马永龙 戚明 肖铭杰 杨炎龙 骆杰平

摘要： 无人机技术的发展进一步完善了配电线路的巡检能力，本文在详细了解无人机技术在配电线路巡检中的应用优势后，分析了该技术在在线路巡检中的应用路径与方法;之后采用案例分析法，结合某实际案例，详细分析了无人机技术在配电线路巡检中的应用方法。总体而言，无人机技术的出现进一步简化了配电线路巡检路径，与传统技术相比具有显著优势，提高了线路巡检工作效率，值得关注。

关键词： 无人机;配电线路巡检;配电线路运维

引言

我国配电线路的巡检工作压力大，传统的巡检方式存在弊端，例如为了准确的了解每条配电线路的信息，需要巡检人员深入观察每条线路的状态，工作量大且效率低，并且日常工作中容易出现差错。无人机技术的出现与发展为配电线路巡检提供了新的方向，与传统巡检方法技术相比具有更显著的优势，已经成为现阶段配电线路巡检的首选方法。

无人机在配电线路巡检中的优势

无人机的技术优点

无人机是无人驾驶飞机的简称，可以通过遥控设备或者内部控制程序来调整飞机的飞行，该设备不以载人为目的，常被用于农业、航拍、测绘等领域，在配电线路巡视中，无人机具有显著的技术优势，主要表现为：

无人机具有更理想的镜头效果，在飞行过程中能够获得目标地区的详细图像资料，尤其是在低空飞行期间，所能获得的图像更清晰，因此所能获得的数据更庞大[1]。

无人机具有灵活起降的优势，对周围环境的要求很低，在狭小的空间内能够完成起飞，并且满足野外操作的需求。

目前快速发展的5G技术为无人机巡检提供了新的支持，在5G技术的影响下，无人机能够更有效的采集配电线路资料，并将数据实时传送至客户端，方便客户端统一观察线路状态。

无人机满足复杂条件下配电线路的巡检要求

无人机技术解决了传统人工线路巡检的弊端，与传统模式相比，无人机可以更好的满足线路巡检要求，主要表现为：

无人机巡检不受地形等因素限制。通过无人机可以多角度、近距离的观察配电线路相关部件的状态，如绝缘子、导地线等，通过采集详细的图像资料，避免配电线路运行风险问题发生。与传统技术相比，该技术没有受到地形的限制，不仅能够降低传统巡检中存在的安全隐患，也提高了工作效率。

受气候的影响小。受恶劣天气影响，传统的人工巡视方法无法作业，而在无人机技术的支持下，这种问题已经得到显著改善，在降雨、降雪等气候环境下，无人机理论上是可以作业的，而传统人工作业在遇到上述特殊天气时无法作业。除此之外，高温天气下人工巡检会承受热晒等痛苦，工作效率低下，通过无人机可以替代人工巡视，工作效率更高。

方便携带且效率高。在传统工作模式下，应对不同地形所需要采用的仪器设备存在差异，因此在一次的线路巡检中工作人员需要携带大量的仪器设备，这为相关工作的开展带来了很大的麻烦。但是无人机的重量轻、体积小、易于携带，能够为工作人员节省大量的时间，并且所采集数据的精准度与传统人工相同[2]。

无人机在配电线路巡检中的应用

无人机的巡视方式

在配电线日常巡检过程中，无人机常见的巡视方法包括红外巡视、可见光巡视、激光雷达巡视等，其中可见光巡视是最为常见的巡视方式，通过可见光摄像头拍摄照片甚至拍摄录像，通过无线网络技术直接将配电线路的运行状态传递给工作人员。在这个过程中，无人机巡视的拍照顺序为：根据无人机的前进方向，遵照“先整体后局部”、“从上到下”、“从左到右”的顺序对线路进行全面拍摄，确保能够获得线路的详细信息。

在巡视期间，无人机所观察的主要内容是线路本体与附属设施，工作人员也可以根据需求来观察线路通道以及线路外部环境情况，可见无人机的巡视范围很广，满足多种条件下的巡视要求[3]。

