摘要：无人直升机在输电线路运行维护的应用方面已崭露头角，正逐渐成为输电线路巡视、检查、维护的重要手段之一。由于无人机在输电线路上的应用优点颇多，国内许多电力企业都相继投入资金发展此类业务。但国内小型无人直升机发展起步较晚，在日常应用中会给输电线路带来一定的安全风险，因此需对其安全风险加以分析并进行防范。

关键词：无人直升机；特高压输电线路；安全风险；电力能源；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM73 文章编号：1009-2374（2015）34-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.023

我国幅员辽阔，随着西部经济的迅速发展及沿海发达城市的结构优化，电力的使用量与日俱增，随之建设的大大小小的跨地区的输电线路，很好地解决了电力能源的分配问题，但随之而来的是越来越繁重的输电线路的运行维护工作。目前在输电线路运行维护中，无人直升机凭着能解决输电线路维护中持续周期长、成本高、对于高山大岭环境恶劣的地区巡视难度大等诸多缺点的优势，很快成为国内各电力企业在输电线路管理中的重点发展项目，但面对我国民用无人直升机的发展境况，再加上作业环境恶劣，各企业在此项目的训练及作业过程中，无不涉及无人直升机失控、坠落等情况，在输电线路特别是在跨地区特高压输电线路上的应用中是有诸多安全风险的。

1 输电线路影响无人直升机运行的因素

目前，无人直升机在输电线路上的应用主要有线路杆塔常规巡视，搭载红外、紫外及可见光成像设备对输电线路杆塔开展预试定检工作，输电线路故障查找，精确定位线路杆塔GPS坐标等地理信息，对输电线路进行航拍取照（多为固定翼无人机）等工作。无人直升机在进行上述工作时，其工作环境有两大特点：

1.1 贴近输电线路工作

无人直升机在大部分作业中都要贴近输电设备飞行或悬停，在其间带电的输电设备产生的空间密度不一的电场、磁场由于电磁感应原理，会使无人直升机设备中金属部分如导线、信号线等部分电信号电路产生污染，导致无人直升机工作异常，其作为定位及辅助增稳的GPS模块、电子指南针、电子陀螺仪也会因为磁场的影响不能正常工作。按无人直升机的工作原理（图1），在实践中的表现就是在无人直升机在接近输电线路到一定距离时会突然不受控制或控制困难，地面站各项数据波动较大、GPS连接的卫星数量突然减少的情况，特别是对于用增稳模式加GPS坐标点自动巡航的无人直升机还会出现坠机导致输电线路跳闸及设备损坏的后果。

图1 无人直升机的工作原理

1.2 不可预知的微气象环境

跨区域的输电线路走廊距离长，一般都在人烟稀少的山区或广袤的平原丘陵地区，地形环境复杂，随之产生的是一个个不可预知区域的微气象环境。目前输电线路所使用的无人直升机为小型油动或电动直升机，重量轻，飞行中对复杂的气象环境的抵抗力较弱，在微地形及大气候的作用下，微气象区域会无规律性地产生横风、涡流、小型龙卷风及乱流等气象条件，无人直升机会在飞经此区域时突然遭受这些气象，导致无人机失控或控制困难。

除上述两方面外，无人直升机在实际应用中，由于机体元件布置不合理，在飞行中，高频震动或高温（主要针对油动机）对传感器或飞行控制器产生影响，致使PWM信号的输入输出异常，也会导致飞行器短时或长时间失控。另外，由于操作人员误操作或误拨操作钮导致无人直升机失控的情况也时有发生。

2 安全风险分析

相对于低压输电线路，特高压输电线路有电压等级高、输送容量大、电流密度大、安全半径大等特点，在无人直升机作业过程中，对于接近带电体的飞行，对跨区域特高压电力设备存在着很大的威胁。目前相关电力规程规范尚无关于无人直升机与带电体之间安全距离的规定，但理论上可参照《电力安全工作规程》（GB 2685-2011）电力线路部分中“在电力杆塔上工作与带电体的安全距离”一栏对安全距离的规定（见表1）。

从表1可以看出，电压等级越高，其禁止进入半径就越大，特别是在±800kV直流输电线路中，其禁止进入半径达到10.1m，即截面积为320.3m?的环形区域，在无人机的操作中，由于视觉误差及人员对空间距离判断的误差，操作者很容易把无人机操作至危险半径以内，除此之外，无人直升机在高电压、高密度与高强度的电磁场环境中作业，很大程度上会导致失控坠机事故，造成输电线路事故及对周边环境产生影响。

2.1 无物理伤害导致的线路跳闸事故

在无人直升机作业过程中，由于外部因素干扰，或操作不当造成无人机与带电体之间的安全距离或组合间隙不够，导致线路跳闸。此种跳闸一般为暂时性故障，交流可通过自动重合闸装置，直流可通过直流再启动装置重新使线路复电。但因为是跨地区输电线路，其电压等级高、输送容量大，所以在一定程度上会对变电站或换流站设备造成冲击，导致网络产生谐波震荡，影响主网的稳定运行，如系统频率变化等，造成严重的电力事故事件。

2.2 由物理伤害导致的线路跳闸

在使用油动无人直升机或较大体型的电动旋翼机（如AF25B油动无人直升机，其机体长1.78m、宽0.5m、高0.7m，净重16.12kg，满载27.6kg，翼展达2.15m）进行作业时，由于内、外部环境等复杂因素，导致失控坠机，其高速旋转的螺旋桨会打击导杆塔塔材导致变形，如果击中导线致导线断线，则会造成线路永久性故障。以中国南方电网公司±800kV楚穗直流线路为例，其输送容量为双极2×2500MW，是连接云南省与广东省的大动脉。如果造成线路永久性故障导致双极闭锁，系统将切除两座大型发电站将近4000MW的机组，广东和云南的500kV交流断面有越限的风险，在直接造成巨额的经济损失的同时，主通道电压大幅度下降，系统频率可下降0.2～0.4Hz，将构成特重大电力安全事故。

2.3 对周边人员伤害及财产损失

以AF25B油动直升机为例，因为其翼展达2.15m，即直接伤害半径为2.15m，如果在人群密集区域坠机可导致重大的伤亡事故，在山区其所产生的直接伤害及次声伤害的概率较小，但亦可对个人或社会财产损失产生一定的风险。

3 结语

无人直升机在跨区域特高压输电系统的应用解决了跨区域高压输电线路运行维护中的诸多问题，但其风险也是与其电压等级成正比的。在带来利益及便捷的同时也存在较高的安全风险，本文所阐述的安全风险可为开展输电线路无人机工作风险辨识与评估提供一定依据。此项作业现在电力行业无人机应用正值初级阶段，在不久的将来，经过不懈的探索，无人直升机在特高压输电线路中将发展为集成作业审批、风险辨识、风险分析、完备安全措施的完整的一套流程。

参考文献

[1] 杨敏祥，李卫国，石海鹏.无人直升机在输电线路巡检中的应用及关键技术问题探讨[J].智能电网，2011，（10）.

作者简介：夏诚（1988-），男，贵州贵阳人，中国南方电网超高压输电公司天生桥局助理工程师，研究方向：特高压输电线路技术。

（责任编辑：陈 洁）