引言

随着科技的发展，电网建设的规模越来越大，电网的结构也越来越复杂，为了确保线路的安全、稳定运行，供电公司的工作人员必须定期检查和维修电网。

1输电线路巡检现状

目前，电力系统巡检主要采用人工巡检，直升机巡检，机器人巡检，无人机巡检等。当线路巡视范围不大时，可采用手工巡检；对于面积比较大或地形比较复杂的地区，采用手工进行巡视，不仅要耗费大量的人力物力，而且存在许多盲区；直升机巡逻的效率更高，但成本更高，技术也更复杂，不利于普及。目前，机器人巡视仅局限于输电线路，巡视范围很小；无人机具有体积小、成本低、操作简便、技术日趋成熟等优点，应用于输电线路巡检可以有效弥补人工巡检、直升机巡检、机器人巡检等方面的缺陷。

为此，各大电网企业纷纷引进无人机巡测技术。无人机是一种无人驾驶的飞行器，主要是通过无线遥控器和自动控制系统进行控制。在无人驾驶飞机上可搭载激光雷达、红外和图像采集等监控设备，进行高风险、高重复性的人工难以完成的作业。近几年，我国电力系统发展迅速，目前已建成220 kV及以上高压输电线路总长度843390公里，220 kV及以上配电变压器容量493921万 kVA。据了解，在“十四五”时期，我国电力市场规模仍将保持在5%以上的增速。

然而，输电线在地域上的分布范围广，且随运营年限的增加，受周边地理环境、气候等因素的影响，易产生各种隐患与缺陷，持续对线路的安全运行构成威胁。国家电网公司正积极进行"输电线路直升机-无人机-人工协同巡检"等相关技术的研发与应用，并在全国范围内大力推进无人机巡检，并逐步构建巡视管理与技术支持系统。到2021年，无人值守系统已经实现了所有电压等级输电线路的自动巡检，运行方式已经转向了以无人机为主体的协作、自主巡检，运行效率显著提高。

2 无人机电力巡检面临的问题

虽然无人驾驶的无人机，但也得有人来操作才行。因此，它的作用还是非常有限的。在作业中，若有疏忽，则可能导致线路失灵。这样做不但不利于高压线路巡视，反而会造成更大的安全风险。因此，利用该方法来检测高压输电线路，存在着一些不确定因素。

更何况，这其中还涉及到了大量的监控数据。对于收集到的数据，缺乏有效的分析手段与策略，不能为后续的检测工作提供强有力的保障。与此同时，无人机巡检也面临着许多不可预知的问题。因此，需要进一步完善无人机巡检技术，分析并解决目前存在的问题，以便更好地完成巡检任务。

3 无人机巡检技术的应用

3.1 自主巡检技术

早期，无人驾驶飞机用于输电线路的维护与维修，主要依赖于电力公司的地面运检员来遥控无人机。然而，由于操作人员对无人机的熟练程度和技术水平的不确定，对操作员的专业技术要求也更高。即使同一名操作员在不同的时间点上使用无人机，得到的输电线路维修结果也存在很大的不确定性。

为此，无人驾驶飞机在空中巡视时，需要使用自动巡视技术。当前，电力企业普遍采用了激光雷达（LiDAR）和实时动态高精度定位（RTK）两种方式。基于 LiDAR技术，利用3D点云数据，结合 UAV的飞行状态参数、位姿等数据，以及 UAV自身所携带的 Lidar，进行自主巡航与维护维修。

实时动态高精度定位技术主要通过流动站+参考站来实现差定位，该技术应用于架空输电线路维护维护时，受到基站间距、网络传输等因素的限制。为此，必须在无人机群中设置多个基站，以确保信号传输的安全稳定，以满足无人机自主巡检的需求。

3.2 精确扫描

对于高压电力系统来说，要想获得更精确的检测，除了要覆盖很大范围的设备之外，还需要对一些微小的设备进行仔细的扫描和分析。无人机的垂直弯曲检测是实现大范围检测的有效手段。提出了一种基于无人机导航的曲线高程测量方法。在进行巡逻时，工作人员会在飞行器的推进器上安装摄像头和信号发射器，将其与操控台相连，再与地面的计算机相连，最后与基地内的计算机相连。

通过将无人机的微波仪器与地面控制室相连，这种方式可以大大加快无人机作业的速度，缩短作业时间，保证巡视作业的精度。当对小规模的设备进行扫描时，可以通过手工巡视与智能自动巡检等方法，将被测对象的数据导入无人机的电子信息系统。从而大大减少了因人为事故造成的事故发生，保证了仪器的精确测量与图象扫描。这种方法不仅保证了高压输电线路巡视的准确性，而且大大降低了巡视人员的劳动强度。

3.3 无人机航迹规划技术

在配电线路巡视过程中，路径规划是实现无人驾驶车辆自主巡视的重要环节，合理运用该技术，可以有效保证无人驾驶车辆自主巡视工作的完成状况和安全。当前， UAV巡检轨迹规划主要包括3个方面：（1）结合野外环境对巡检轨迹进行初步规划。(2)利用寻优算法求解无人机巡视过程中的最优轨迹；(3)光滑化 UAV的飞行轨迹。同时，综合考虑战场环境约束、实际任务要求和飞行目标的约束条件，实现对飞行轨迹的科学规划。

3.4 深化无人机巡检作业

随着电网巡视规模的增大，对巡视设备的适应性、稳定性和安全性提出了更高的要求。传统的人工巡线每天只能对铁塔进行10个基点的巡视，而采用无人机对1个基站的巡视只需要20分钟，效率比手工巡检快6-10倍，极大地提升了电网的维护和检修效率，并有助于对线路故障的及时检测。

利用无人机巡检技术，可以迅速地检测出输电线路中的潜在危险，并能及时地找到线路的故障点，并能在最短的时间内做出正确的反应。大部分的鸟类都是利用枯枝、杂草来筑巢，因为风等不可控制的原因，绝缘子或导线上经常会有一些树枝或杂草散落在绝缘子或电线上，如果不能得到及时的检测和处理，在阴雨或大雾天气，树枝、杂草与电线接触或接近都会使它们的绝缘迅速降低，容易造成线路接地故障。

4 结束语

近年来，随着国家科学技术的不断进步，无人驾驶飞机也获得了迅速的发展，其应用范围也越来越广。在输电线路巡视工作中，主管人员必须具备学习和创新的精神，主动地改变传统的手工巡视方式，对无人机远程自主巡视进行研究，并将其引进，从而节省人力物力，提高巡视的效率与质量。因此，本课题提出了一种基于无人机的新型远程自动巡检系统。

参考文献：

[1]余晓明,郝后堂,钟平,等.输电线路无人机自主巡检系统的设计与实现[J].河北电力技术,2021,40(5):11-14,32.

[2]李凯,徐梅根,汤国锋,等.架空输电线路无人机远程自主巡检关键技术研究和应用[J].江西电力,2020,44(4):37-40.

[3]孙嫱,汤奕琛,沈如榕.输电线路无人机自主巡检航迹优化研究[J].电工技术,2022(9):77-78,82

[4] 周晨飞,文显运.架空输电线路无人机巡检技术分析[J].电子元器件与信息技术,2020,4(10):59-61.

[5] 幸运星.无人机技术在输电线路巡检工作中的应用及展望分析[J].无线互联科技,2020,17(19):19-20.