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【摘 要】随着遥感、自动控制、信息处理、图像识别等新技术的快速发展，科技领域中具有代表性的产物之一无人机技术，在航拍摄影、交通物流、地质勘查、石油化工等行业获得了广泛应用。新准铁路公司在10KV电力线路运营维护当中，逐步探索无人机巡检技术的研究和应用。在推动新准铁路10KV电力系统运维方式变化的同时，还可以为新准铁路供电系统带来崭新的发展元素。
【关键词】无人机技术;供电;运用
传统的铁路10KV电力线路巡视以人工地面巡视为主，需要的巡视人员多，人员劳动强度大、易疲劳，杆顶关键部位难以观察。新准铁路10KV电力线路里程长，杆与杆之间跨距大，沿途的地势环境复杂，人工地面巡视效率低，运维人员对于高效的巡检手段需求较为迫切。无人机技术则适合进行大范围、长距离、多角度的移动巡检。无人机可以充分利用其搭载的可见光与红外摄像头获取现场图像和视频数据，并对获取的图像数据进行分析，提高诊断标准化、精准化水平。无人机结合红外和可见光下的巡检，可以有效地提升预知性维护的水平，降低维护成本，提髙故障消除率，缩短故障停电时间。
一、无人机技术概述
无人机技术，即利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵无人机飞近目标，根据任务需要，通过无人机平台上携带的控制模块、信息采集系统和任务设备，对目标进行数据采集、航拍、录像、红外测温、测距等操作，然后通过无人机通信系统将数据传输到地面站进行显示或储存。当前在各个领域无人机技术已得到相当广泛的应用，如日常生活中的航拍、摄影、勘测、救援、警用、交通、运输送货等。无人机技术在铁路10KV电力系统的应用前景也十分广泛，在日常巡视、故障查找、清除导线上缠绕的异物、测量交叉跨越距离等方面都值得探索应用。
二、无人机技术在新准铁路10KV电力线路运维中的优势
1、新准铁路地处内蒙古自治区西南部鄂尔多斯市伊金霍洛旗和准格尔旗境内，线路自包神铁路巴图塔站引出，沿公涅尔盖沟，经准格尔召、束会川、纳林陶亥、四道柳、暖水川、纳林川、十里长川、黑岱沟，接入大准铁路点岱沟站。新准铁路正线长度128KM，所经地区多为丘陵沟壑地势，新准铁路10KV贯通、自闭、电源架空线路里程长达380公里，绝大多数杆塔架设在正线两侧山地或丘陵的顶部，在少数特殊地段两相邻杆之间的跨距能达到620米左右。
在无人机技术应用之前，新准铁路规定10KV电力线路人工巡视周期为每月覆盖一次，供电工区需要分多批次、多区段安排人员步行巡视，耗费大量的人力、物力和时间。按照巡视标准，线路巡视工作必须做到每基杆塔都到杆底驻足巡视，在巡视过程中遇有大跨距区段，直线档距只有几百米，却需要巡视人员翻越山丘或者绕行河道，耗费一个小时左右才能到达下一基杆塔所在的位置。多数杆塔处于无人区，车辆无法直接到达，在雨雪或者大雾天气很容易造成人身安全事故。2018年6月，新准铁路公司引入无人机技术，每月对管内的10KV贯通、自闭线路、电源线进行照片或视频拍摄，工区每月只需安排数名人员在室内对无人机拍摄的高清照片或视频进行查看、分析，发现缺陷后进行记录备案，必要时派人到现场复核确认。10KV电力线路人工巡视周期延长到每季度一次，节约了大量的人力和物力，提高了巡视效率和质量。
2、传统的人工巡视主要依靠巡视人员目视或者使用望远镜观察设备，观察角度及观察效果不佳，尤其是对于杆塔顶部一些隐性、细微的缺陷难以发现或容易疏漏。而且不同的巡视人员，其业务水平、责任心等参差不齐，其巡视效果和效率不尽相同。
