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摘要：输电线路距离长， 沿线地形复杂， 输电线路塔体高， 常规的线路巡检作业方法将难以满足特高压输电线路的巡检要求，为解决以上这些矛盾，积极引入无人直升机对输电线路进行巡检，通过遥测技术采集线路有关数据、图像信息，并将无人直升机与人工巡检的内容和发现的缺陷进行了对比分析，能够有效降低巡检事故率、增加作业安全系数，提高巡检质量、降低巡检的成本、增加巡检密度，而且无人直升机能在高危的输电线路上及恶劣的地理环境下进行巡检，为应对突发事件采取有效的措施，对保障输电线路的安全运行起到良好的作用。
关键词：无人机、线路、巡视、优势
1、前言
20 世纪50年代，美国、加拿大、西欧很多国家开始采用直升机巡线。80 年代，美国、加拿大和随后的澳大利亚由输电线路巡线、检修发展到直升机等电位带电作业，使直升机电力作业技术又向前迈进了一大步，我国从80 年代初开始对高压、超高压架空输电线路进行直升飞机巡视和施工作业的尝试。1999 年10 月至2000 年11 月，华北电网有限公司与北京超高压公司、北京首都通用航空公司、中国航空技术进出口总公司联合组成了项目论证工作小组，研究直升机用于华北地区电力作业的可能性，2002 年3 月27 日正式开始实施。
2、无人机系统
2.1 无人直升机组成
2.1.1 机体部分
无人巡线直升机必须具备高灵敏度传感器，以便在气流突变时能及时调整飞机姿态；发动机应具有较大功率，以产生足够多的动力，在气流变化时使飞机保持平衡；尽可能的选用大型、自重高的飞机，减少飘移的程度。
2.1.2 通信系统
通信系统承担着各种飞行状态信息数据和线路巡检数据的采集与传递任务，无线射频数字电台可实现远距离无线通信，便于地面监控系统对无人机飞行状态进行监控，可在无人机上稳定可靠运行，操控人员从视频中可实时、清晰地观察、检测输电线路和机载设备情况。2.1.3 飞行控制系统
有良好的增稳功能。配备高灵敏度姿态传感器、气压传感器和超声波雷达，可及时准确将飞行参数，传给飞行控制器参数解算系统，以便保持飞机飞行平稳；配置差分GPS能够精确定位飞机，确保漂移范围在2 m以内；及时把飞机周边的环境传到指挥车，操控人员依据视频和飞机参数调控飞机，确保无人直升机始终与待查目标保持合理的距離，保证飞机的姿态稳定。
2.1.4 GPS地图
无人直升机输电线路巡检属于精确飞行的范畴，要求直升机必须沿着输电线路的走向，考虑导线弧垂的起伏，保持相对稳定的间距进行飞行。GPS地图标注了具体的变电站、输电线路等相关数据和信息，各输电线路走廊或杆塔均在GPS平台界面清楚标识，给无人直升机巡检飞行提供了必要的支持。
2.2 无人直升机输电线路巡检系统
无人直升机输电线路巡检系统主要由地面控制系统和机载检测系统组成。机载检测系统可以同时采集可见光、红外光、紫外光图像信息，输出视频图像经过字幕卡，融合了无人飞机的经纬度、海拔、姿态等实时信息，被存入机载检测系统硬盘。3台机载摄像机通过无线通信方式将3路带有字幕信息的图像实时传回地面控制系统，地面
操作人员根据实时图像，一方面可以通过地面控制系统远程控制机载检测系统；另一方面可及时发现输电设备缺陷及故障，并根据GPS信息准确定位故障点。无人机通过地面控制系统软件和控制云台接受地面操作人员的指令并将输电线路故障点的定位数据传回地面。云台的水平与俯、仰角度可以根据飞机的位置和姿态以及巡检对象的位置自动调整，也可以由地面操作人员通过软件手动控制。
3、无人机巡视与人工巡视的优缺点分析
3.1发现隐蔽性缺陷能力分析
直升机可以利用机载陀螺稳定的红外成像仪发现线路上的
一些隐蔽缺陷， 比如引流金具发热、合成绝缘子内部损伤发热、瓷质绝缘子零值等等。而这些缺陷是人工巡视很难发现的， 虽然人工巡视可以配备手持红外检测仪，但是由于人工巡视在地面， 受巡视位置所限制， 另外也不可能像直升机巡视可以全程监视， 所以直升机巡视在巡查设备隐蔽性缺陷能力方面有着无法比拟的优势。
3.2直升机和人工发现缺陷位置对比
以瓶口为界， 把缺陷位置划分为瓶口以上和瓶口以下。导地线、绝缘子、金具缺陷都是瓶口以上的缺陷而接地、杆塔和线路走廊等缺陷基本上是瓶口以下的缺陷，见图。
