“十二五”期間,我國電網建設經歷了高速發展的階段,規模已躍居世界首位。目前我國已經建成了六大跨省區的電網,分別是南方、西北、華東、華中、華北和東北這六大電網,輸電線路總長度超過了115萬千米,500kV及以上的輸電線路已成為各區電網輸電主力。但隨著線路里程不斷增加,人均運維長度逐年增加,現有巡檢方式效率低。因此無人機電力巡檢將成無人機未來重點發展方向。
1、無人機在架空輸電線路巡檢作業中應用的必要性
目前我國已經建成了六大跨省區的電網,分別是南方、西北、華東、華中、華北和東北這六大電網,主要以500kV及以上的交直流輸電線路為主。我國的國土幅員遼闊,地形也相對復雜,丘陵較多、平原較少,加上氣象條件的復雜多變,給跨區電網和超高壓輸電線路工程的運行帶來一定難度,簡靠常規的運行方式很難滿足電力運行的要求。
近年來,隨著航空、遙感、以及信息處理等技術的快速發展,電力行業積極開展線路施工及運維檢修新技術研究,其中無人機在線路架設牽引及線路巡檢上方式靈活、成本低,不僅能夠發現桿塔異物、絕緣子破損、防震錘滑移、線夾偏移等缺陷,還能夠發現金具銹蝕、開口銷與螺栓螺帽缺失、查找閃絡故障點等人工巡檢難以發現的缺陷,可與直升機和人工巡檢方式協同配合,成為線路運檢技術發展的重點方向之一。
2 、傳統巡檢存在的問題
架空輸電線路巡檢的主要方式為人工沿線路步行或借助交通工具,使用望遠鏡和紅外熱像儀等對線路設備和通道環境進行近距巡視和檢測。隨著線路里程不斷增加,人均運維長度逐年增加,現有巡檢方式效率低,特別是在高山、沼澤等復雜地形以及雨雪冰凍和地震等災害條件下人員難以到達,難以發現桿塔上部設備缺陷等缺點顯得更為突出。傳統巡線存在的主要以下問題:
a) 巡線距離長、工作量大、步行巡線效率非常緩慢,無法提高巡線效率
b) 遇到冰雪水災、地震、滑坡等自然災害天氣時,巡線工作將無法開展。
c)山區巡線具有高風險性,時刻威脅巡線人員生命安全。在山區林區有毒生物越來越多,特別是夏季的“蜱蟲“一旦被咬將危及性命,威脅最大的是那些看不見的陷阱和捕獸夾。
3、 無人機取而代之的優勢
無人機攜帶方便、操作簡單、反應迅速、載荷豐富、任務用途廣泛、起飛降落對環境的要求低、自主飛行。無人機的優勢:
第一:無人機巡線提高了電力維護和檢修的速度和效率,使許多工作能在完全帶電的環境下迅速完成,確保了用電安全。據相關信息表明:無人機巡線比人工巡線效率高出40陪。
第二: 采用無人機進行常規輸電線路巡查,可降低勞動強度,與有人直升機巡線相比,可提高巡線作業人員的安全性,并且降低了成本。
第三:無人機具有巡線速度快、應急瞬速的特點并及時發現缺陷,及時提供信息,避免了線路事故停電,挽回了高額的停電費用損失
無人機進行帶電清障作業
4、無人機電力巡檢的具體解決方案
無人機巡檢系統指利用無人機搭載可見光、紅外等檢測設備,完成架空輸電線路巡檢任務的作業系統。
無人機巡檢系統一般由無人機分系統、任務載荷分系統和綜合保障分系統組成。無人機分系統指由無人駕駛航空器、地面站和通訊系統組成,通過遙控指令完成飛行任務的無人飛機系統。任務載荷分系統指為完成檢測、采集和記錄架空輸電線路信息等特定任務功能的系統,一般包括光電吊艙、云臺、相機、紅外熱像儀和地面顯控單元等設備或裝置。綜合保障分系統指保障無人機巡檢系統正常工作的設備及工具的集合,一般包括供電設備、動力供給(燃料或動力電池)、專用工具、備品備件和儲運車輛等。
無人機巡檢系統包括無人直升機(按結構形式,一般分為單旋翼帶尾漿式和多旋翼式)巡檢系統和固定翼無人機巡檢系統。固定翼無人機電力巡檢典型作業任務規劃。以線路通道巡檢為主,解決如周邊物體對線路的威脅評估,地質環境變化,植物生長,線路上大尺度物體檢查如風箏、鳥巢等;小型中型旋翼機主要任務是塔體的精細巡檢,其中小型多旋翼主要用于運輸車輛3km以內的單塔和多塔巡檢,一般一次巡檢1-2塔;中型直升機用于運輸車輛10km以內的多塔巡檢,基本處于盲飛階段。
巡線的具體步驟為:首先無人直升機根據巡檢事前編好的電塔GPS坐標點,進行自動飛行巡檢,巡檢內容包括跳線(有無斷股)、桿塔(有無鳥窩、損壞、變形、緊固金具松脫金具被盜)、絕緣子(有無閃落跡象、破損、污穢、異物懸掛)、防震錘(有無變形、存在異物)、線夾(有無松脫)、導線(有無斷股、異物懸掛)、地面環境(有無在規定范圍建筑房屋和超范圍生長的植物)等內容;其次:無人機執行巡檢監控,并實時同步傳輸到地面工作人員。最后:無人機完成巡檢任務后,地面工作人員根據巡檢內容信息判斷巡檢結果,并根據具體情況制定相應的解決措施。
5、無人機巡檢的意義
采用無人機在日常巡檢工作中做好對輸電線路的巡視和維護工作,具有非常重要的意義。
第一:有利于電力部門制定有針對性的維護措施,加大線路運維工作力度,確保重要輸電線路安全運行。
第二:有利于加大強降雨后重點區段的特巡力度,增加大負荷運行下設備檢測次數。
第三:有利于定期對線路通道內樹木、違章建筑等情況進行重點排查、清理,確保輸電通道安全。
由此可見,隨著航空、遙感、以及信息處理等技術的快速發展,無人機巡檢因其方式靈活、成本低,不僅能夠發現桿塔異物、絕緣子破損、防震錘滑移、線夾偏移等缺陷,還能夠發現金具銹蝕、開口銷與螺栓螺帽缺失、查找閃絡故障點等人工巡檢難以發現的優點,將成為線路運檢技術發展的重點方向之一。