无人机巡视较传统的人工巡视具有很大的优势，其机动性和灵活性好，能够在不同高度、不同角度悬停在杆塔周围对绝缘子、线路金具、导线与金具连接处和附属设施进行无死角精确拍摄。目前，无人机从不同角度对设备杆拍照至少6张，直线杆拍照至少4张。从无人机拍摄的照片中可以清楚的看到杆塔本体、绝缘子、金具等附属设备的运行状态，能够及时发现人工巡视中很难发现的隐性缺陷（如断股、散股、异常放电等微小甚至是不可视隐患）。线路和设备的隐患大多伴随着异常发热现象，无人机在搭载可见光高清摄像头的同时也可以搭载红外热成像仪，依据放电部位有较强的光辐射原理，检测绝缘部位的漏电情况，从而发现开裂的绝缘子、受损的电缆头等。
3、目前无人机巡视已发现树障缺陷44处，发现绝缘子破损等隐患65处，发现线路本体隐患500余处，其中杆塔瓶口及以上位置和人工难以发现的缺陷占比高达67.5%。
4、通过查看无人机拍摄的高清视频，可以查看电力设备上一些明显缺陷，杆塔上是否有鸟窝异物、标识警示牌有无丢失及破损。在无人机巡视过程中，可按照要求在指定杆塔悬停数秒，以此进行详细探查。同时，可以及时了解10KV电力线路通道内的建筑物、树木与导线的安全距离是否不足，发现线下危及杆塔基础安全的施工作业、线路附近有无易燃易爆物堆积、地面出现裂缝坍塌、线路附近有危及线路安全的漂浮物等情况。通过对比查看不同月份的视频，掌握树害、地理环境、交叉跨越、防洪防撞等设施的变化情况。
5、新准铁路公司制定出无人机巡视电力设备运用评价考核办法，对视频和照片的拍摄频次、分析周期、缺陷处理、存档管理等各方面作出明确规定和要求。此办法的有效执行，实现了闭环管理，使得分析结果可追溯、责任人可追责，提高了照片视频查看人员的责任心;通过照片视频的对比分析，提高了设备隐患发现率，针对发现的隐患及早采取预防措施，从而减少了故障的发生;根据照片视频查看结果，有针对性、目的性提报检修计划，避免了设备的盲目修和重复修。
三、无人机技术在新准铁路10KV電力线路进一步的应用探讨
1、新建电力线路验收：利用无人机拍摄的照片、视频资料，从高空直观的查看新建电力线路设备状态、各类隐患、缺陷的具体位置，减少人工登杆劳动强度，极大地节约了人工验收的时间，提高验收工作效率。既可以快速核实隐患的处理情况和处理进度，又可以留存线路通道环境的基础影像资料，为日后开通、运营、维护打下良好基础。 2、线路灾情普查：电力线路沿线发生自然灾害后，第一时间利用无人机进行灾情普查，可与人工巡视互相补充，可以快速响应及时对受灾区域杆塔本体、线路通道等进行巡视拍摄，在抢险救灾中第一时间搜集线路状况，为制定抢修方案提供第一手资料。
3、特殊巡视：近年来极端天气频发，雷雨、大风天气造成线路跳闸次数增多，利用无人机在跳闸后第一时间快速对故障区域进行检查巡视，在故障点区域范围内展开多架次、高密度的检测巡视。发现异常情况后根据其具体位置，地面人员就可以准确的找到故障点位置进行具体杆塔的登杆检查，确认故障类型，制定抢修方案，尤其对山区、丘陵等特殊区段更能凸显它的快速性和准确性，可以缩短故障发现时间，提高设备安全管控水平。另外，无人机通过携带夜视仪、红外热成像仪，可不受夜间视线和不利地形的影响，对10KV电力线路开展夜间巡视工作。