统计结果分析，因为直升机在巡视时位于塔头上方一巧米位置对导地线、金具和绝缘子等缺陷进行细致的可见光巡视和红外巡视。而人工巡视则是行进于线路走廊内， 到达杆位后在杆塔下使用望远镜和手持红外检测仪器， 自下而上地对杆塔进行巡视。由于两者巡视方式在巡视位置和观测角度存在差异， 直升机可以很容易的发现导地线、金具和绝缘子等瓶口以上缺陷而人工巡视发现的多为外力破坏和线路走廊这类瓶口以下缺陷。
3.3直升机和人工发现缺陷发现率对比
根据总缺陷表， 可以统计其中直升机和人工巡视发现的比例， 即作为巡视发现率。
其中， 直升机发现瓶口以上缺陷共136条， 占总缺陷的80%， 而人工发现瓶口以上缺陷共64条， 占到了37.64%， 瓶口以上直升机与人工均发现的缺陷共计30条，占总缺陷数量的17.64%。瓶口以下缺陷人工巡视率为100%， 直升机巡视发现率为6.25%。
直升机在巡视瓶口以上缺陷时， 有着很高的发现率。人工在巡视瓶口以下缺陷时， 有着很高的发现率。
缺陷发现率之间存在的差异可以由发现隐蔽性缺陷能力和巡视方式这两点来解释。绝缘子和金具类缺陷基本属于隐蔽性缺陷和瓶口以上缺陷， 分别占了瓶口以上缺陷的42%和41%。直升机巡在这方面有巡视设备和巡视方式的双重优势， 自然在发现率上有良好的表现但另一面， 由于外力破坏型缺陷和线路走廊的缺陷加起来占到瓶口以下缺陷的97%。直升机的巡视方式在发现瓶口以下缺陷时则处于劣势，人工巡视方式的长处凸显了出来。
4、结语
利用无人机在高压输电线路上开展巡视和带电检修作业，可以大幅度提高工作效率，降低劳动强度，是电网运行检修技术的发展方向。这种线路巡视方式，提升线路巡视质量，提高了线路健康水平，加上其与地面巡视人员相互配合，形成一种地空结合立体式的巡视体系，改善了单一的巡视方式，保证电网安全稳定运行。
参考文献
[1] 李兴国.我国直升机电力作业的现状与发展[J]. 电力设备，2006（3）：41-45.
[2] 赵鹏，邓春，袁亦超.应用直升飞机巡检输电线路[J]. 华北电力技术，2002（10）：1-3.
[3] 张柯，李海峰，王伟.浅议直升机作业在我国特高压电网中的应用[J].高电压技术，2006（6）：39-42.
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邮编：522000
关键词：无人机、线路、巡视、优势
1、前言
20 世纪50年代，美国、加拿大、西欧很多国家开始采用直升机巡线。80 年代，美国、加拿大和随后的澳大利亚由输电线路巡线、检修发展到直升机等电位带电作业，使直升机电力作业技术又向前迈进了一大步，我国从80 年代初开始对高压、超高压架空输电线路进行直升飞机巡视和施工作业的尝试。1999 年10 月至2000 年11 月，华北电网有限公司与北京超高压公司、北京首都通用航空公司、中国航空技术进出口总公司联合组成了项目论证工作小组，研究直升机用于华北地区电力作业的可能性，2002 年3 月27 日正式开始实施。
2、无人机系统
2.1 无人直升机组成
2.1.1 机体部分
无人巡线直升机必须具备高灵敏度传感器，以便在气流突变时能及时调整飞机姿态；发动机应具有较大功率，以产生足够多的动力，在气流变化时使飞机保持平衡；尽可能的选用大型、自重高的飞机，减少飘移的程度。
2.1.2 通信系统
通信系统承担着各种飞行状态信息数据和线路巡检数据的采集与传递任务，无线射频数字电台可实现远距离无线通信，便于地面监控系统对无人机飞行状态进行监控，可在无人机上稳定可靠运行，操控人员从视频中可实时、清晰地观察、检测输电线路和机载设备情况。2.1.3 飞行控制系统
有良好的增稳功能。配备高灵敏度姿态传感器、气压传感器和超声波雷达，可及时准确将飞行参数，传给飞行控制器参数解算系统，以便保持飞机飞行平稳；配置差分GPS能够精确定位飞机，确保漂移范围在2 m以内；及时把飞机周边的环境传到指挥车，操控人员依据视频和飞机参数调控飞机，确保无人直升机始终与待查目标保持合理的距離，保证飞机的姿态稳定。
2.1.4 GPS地图
