谷 波，黄 伟，马 立，曹 铖，孟 浪

（国网湖北省电力有限公司检修公司，湖北 宜昌 443002）

0 引言

特高压输电线路的运行状况直接关系到电力系统主网的安全运行。长期以来，我国特高压输电线路巡检都是采用人工方式，工作量与工作难度较大，有时还威胁巡检人员的生命安全。 为有效解决这一问题，需要将无人机技术运用到线路巡检工作中，进而提高线路的运行质量，确保工作人员的生命安全，促使电力企业获得高效发展［1］。

1 无人机在特高压输电线路巡检中存在的安全隐患

无人机作为科学技术发展的产物之一， 已经广泛应用在特高压输电线路的巡检工作中， 并且取得了非常显著的成效。 我国特高压输电线路的巡检工作，主要利用多旋翼无人机来实施。无人机在线路附近的空中悬停，借助照相机拍摄巡检目标，收集特高压输电线路的相关信息。为提高巡检工作的质量，在操作时，无人机与线路之间的距离不能太远，不然拍摄出来的照片就不够高清， 无法为巡检工作提供坚实可靠的依据。 无人机在巡检中遇到的安全隐患主要是受到附近的电磁干扰或者撞击障碍物。 由于特高压输电线路附近有强烈的磁场，无人机在巡检中，存在着较大的安全隐患。在工作中，要针对存在的安全隐患，制定有效的应对措施。

2 无人机电磁波阻隔技术

无人机电源以及信号回路如图1 所示。 从图1可以看出， 无人机在线路附近受到的电磁干扰因素包括3 个方面，分别为干扰源、干扰途径、被干扰设备。高压线路会产生相应的电磁干扰，因此无人机的工作环境十分复杂， 其干扰源为电磁场发射出来的强电磁波。 无人机内部有信号接收机、GPS 定位仪、电动机主板等， 这些元器件非常容易受到电磁波的影响，给无人机带来安全隐患。因此要加强对这些元器件的电磁防护。

图1 无人机电源以及信号回路

无人机在巡检工作中， 受到电磁干扰的途径分为两种：一种是通过辐射干扰，一种是通过元器件的传导。 无人机机身的通风散热窗口、线路连接口、连接缝之间都存在着缝隙， 电磁波就会通过缝隙干扰无人机元器件，影响无人机正常运行。有效对电磁干扰的防护措施为滤波和屏蔽。

2.1 屏蔽技术

电磁波的屏蔽技术， 主要是用绝缘材质阻隔电磁波的干扰。屏蔽技术在实际使用中，只能通过吸收和反射，来稍微削减电磁波，并不能有效阻隔。 常见的屏蔽技术， 主要是通过以下两个方面进行电磁屏蔽防护。

1）将无人机所有的缝隙包裹严实。 采用合适的绝缘材质填充缝隙，防止电磁波进入。常见的填充材质包括金属丝网垫、导电布垫、软金属3 种。

在无人机的元器件附近，通过屏蔽层的包裹，将电磁波阻隔在外。 常用的方法包括：在元器件附近，用锡箔纸进行整体包裹； 在信号回路处采用屏蔽双绞线，保障不同的信号有单独的传输线路，还可以避免短路现象的发生；在电源连接处包裹屏蔽层，使接收部位将电磁波有效阻隔。

2）优化整个系统，避免关键设备受到电磁波的干扰，确保无人机安全。 系统优化时，应遵循以下两个原则： 一是在无人机干扰源附近避免装设关键设备飞行控制系统、 测量元件等设备都要远离元器件的接口或者缝隙处，从而弱化电磁波的干扰；二是通过对无人机电源线路的改造使主要线路与其他线路保持一定的距离，在电源回路与信号回路交叉地方，应当将其夹角设置为90°。

2.2 滤波技术

滤波技术可以过滤电磁干扰的能量， 从而保障无人机的元器件正常工作。 针对进入无人机的电磁波，可以在无人机缝隙处装设滤波器，对接受的信号进行分析过滤，将电磁波阻隔在外。针对沿着设备元器件产生的电磁干扰信号， 可以通过电源滤波器的装设，在电源处就将电磁波阻隔在外。

应用较为广泛的滤波器为铁氧体磁环滤波器。铁氧体磁环滤波器也可以看作成电阻， 其电阻值会随着电磁波的频率而发生变化， 具有非常强的阻隔性能。可以根据电磁波的频率特点，来选定不同材质的铁氧还磁体。通过大量的实践研究，发现镍锌铁氧环的阻隔性能高于锰锌铁氧环。在实际应用中，也可以在同一条线路上， 通过镍锌铁氧环和锰锌铁氧环的同时使用， 来阻隔大范围的电磁波。 在磁环装设时，必须环环相扣，将线路严密包裹，避免发生电磁波泄漏的情况。此外，磁环的安装位置要尽量贴近干扰源或者无人机缝隙处，这样才能取得较好的成效。

3 多余度无人机飞行控制系统

要想确保无人机在特高压线路巡检过程中的安全，首先要保证无人机飞行控制系统的安全，采用多余度无人机飞行控制系统［2］，可以有效降低安全隐患。图2 为无人机控制系统结构图。从图2 中可以看出，多余度无人机飞行控制系统的传感器有两个，并且相互独立运行。每一个传感器都包括GPS 定位仪、IMU、磁罗盘和气压计等部件，最终将数据信息进行汇总，输出到控制终端。

控制系统工作流程图如图3 所示。 两套飞行控制系统不仅可以同时工作， 而且可以同时进行数据信息的备份，有效提高了工作准确度。每一个传感器的数据信息， 都会传输到不同的CUP 中进行计算，并对两个CPU 的数据信息进行对比分析。

目前， 我国特高压输电线路巡检无人机采用的飞行控制系统主要为二余度系统和三余度系统。 对于飞行控制系统而言，并非余度越多，其性能越强。在余度增加的同时，无人机系统的模块会相应增加，安全性就会降低。

图2 无人机控制系统结构图

图3 控制系统工作流程图

4 无人机避障技术

由于无人机在巡检工作中， 其工作环境非常复杂，会受到多种不可抗拒因素的影响，为了确保无人机安全平稳运行，还要加大其躲避障碍的技术研究，从而保障巡检工作的正常有序开展。目前，我国无人机避障技术主要基于雷达测距以及视觉定位［3］。

雷达测距与视觉定位， 需要在无人机装载雷达与视觉定位装置。使无人机在运行时，能够有一个智能感应能力，对周围的障碍物进行查找、分析以及躲避。

借助雷达测距进行避让，主要优势为：不仅可以实现动态化探测，而且具有非常大的探测范围；探测精准度非常高，可以进行全方位无死角探测；不会受到地面目标的各种干扰，探测性能强。

利用无人机进行特高压输电线路巡检［4］，巡查的范围比较广， 非常适合城市中的特高压输电线路巡查；巡查的时效性较强，可有效避免危险因素，效率较高。

5 结语

综上所述， 将无人机运用到特高压输电线路巡检工作中， 不仅降低了输电线路运检人员的工作强度和难度，还提高了工作质量，做好无人机的安全防护，降低事故的发生概率，更好地发挥无人机在特高压传输巡检中的作用，确保电网的安全运行。