機電力巡檢系統(tǒng)

(1)多旋翼無人機。采用含光A700四旋翼無人機,全封閉機身,具有防雨雪功能,可在雨雪天氣執(zhí)行任務(wù)。采用成熟的飛控系統(tǒng),控制精準,容錯性和適應(yīng)性強,飛行姿態(tài)穩(wěn)定,保障了飛行安全。飛機最大載重3.3kg,飛行時間45min,可以抗6級風(fēng),圖傳數(shù)傳最大距離8km,具有一定的電磁抗干擾能力,可以滿足電力巡檢的要求。

(2)動力系統(tǒng)。四旋翼無人機動力系統(tǒng)主要由動力電機、動力電源和調(diào)速系統(tǒng)三部分組成。動力電機采用無刷電機,動力電源采用16000mAh的6S鋰聚合物電池,調(diào)速系統(tǒng)采用無刷電調(diào),根據(jù)控制信號調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。

(3)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是進行電力巡檢的重要保障,它為四旋翼無人機更加安全、可靠地進行電力線路巡檢奠定了基礎(chǔ)。機載GPS導(dǎo)航系統(tǒng),對電力線路進行巡檢時,無人機的實時位置由GPS定位直接獲得。進行電力線路巡檢時,無人機駕駛員提前將無人機控制到電力線路安全距離范圍內(nèi),鎖定電力線路辨識云臺跟蹤系統(tǒng),根據(jù)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)工具巡檢的位置信息,可以自動對云臺的角度進行控制,實現(xiàn)對桿塔、金具和導(dǎo)線的自動拍攝。

(4)信息采集系統(tǒng)。將可見光信息采集系統(tǒng)和紅外熱成像系統(tǒng)有機結(jié)合,實現(xiàn)對電力線路高效、準確、全面的信息采集。無人機搭載禪思定焦攝像機和禪思Z30變焦相機,實現(xiàn)對電力線路全局、局部和細節(jié)(地基、鐵塔、導(dǎo)地線、絕緣子、防震錘、懸垂線等)進行拍照、錄像,及時發(fā)現(xiàn)故障隱患:搭載紅外熱成像相機,完成對電力設(shè)備和線路表面溫度二維分布情況和變化狀態(tài)的信息采集,在夜間發(fā)現(xiàn)輸電線路隱蔽、危險的異常發(fā)熱點,為電力線路的故障監(jiān)測提供可靠依據(jù)。

(5)信息傳輸系統(tǒng)。無人機信息采集系統(tǒng)采集的圖像、視頻和熱成像信息通過無線圖傳傳輸?shù)降孛嬲居糜趯崟r監(jiān)控,如圖2所示:還可以通過遠程4G實時圖傳系統(tǒng)傳輸?shù)诫娋W(wǎng)調(diào)度中心,為電力巡檢信息化管理提供參考依據(jù)。

(6)控制系統(tǒng)。無人機電力巡檢控制系統(tǒng),主要實現(xiàn)對無人機采集的圖像、視頻和熱成像等信息按照采集人員、地址等進行分類管理,方便專業(yè)技術(shù)人員觀察和通過數(shù)據(jù)軟件分析發(fā)現(xiàn)線路故障,實現(xiàn)對電力線路的實時監(jiān)控管理。

3電力巡檢作業(yè)流程

為提高無人機電力巡檢的作業(yè)效率和安全性,同時方便對電力作業(yè)的信息化管理,保證電力巡檢作業(yè)質(zhì)量,制定合理規(guī)范的無人機巡檢作業(yè)流程,作業(yè)人員進行巡檢作業(yè)時通過移動終端將作業(yè)過程傳輸?shù)诫娋W(wǎng)調(diào)度中心。

4結(jié)語

無人機技術(shù)在電力巡檢中的應(yīng)用研究為電力線路巡檢作業(yè)提供了新的解決方案,從電力巡檢作業(yè)信息化管理、信息實時采集與傳輸、巡檢結(jié)果的智能化管理、工作考核等方面提供了有效的技術(shù)支持。隨著無人機巡檢系統(tǒng)在電力巡檢作業(yè)中的不斷實踐以及北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在無人機巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用,無人機巡線將成為更加安全高效的巡檢作業(yè)方法,有利于實現(xiàn)電力巡檢自動化、信息化管理,加快電網(wǎng)智能化巡檢作業(yè)的步伐。