引言
隨著國民經濟的飛速發(fā)展,人們對美好生活的向往和能源全球化進程的不斷推進,輸電線路規(guī)模不斷擴大,對輸電線路運行維護的要求不斷提高,傳統(tǒng)的電力巡檢方式已不能滿足電力巡檢信息化管理的要求。無人機作為可以在空中靈活移動的平臺,可以搭載不同的載荷設備,具有操控簡單、快捷高效、易于網絡化協調巡檢、維護費用成本低等優(yōu)點。無人機電力巡檢還具有高效、精細、快捷等優(yōu)勢,特別適用于對山區(qū)、丘陵等復雜地形地貌環(huán)境的電力線路進行巡檢。無人機技術的應用有利于提升輸電線路巡檢工作效率和電力巡檢的信息化管理水平。
1無人機技術簡介
無人機是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操控的無人駕駛航空器的簡稱(UAV),無人機、控制站、通信系統(tǒng)和設備保障系統(tǒng)共同構成了無人機系統(tǒng)。
(1)無人機。為滿足工業(yè)控制的要求,無人機需要具備以下特點:首先,為保證無人機在空中飛行穩(wěn)定,可以適應不同的工況,其外形設計需要合理:其次,具備足夠的載荷能力,以保證能夠搭載信息采集系統(tǒng)和不同的任務設備:第三,可以完成特定的工作任務,如電力線路巡檢、清障作業(yè)、架線作業(yè)、自主巡檢等:最后,具備遠程無線圖傳和定位功能等。
(2)控制站(GCS)?？刂普臼菬o人機系統(tǒng)的重要組成部分,為無人機操控人員提供人機接口和工作環(huán)境等。主要負責無人機的航線規(guī)劃、起飛與降落、任務執(zhí)行與管理、信息采集、控制計算和緊急情況處理等。
(3)通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)起到連接無人機和控制站的橋梁作用,實現兩者之間控制信息、任務載荷信息、無人機狀態(tài)信息、圖像視頻等數據信息的傳輸。
(4)設備保障系統(tǒng)。主要為無人機正常作業(yè)提供必要的技術支持和安全保障,滿足無人機野外作業(yè)時需要的電力、油類等需求,實現轉場作業(yè)的要求。
1多旋翼無人機電力巡檢系統(tǒng)
多旋翼無人機電力巡檢系統(tǒng)不受地形限制,采用先進的紅外成像儀和30倍變焦可見光攝像機等先進的圖像采集設備,對電力線路通道與環(huán)境、導線與地線、絕緣子、金具、桿塔、基礎、防雷設施與接地裝置、防護設施等詳細情況進行巡檢,第一時間將巡檢結果傳輸到地面站供現場作業(yè)技術人員進行分析和消缺,并通過4G遠程傳輸到電網調度中心,為電力線路運行分析、設備狀態(tài)檢修、信息化管理提供詳實、全面的現場數據和資料。多旋翼無人機電力巡檢系統(tǒng)結構圖如圖1所示,主要由多旋翼無人機、動力系統(tǒng)、GPS導航系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等六部分組成。
圖1多旋翼無人機電力巡檢系統(tǒng)
(1)多旋翼無人機。采用含光A700四旋翼無人機,全封閉機身,具有防雨雪功能,可在雨雪天氣執(zhí)行任務。采用成熟的飛控系統(tǒng),控制精準,容錯性和適應性強,飛行姿態(tài)穩(wěn)定,保障了飛行安全。飛機最大載重3.3kg,飛行時間45min,可以抗6級風,圖傳數傳最大距離8km,具有一定的電磁抗干擾能力,可以滿足電力巡檢的要求。
(2)動力系統(tǒng)。四旋翼無人機動力系統(tǒng)主要由動力電機、動力電源和調速系統(tǒng)三部分組成。動力電機采用無刷電機,動力電源采用16000mAh的6S鋰聚合物電池,調速系統(tǒng)采用無刷電調,根據控制信號調節(jié)電動機的轉速。
(3)GPS導航系統(tǒng)。GPS導航系統(tǒng)是進行電力巡檢的重要保障,它為四旋翼無人機更加安全、可靠地進行電力線路巡檢奠定了基礎。機載GPS導航系統(tǒng),對電力線路進行巡檢時,無人機的實時位置由GPS定位直接獲得。進行電力線路巡檢時,無人機駕駛員提前將無人機控制到電力線路安全距離范圍內,鎖定電力線路辨識云臺跟蹤系統(tǒng),根據GPS導航系統(tǒng)工具巡檢的位置信息,可以自動對云臺的角度進行控制,實現對桿塔、金具和導線的自動拍攝。
(4)信息采集系統(tǒng)。將可見光信息采集系統(tǒng)和紅外熱成像系統(tǒng)有機結合,實現對電力線路高效、準確、全面的信息采集。無人機搭載禪思定焦攝像機和禪思Z30變焦相機,實現對電力線路全局、局部和細節(jié)(地基、鐵塔、導地線、絕緣子、防震錘、懸垂線等)進行拍照、錄像,及時發(fā)現故障隱患:搭載紅外熱成像相機,完成對電力設備和線路表面溫度二維分布情況和變化狀態(tài)的信息采集,在夜間發(fā)現輸電線路隱蔽、危險的異常發(fā)熱點,為電力線路的故障監(jiān)測提供可靠依據。
(5)信息傳輸系統(tǒng)。無人機信息采集系統(tǒng)采集的圖像、視頻和熱成像信息通過無線圖傳傳輸到地面站用于實時監(jiān)控,如圖2所示:還可以通過遠程4G實時圖傳系統(tǒng)傳輸到電網調度中心,為電力巡檢信息化管理提供參考依據。
(6)控制系統(tǒng)。無人機電力巡檢控制系統(tǒng),主要實現對無人機采集的圖像、視頻和熱成像等信息按照采集人員、地址等進行分類管理,方便專業(yè)技術人員觀察和通過數據軟件分析發(fā)現線路故障,實現對電力線路的實時監(jiān)控管理。
3電力巡檢作業(yè)流程
為提高無人機電力巡檢的作業(yè)效率和安全性,同時方便對電力作業(yè)的信息化管理,保證電力巡檢作業(yè)質量,制定合理規(guī)范的無人機巡檢作業(yè)流程,作業(yè)人員進行巡檢作業(yè)時通過移動終端將作業(yè)過程傳輸到電網調度中心。
4結語
無人機技術在電力巡檢中的應用研究為電力線路巡檢作業(yè)提供了新的解決方案,從電力巡檢作業(yè)信息化管理、信息實時采集與傳輸、巡檢結果的智能化管理、工作考核等方面提供了有效的技術支持。隨著無人機巡檢系統(tǒng)在電力巡檢作業(yè)中的不斷實踐以及北斗導航系統(tǒng)在無人機巡檢系統(tǒng)中的應用,無人機巡線將成為更加安全高效的巡檢作業(yè)方法,有利于實現電力巡檢自動化、信息化管理,加快電網智能化巡檢作業(yè)的步伐。
下載文檔