无人机的巡视类型

在日常配电線路巡视中，无人机巡视类型主要可以分为精细化巡视、日常巡视与通道巡视三种，三种巡视方式的具体资料如表1所示。

在上述三种巡视方式中，精细化巡视的要求很高，其中在图像的拍摄以及拍摄内容及其精度上都有十分明显的要求;拍摄的主体主要包括线路本体、附属设置以及电力保护区等，在拍摄期间应该保证精度以及照片覆盖度等关键资料质量。

无人机巡视配电线路的特征

在配电线路巡视中无人机具有显著的特征，这是因为配电线路具有绝缘子小、金具小、靠近居民区等，虽然塔杆的高度不高，但是飞行难度要显著高于输电线路，因此在可见光摄像头拍摄期间，由于配电线路的绝缘子小、金具小等，相关部件的精密度高，为了能够获得更加详细图片信息无人机必须要更加靠近对方，这对于人员的操作技能水平提出了更高的要求。

一般在拍摄期间，普遍采用推拉杆的操作方法，使无人机缓慢靠近杆塔设备，将无人机控制在距离拍摄物体约2.0–3.0m左右位置时悬停，并进行拍照。在这个操作下，推拉杆操作的关键就是要把握无人机停住的瞬间与推杆的杆量，这个操作需要具有一定的工作经验才能完成，一般熟练人员能够在根据要求在3.0m左右抓拍，甚至更加靠近被拍摄物体。若只巡视线路通道，则在下风侧飞行，与带电体应保持3m米以上的安全距离，以 7m/s～8m/平稳飞行并拍照或录像。

无人机在查找故障中的应用

考虑到配电线路长期暴露在野外，因此不可避免的会出现各种故障，针对这种情况就需要发挥无人机的作用，通过无人机来获得完整的视角，减少传统人工模式下的工作量。这一操作的主要优势就是实现多角度拍摄，在详细获得故障线路的图像资料后，工作人员可以根据图像的反馈结果来判断线路的运行状态，并针对故障信息针对性处理故障点，减少了人为工作的压力[4]。

工程实例分析

案例简介

某地区有一条配电线路，总长度2463km，其中有变配电所57座，周边的地理环境复杂，由于该地区的环境恶劣且线路的建成时间长，因此出现材料设备老化的问题，且风灾、雷击闪络等引发的故障时有发生，严重影响了当地的正常用电。目前该地区的电力维修大队只有15名工作人员，负责全部线路的巡检工作，其中有很大部分线路途经繁华城区、丘陵区等，导致线路巡检工作存在人力资源不足、工作压力大等问题，尤其是在复杂天气状况下工作压力进一步增加，难以保证正常用电，因此，寻找一种更有效的配电线路巡检方法已经成为工作人员关注的重点。

无人机巡视功能的界定

针对目前配电线路巡检的现状，相关人员提出了无人机巡检的方法，所采用的无人机巡检系统中主要包括图像采集识别功能、GIS系统、红外线热成像系统与信息传递处理系统等;主要的工作平台包括杭电系统、起降系统、地面保障系统等。

自然灾害后的巡视

本次项目中发现，无人机不受地理条件的限制，在灾害发生后可以直接到达现场，具有更高的工作效率，所以在雪灾、雷暴以及风灾等自然灾害发生后及时启动无人机设备直接对配电线路进行巡检，掌握受灾地区的电网运行情况，在合理安排抢修维护队伍的基础上，为电力抢修工作提供图像信息资料支持，保证了工作质量，节省了大量时间。

执行常规巡检工作

在线路的日常巡检中，无人机能够按照巡检人员设定好的GPS坐标系统，以配电线路的不同塔杆为标准，在固定范围内进行自动飞行巡检，在巡检过程中采集输电线路的运行数据资料可以实时向地面传输，巡检人员根据无人机所反馈的运行状态来基本判断电网运行情况，并且针对可能出现的故障隐患问题，通过三级管理制度来调整整改方案。