4、图像智能分析：目前无人机拍摄的照片和视頻只能通过人工查看分析，分析的效率和准确性有待进一步提高。随着图像识别技术、大数据分析、AI技术和5G等科技的进一步发展和推广，相信在不久的将来，无人机拍摄的照片和视频可以实时回传，系统对缺陷、隐患进行自主识别并及时预警，通过实时智能分析并给出初步处理建议。届时，无人机将以其高效和精准的优势，减少甚至取代传统的人工巡视，到时10KV电力线路的运营维护工作将实现高度的智能化。
四、与统巡检存在的问题
架空输电线路巡检的主要方式为人工沿线路步行或借助交通工具，使用望远镜和红外热像仪等对线路设备和通道环境进行近距巡视和检测。随着线路里程不断增加，人均运维长度逐年增加，现有巡检方式效率低，特别是在高山、沼泽等复杂地形以及雨雪冰冻和地震等灾害条件下人员难以到达，难以发现杆塔上部设备缺陷等缺点显得更为突出。传统巡线存在的主要以下问题：
a）巡线距离长、工作量大、步行巡线效率非常缓慢，无法提高巡线效率
b）遇到冰雪水灾、地震、滑坡等自然灾害天气时，巡线工作将无法开展。
c）山区巡线具有高风险性，时刻威胁巡线人员生命安全。在山区林区有毒生物越来越多，特别是夏季的“蜱虫“一旦被咬将危及性命，威胁最大的是那些看不见的陷阱和捕兽夹。
无人机巡检的意义
采用无人机在日常巡检工作中做好对输电线路的巡视和维护工作，具有非常重要的意义。
第一：有利于电力部门制定有针对性的维护措施，加大线路运维工作力度，确保重要输电线路安全运行。
第二：有利于加大强降雨后重点区段的特巡力度，增加大负荷运行下设备检测次数。
第三：有利于定期对线路通道内树木、违章建筑等情况进行重点排查、清理，确保输电通道安全。
四、结语
无人机凭借其优越的性能将成为10KV电力线路巡视、检查、运营、维护更为高效的技术手段。无人机技术可以提高10KV电力线路巡检作业的质量和科学管理水平，可以有效降低生产成本，创造更高的经济效益。随着铁路运输企业对铁路供电系统可靠性的要求越来越高，以及无人机技术的不断发展，无人机技术的优越性将会越来越突出，在铁路供电系统中将会得到更为广泛的应用。
（作者单位：神华新准铁路公司）
【关键词】无人机技术;供电;运用
传统的铁路10KV电力线路巡视以人工地面巡视为主，需要的巡视人员多，人员劳动强度大、易疲劳，杆顶关键部位难以观察。新准铁路10KV电力线路里程长，杆与杆之间跨距大，沿途的地势环境复杂，人工地面巡视效率低，运维人员对于高效的巡检手段需求较为迫切。无人机技术则适合进行大范围、长距离、多角度的移动巡检。无人机可以充分利用其搭载的可见光与红外摄像头获取现场图像和视频数据，并对获取的图像数据进行分析，提高诊断标准化、精准化水平。无人机结合红外和可见光下的巡检，可以有效地提升预知性维护的水平，降低维护成本，提髙故障消除率，缩短故障停电时间。
一、无人机技术概述
无人机技术，即利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵无人机飞近目标，根据任务需要，通过无人机平台上携带的控制模块、信息采集系统和任务设备，对目标进行数据采集、航拍、录像、红外测温、测距等操作，然后通过无人机通信系统将数据传输到地面站进行显示或储存。当前在各个领域无人机技术已得到相当广泛的应用，如日常生活中的航拍、摄影、勘测、救援、警用、交通、运输送货等。无人机技术在铁路10KV电力系统的应用前景也十分广泛，在日常巡视、故障查找、清除导线上缠绕的异物、测量交叉跨越距离等方面都值得探索应用。
二、无人机技术在新准铁路10KV电力线路运维中的优势
