无人机电力应用：高效安全触电，引领电力行业新方向

2023-07-23 理论教育版权反馈

【摘要】：“无人机状态良好，周围环境无异常，可以起飞”，在220千伏东平一线作业现场，一架多旋翼无人机腾空而起。其中青海省公司是本次招标中唯一在高原使用无人机的单位。在电力行业，“切除病灶，摘肿瘤”这种活，对于无人机来说同样适用。以广州供电局为例，2015年全年，广州供电局无人机作业时间达4.5万分钟，细查线路故障620处。一些涉及电力巡线业务的无人机公司还获得过亿元投资。

“无人机状态良好，周围环境无异常，可以起飞”，在220千伏东平一线作业现场，一架多旋翼无人机腾空而起。国网四川眉山供电公司的无人机操控手和专责监护人通过密切配合，共检查11基杆塔，发现一些诸如防震锤掉落、地线锈蚀和开口销缺失之类的缺陷。

相似的场景陆续在全国各地出现，现代电网不再是说说而已，智能电网也离人们的生活越来越近。

《经济日报》上登过一则报道，几年前记者随行三名检修人员来到河北涞源县山区，巡检10千米的输电线和更换零件。“他们3个‘飞人’今天要沿着横跨在数百米深的山涧上的导线行走10千米，检查并处理缺陷。一整天工作、吃饭都在空中。王淼（其中一位检修人员）说，爬上70米高的铁塔最危险，而高空走线需要长时间侧行，寒冷几乎要把人冻僵，吃饭没有正点、常年喝凉水，同事们的腰和肠胃都有不少问题。”

亲自奔赴艰苦的作业环境，长时间巡线作业，这就是很多电力工人当年的真实写照。记忆里，十多年前，每当家家户户都停电，就知道电力检修开始了，往窗外一看，线杆上就会有一个系着防护装置、爬上爬下的身影。

2008年春，一场特大冰灾袭击了我国南方大部分地区，低温雨雪冰冻灾害造成十余省电力告急，交通瘫痪，人民生命财产受到严重威胁。持续的低温使环境气温降到零度以下，加之连续降雨，高压线上凝结了厚厚的冰。因为不堪重负，很多高压塔和输电线被压倒、拉断。当年最感人也最令人心酸的画面就是，电力工人爬上高塔，冒着危险和严寒，用铁锤敲击冰层。

2015年，在闽南地区，为做好冰冻灾害预控工作，南平供电公司展开了一场全区输电专业机械除冰演练培训。演练中，一架无人机助力机械除冰装置完成了除冰任务。

辅助除冰只是无人机在电力行业所能发挥的作用之一。技术发展到今天，无人机在这一领域既能“运筹帷幄”还能“救死扶伤”，可发挥的作用已经包括工程项目建设、线路巡检和故障处置。也就说，无人机可在前、中和后三个阶段为电力行业效力。

工程项目建设：准备工作要做好

前期的工程项目建设是最易被忽视的无人机应用领域。工程项目建设主要涉及三方面：土石方及基础工程、组塔和架线。

土石方工程涵盖场地平整、基坑（槽）与管沟开挖、路基开挖、人防工程开挖、地坪填土，路基填筑及基坑回填等。它是一个面广、量大、劳动力繁重的工程项目，加之我国国土辽阔、地貌复杂，施工的困难度又上了一个台阶。如果将无人机应用其中，可以发挥出色的遥感测绘功能。一个地区能不能开工、在哪里开工，无人机能准确地全部搞定，可快速获取一手资料，从而减少人工的长途跋涉。

工程展开之后，就要考虑到组塔和线路规划。由于线路走廊长、地形和地貌情况复杂等原因，在对输电线路进行整体布局规划之前，同样需要大量的信息采集和测绘工作，来确定最佳线路走向，优化输电路径。

架线施工简单来说就是在基塔建好以后，把导线、绝缘子串和电力金具等架设上去。高空架线时，无人机能借助相应的引线装置，让轻质高强的牵引绳通过各基塔，就像是“穿针引线”。这种方式可以弥补人力展放导引绳的高强度和动力伞展放导引绳的着陆困难等短板。

线路巡检：“望闻问切”少不了

在自然条件下，长期铺设在室外的输电线路受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、人为影响等，可能产生倒塔、断股、磨损、腐蚀等损伤，为保证硬件设施的可靠性和安全性，大量变电设备的升压线路和降压线路，乃至整个电力线路系统都有定期巡检的需求，这项看似单一的任务，却让中国电力行业倾注很大心力。