无人直升机输电线路巡检属于精确飞行的范畴，要求直升机必须沿着输电线路的走向，考虑导线弧垂的起伏，保持相对稳定的间距进行飞行。GPS地图标注了具体的变电站、输电线路等相关数据和信息，各输电线路走廊或杆塔均在GPS平台界面清楚标识，给无人直升机巡检飞行提供了必要的支持。
2.2 无人直升机输电线路巡检系统
无人直升机输电线路巡检系统主要由地面控制系统和机载检测系统组成。机载检测系统可以同时采集可见光、红外光、紫外光图像信息，输出视频图像经过字幕卡，融合了无人飞机的经纬度、海拔、姿态等实时信息，被存入机载检测系统硬盘。3台机载摄像机通过无线通信方式将3路带有字幕信息的图像实时传回地面控制系统，地面
操作人员根据实时图像，一方面可以通过地面控制系统远程控制机载检测系统；另一方面可及时发现输电设备缺陷及故障，并根据GPS信息准确定位故障点。无人机通过地面控制系统软件和控制云台接受地面操作人员的指令并将输电线路故障点的定位数据传回地面。云台的水平与俯、仰角度可以根据飞机的位置和姿态以及巡检对象的位置自动调整，也可以由地面操作人员通过软件手动控制。
3、无人机巡视与人工巡视的优缺点分析
3.1发现隐蔽性缺陷能力分析
直升机可以利用机载陀螺稳定的红外成像仪发现线路上的
一些隐蔽缺陷， 比如引流金具发热、合成绝缘子内部损伤发热、瓷质绝缘子零值等等。而这些缺陷是人工巡视很难发现的， 虽然人工巡视可以配备手持红外检测仪，但是由于人工巡视在地面， 受巡视位置所限制， 另外也不可能像直升机巡视可以全程监视， 所以直升机巡视在巡查设备隐蔽性缺陷能力方面有着无法比拟的优势。
3.2直升机和人工发现缺陷位置对比
以瓶口为界， 把缺陷位置划分为瓶口以上和瓶口以下。导地线、绝缘子、金具缺陷都是瓶口以上的缺陷而接地、杆塔和线路走廊等缺陷基本上是瓶口以下的缺陷，见图。
统计结果分析，因为直升机在巡视时位于塔头上方一巧米位置对导地线、金具和绝缘子等缺陷进行细致的可见光巡视和红外巡视。而人工巡视则是行进于线路走廊内， 到达杆位后在杆塔下使用望远镜和手持红外检测仪器， 自下而上地对杆塔进行巡视。由于两者巡视方式在巡视位置和观测角度存在差异， 直升机可以很容易的发现导地线、金具和绝缘子等瓶口以上缺陷而人工巡视发现的多为外力破坏和线路走廊这类瓶口以下缺陷。
3.3直升机和人工发现缺陷发现率对比
根据总缺陷表， 可以统计其中直升机和人工巡视发现的比例， 即作为巡视发现率。
其中， 直升机发现瓶口以上缺陷共136条， 占总缺陷的80%， 而人工发现瓶口以上缺陷共64条， 占到了37.64%， 瓶口以上直升机与人工均发现的缺陷共计30条，占总缺陷数量的17.64%。瓶口以下缺陷人工巡视率为100%， 直升机巡视发现率为6.25%。
直升机在巡视瓶口以上缺陷时， 有着很高的发现率。人工在巡视瓶口以下缺陷时， 有着很高的发现率。
缺陷发现率之间存在的差异可以由发现隐蔽性缺陷能力和巡视方式这两点来解释。绝缘子和金具类缺陷基本属于隐蔽性缺陷和瓶口以上缺陷， 分别占了瓶口以上缺陷的42%和41%。直升机巡在这方面有巡视设备和巡视方式的双重优势， 自然在发现率上有良好的表现但另一面， 由于外力破坏型缺陷和线路走廊的缺陷加起来占到瓶口以下缺陷的97%。直升机的巡视方式在发现瓶口以下缺陷时则处于劣势，人工巡视方式的长处凸显了出来。
4、结语
利用无人机在高压输电线路上开展巡视和带电检修作业，可以大幅度提高工作效率，降低劳动强度，是电网运行检修技术的发展方向。这种线路巡视方式，提升线路巡视质量，提高了线路健康水平，加上其与地面巡视人员相互配合，形成一种地空结合立体式的巡视体系，改善了单一的巡视方式，保证电网安全稳定运行。
参考文献
[1] 李兴国.我国直升机电力作业的现状与发展[J]. 电力设备，2006（3）：41-45.
[2] 赵鹏，邓春，袁亦超.应用直升飞机巡检输电线路[J]. 华北电力技术，2002（10）：1-3.
[3] 张柯，李海峰，王伟.浅议直升机作业在我国特高压电网中的应用[J].高电压技术，2006（6）：39-42.
手机：13925618075
快递地址：广东省揭阳市东山区莲花大道中段揭阳供电局东山分部
邮编：522000