1、新准铁路地处内蒙古自治区西南部鄂尔多斯市伊金霍洛旗和准格尔旗境内，线路自包神铁路巴图塔站引出，沿公涅尔盖沟，经准格尔召、束会川、纳林陶亥、四道柳、暖水川、纳林川、十里长川、黑岱沟，接入大准铁路点岱沟站。新准铁路正线长度128KM，所经地区多为丘陵沟壑地势，新准铁路10KV贯通、自闭、电源架空线路里程长达380公里，绝大多数杆塔架设在正线两侧山地或丘陵的顶部，在少数特殊地段两相邻杆之间的跨距能达到620米左右。
在无人机技术应用之前，新准铁路规定10KV电力线路人工巡视周期为每月覆盖一次，供电工区需要分多批次、多区段安排人员步行巡视，耗费大量的人力、物力和时间。按照巡视标准，线路巡视工作必须做到每基杆塔都到杆底驻足巡视，在巡视过程中遇有大跨距区段，直线档距只有几百米，却需要巡视人员翻越山丘或者绕行河道，耗费一个小时左右才能到达下一基杆塔所在的位置。多数杆塔处于无人区，车辆无法直接到达，在雨雪或者大雾天气很容易造成人身安全事故。2018年6月，新准铁路公司引入无人机技术，每月对管内的10KV贯通、自闭线路、电源线进行照片或视频拍摄，工区每月只需安排数名人员在室内对无人机拍摄的高清照片或视频进行查看、分析，发现缺陷后进行记录备案，必要时派人到现场复核确认。10KV电力线路人工巡视周期延长到每季度一次，节约了大量的人力和物力，提高了巡视效率和质量。
2、传统的人工巡视主要依靠巡视人员目视或者使用望远镜观察设备，观察角度及观察效果不佳，尤其是对于杆塔顶部一些隐性、细微的缺陷难以发现或容易疏漏。而且不同的巡视人员，其业务水平、责任心等参差不齐，其巡视效果和效率不尽相同。
无人机巡视较传统的人工巡视具有很大的优势，其机动性和灵活性好，能够在不同高度、不同角度悬停在杆塔周围对绝缘子、线路金具、导线与金具连接处和附属设施进行无死角精确拍摄。目前，无人机从不同角度对设备杆拍照至少6张，直线杆拍照至少4张。从无人机拍摄的照片中可以清楚的看到杆塔本体、绝缘子、金具等附属设备的运行状态，能够及时发现人工巡视中很难发现的隐性缺陷（如断股、散股、异常放电等微小甚至是不可视隐患）。线路和设备的隐患大多伴随着异常发热现象，无人机在搭载可见光高清摄像头的同时也可以搭载红外热成像仪，依据放电部位有较强的光辐射原理，检测绝缘部位的漏电情况，从而发现开裂的绝缘子、受损的电缆头等。
3、目前无人机巡视已发现树障缺陷44处，发现绝缘子破损等隐患65处，发现线路本体隐患500余处，其中杆塔瓶口及以上位置和人工难以发现的缺陷占比高达67.5%。
4、通过查看无人机拍摄的高清视频，可以查看电力设备上一些明显缺陷，杆塔上是否有鸟窝异物、标识警示牌有无丢失及破损。在无人机巡视过程中，可按照要求在指定杆塔悬停数秒，以此进行详细探查。同时，可以及时了解10KV电力线路通道内的建筑物、树木与导线的安全距离是否不足，发现线下危及杆塔基础安全的施工作业、线路附近有无易燃易爆物堆积、地面出现裂缝坍塌、线路附近有危及线路安全的漂浮物等情况。通过对比查看不同月份的视频，掌握树害、地理环境、交叉跨越、防洪防撞等设施的变化情况。
5、新准铁路公司制定出无人机巡视电力设备运用评价考核办法，对视频和照片的拍摄频次、分析周期、缺陷处理、存档管理等各方面作出明确规定和要求。此办法的有效执行，实现了闭环管理，使得分析结果可追溯、责任人可追责，提高了照片视频查看人员的责任心;通过照片视频的对比分析，提高了设备隐患发现率，针对发现的隐患及早采取预防措施，从而减少了故障的发生;根据照片视频查看结果，有针对性、目的性提报检修计划，避免了设备的盲目修和重复修。