无人机配备的红外检测设备和可见光摄像机等载荷，能够发现线路上局部过热缺陷和可视缺陷，进而判定：引流线是否出现断股；塔杆是否有损坏、变形、部件是否被盗，甚至是否有鸟窝；绝缘子有无闪络迹象、损坏或者异物；导线有无异物和断股；周围环境（如植物生长超出预期）有无影响到电路正常运作等。

成立于2005年的德国microdrones GmbH公司，是较早的四旋翼无人机系统开发商。其2006年推出的md4-200四旋翼无人机系统开创了全球电动四旋翼无人机在专业领域应用的先河。后随着我国对无人机接受程度的提高，md4系列工业级四旋翼无人机开始受到我国市场的青睐，应用到了我国电力、警用、测绘等领域。2008年，德国microdrones GmbH公司与佛山市安尔康姆航空科技有限公司达成战略合作协议，双方在中国合作建立了md4系列工业级四旋翼无人机系统全球唯一生产基地和microdrones亚洲研发中心。

2013年10月，中国国家电网公司邀请了多家公司参加小型多旋翼无人机巡检系统第一批试点招标。安尔康姆航空科技与浙江咸亨国际设备有限公司合作参与招标项目，md4-1000四旋翼无人机系统在山东、山西、四川、重庆、青海等省市中标。其中青海省公司是本次招标中唯一在高原使用无人机的单位。

故障处置：疑难杂症，直达病灶

发现问题、分析问题再解决问题才是一套完整的流程。在电力行业，“切除病灶，摘肿瘤”这种活，对于无人机来说同样适用。

在强风天气，常有如塑料薄膜、编织带、广告条幅之类的轻质物品吹刮到输电线上，轻则引起线路放电跳闸，重则绝缘子掉串或断线。可在用电高峰期，高压线路往往无法停电，人工摘除实在不便。因此，革新人工作业方式十分必要，可以实现在线路不停电情况下清除线路飘挂物。

以广州供电局为例，2015年全年，广州供电局无人机作业时间达4.5万分钟，细查线路故障620处。同时，在线路不停电的情况下，无人机清除飘挂物108次，改变了传统的线路停电、人工摘除的作业方式，有效加强了输电线路可靠性，产生了很大经济效益。据南方电网公司广州供电局的萧振辉介绍，过去摘除飘挂物需要4个检修工人2小时的工作量，现在无人机一两分钟即可完成任务。

南方电网公司广州供电局研制的“飞火”无人机正在作业

大约从2009年开始，国家电网和南方电网就开始陆续的推进无人机应用，还发布过一些指导规则和技术规程。一些涉及电力巡线业务的无人机公司还获得过亿元投资。

无人机巡检或者勘察，可以生成红外、三维或者平面图片，从而满足不同的信息采集续期。一般来讲，无人机的优点主要有以下四个：

准确性。普通手持式红外测温仪要求严苛，受制于高度、背景光等因素，进行高空测温会有10摄氏度以上的误差，且温度数据分辨率过低，无法精确定位发热点，极可能造成抢修方案的误判。无人机空中近距离红外测温克服了以上地面测温的短板，实现全视角360度精准巡线。

速度快。采用无人机进行常规输电线路巡查，可降低劳动强度，提高速度和效率，使许多工作能在完全带电的情况下迅速完成，确保用电安全。有数据表明，无人机巡线的速度是人工的40倍。

易部署、环境适应性强。无人直升机可在野外场地垂直起飞和降落，不需要专门的机场和跑道，因此能在山区或特高压输电线路区等人工难以巡视的地方紧急部署，弥补了线路维护人员不具备有利交通条件的缺陷。

使用和维护费用低。一次投入后，每次巡线费用很少。

不过，受制于技术还不够成熟，包括续航时间短、潜在的“炸机”风险等因素，无人机还无法大规模普及应用。例如2016年2月，网上曝光了某无人机电池爆炸燃烧的惨状。如果类似事件发生在电力领域，轻则设备受损，重则引发山火。因此，除研发飞行相关技术之外，还应该从根本上降低无人机坠毁后燃烧的概率。这就要求研发人员加强对机身可燃性的控制，重视材料选择、燃料选择、自身保护装置等方方面面。

所以，无人机在电力行业的变革已经开始，只待瓶颈突破后，巨浪掀起。

无人机电力应用：高效安全触电，引领电力行业新方向

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