除此之外，无人机还在线路运维中发挥着重要作用，通过空中巡视的方法对线路做详细专项检查，每飞行1h，所巡检的线路长度可达到20km，无论是城区线路还是丘陵周边线路都可以巡检，不仅提高了工作质量，也避免工作人员在巡检中面临安全隐患。

无人机巡检的技术要求

为了更好的适应复杂环境下的线路巡检要求，工作人员还需要进一步细化无人机的路线要求，通过各种科学有效的技术手段来完善无人机功能，这样才能更好的适应未来配电线路巡检要求，基于这一点，本文提出的应对方法为：

无人机在配电线路巡检时会受到树木、建筑物、其他等级电力线路、通信架空光缆等障碍的影响，这种情况会直接影响巡检的效果，所以为了适应复杂环境下的巡检要求，应该确保无人机不但具备GPS自主路线导航控制功能，还应该具有电力线路杆塔自动跟踪飞行控制能力，通过连续识别、躲避障碍物，保证巡检过程顺利完成。从目前技术发展来看，目前国内无人机自动障碍规避系统能够实现在飞行中判别障碍物，自动选择路线绕飞，能够适用于复杂的配电线路巡检。

无人机巡检安装的可见光摄像或红外线热成像等设备，在功能上应该通过摄像快速对焦、图像的高分辨率以及杆塔自动识别等能力，在无线技术支持下完成数据信息传递。目前受5G技术发展的影响，实时传递高清的图片或视频成为可能，除此之外还可以通过人工判读可识别线路存在的运行缺陷。随着图像识别技术的不断发展，无人机巡检智能分析、识别电力缺陷的技术将不斷完善，图像的传输效率更高，巡检技术人员会更加快速、准确地发现故障点，及时进行处理。

应用效果评价

为了更好的判断无人机巡检技术在本项目中的应用价值，本文采用现场实践的方法，将无人机设置为40m飞行高度，提取目标区域内0.1m分辨率的正射影响，并将GIS系统塔杆地理坐标投影至CGCS2000坐标系中，采用正射影像方法来调整GIS系统的经纬度，确保无人机能够寻找到塔杆的精度位置;在正射影响下，每个塔杆都能寻找到四个最佳的拍摄角度，采用arcgis坐标计算功能获得拍摄点的坐标经纬度以及拍摄方位角，期间在无人机飞行操作期间，飞机可以自动寻找位置并拍摄记录。

采用技术成熟的大疆系列无人机，该无人机具有性能稳定、体积小、价格适中等优点。在现场操作中，先根据配电线路的分布特征选择飞行轨迹途经点，选择合适位置起飞无人机之后，使无人机可以按照预定的方向飞行并提取数据，但是需要注意的是：在无人机飞行期间应该注意控制飞机与线路的安全距离，并在起飞前观察周围是否有障碍物。

无人机所采集的数据以“exif”属性储存，可以通过arcgis工具将照片投射点投影，并与塔杆坐标相叠加，此时通过arcgis工具的空间链接工作，能够将杆号赋值进照片名称中，形成线路巡检照片组，由专业人员对照片内容进行分析。最终研究结果证明，通过该方法能够有效鉴别导线、绝缘子以及线夹上的缺陷，并且后期的现场调查结果证明，无人机所反馈的信息都是科学有效的，证明无人机有助于降低配电线路巡检的工作强度，具有显著技术优势。

后经进一步计算后发现，一台无人机1h的工作效率约为10–12人的工作量，面对本项目中繁重的配电线路检修工作，可以进一步提高线路的巡检效果，保证在单位时间内获得更多的线路信息，具有可行性。

结束语

无人机技术的出现进一步提高了配电线路的巡视能力，因此对于工作人员而言，应该充分认识到无人机技术的优势，通过完善无人机的应用路径与方法，积极发挥无人机的技术优势，这样才能更好的适应未来线路巡检要求，值得关注。

参考文献

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