三、无人机技术在新准铁路10KV電力线路进一步的应用探讨
1、新建电力线路验收：利用无人机拍摄的照片、视频资料，从高空直观的查看新建电力线路设备状态、各类隐患、缺陷的具体位置，减少人工登杆劳动强度，极大地节约了人工验收的时间，提高验收工作效率。既可以快速核实隐患的处理情况和处理进度，又可以留存线路通道环境的基础影像资料，为日后开通、运营、维护打下良好基础。 2、线路灾情普查：电力线路沿线发生自然灾害后，第一时间利用无人机进行灾情普查，可与人工巡视互相补充，可以快速响应及时对受灾区域杆塔本体、线路通道等进行巡视拍摄，在抢险救灾中第一时间搜集线路状况，为制定抢修方案提供第一手资料。
3、特殊巡视：近年来极端天气频发，雷雨、大风天气造成线路跳闸次数增多，利用无人机在跳闸后第一时间快速对故障区域进行检查巡视，在故障点区域范围内展开多架次、高密度的检测巡视。发现异常情况后根据其具体位置，地面人员就可以准确的找到故障点位置进行具体杆塔的登杆检查，确认故障类型，制定抢修方案，尤其对山区、丘陵等特殊区段更能凸显它的快速性和准确性，可以缩短故障发现时间，提高设备安全管控水平。另外，无人机通过携带夜视仪、红外热成像仪，可不受夜间视线和不利地形的影响，对10KV电力线路开展夜间巡视工作。
4、图像智能分析：目前无人机拍摄的照片和视頻只能通过人工查看分析，分析的效率和准确性有待进一步提高。随着图像识别技术、大数据分析、AI技术和5G等科技的进一步发展和推广，相信在不久的将来，无人机拍摄的照片和视频可以实时回传，系统对缺陷、隐患进行自主识别并及时预警，通过实时智能分析并给出初步处理建议。届时，无人机将以其高效和精准的优势，减少甚至取代传统的人工巡视，到时10KV电力线路的运营维护工作将实现高度的智能化。
四、与统巡检存在的问题
架空输电线路巡检的主要方式为人工沿线路步行或借助交通工具，使用望远镜和红外热像仪等对线路设备和通道环境进行近距巡视和检测。随着线路里程不断增加，人均运维长度逐年增加，现有巡检方式效率低，特别是在高山、沼泽等复杂地形以及雨雪冰冻和地震等灾害条件下人员难以到达，难以发现杆塔上部设备缺陷等缺点显得更为突出。传统巡线存在的主要以下问题：
a）巡线距离长、工作量大、步行巡线效率非常缓慢，无法提高巡线效率
b）遇到冰雪水灾、地震、滑坡等自然灾害天气时，巡线工作将无法开展。
c）山区巡线具有高风险性，时刻威胁巡线人员生命安全。在山区林区有毒生物越来越多，特别是夏季的“蜱虫“一旦被咬将危及性命，威胁最大的是那些看不见的陷阱和捕兽夹。
无人机巡检的意义
采用无人机在日常巡检工作中做好对输电线路的巡视和维护工作，具有非常重要的意义。
第一：有利于电力部门制定有针对性的维护措施，加大线路运维工作力度，确保重要输电线路安全运行。
第二：有利于加大强降雨后重点区段的特巡力度，增加大负荷运行下设备检测次数。
第三：有利于定期对线路通道内树木、违章建筑等情况进行重点排查、清理，确保输电通道安全。
四、结语
无人机凭借其优越的性能将成为10KV电力线路巡视、检查、运营、维护更为高效的技术手段。无人机技术可以提高10KV电力线路巡检作业的质量和科学管理水平，可以有效降低生产成本，创造更高的经济效益。随着铁路运输企业对铁路供电系统可靠性的要求越来越高，以及无人机技术的不断发展，无人机技术的优越性将会越来越突出，在铁路供电系统中将会得到更为广泛的应用。
（作者单位：神华新准铁路公司）