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无人机在电力行业应用价值及可行性分析  

2016-05-13 13:04:25|  分类: 生产工艺 |  标签: |举报 |字号 订阅

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近年来无人机行业发展迅猛,在短短的两三年时间内,无人机产业从零星的几家,发展到布满全国各个地区。无人机从军用发展至民用,其功能也从原本的战斗、巡逻、侦查等功能延伸到了航拍、植保、电力训练、军警消防、测绘等领域广泛应用。

  《中国无人机行业市场需求预测及投资战略规划分析报告》数据显示:2013-2015年三年内,全球民用无人机的市场销量分别为15万架、37.8万架和57万架,其中消费级市场需求是专业级无人机的两倍左右,并且以每年50%的速度快速增长。

  “十二五”期间,我国电网建设经历了高速发展的阶段,规模已跃居世界首位。目前我国已经建成了六大跨省区的电网,分别是南方、西北、华东、华中、华北和东北这六大电网,输电线路总长度超过了115万千米,500kV及以上的输电线路已成为各区电网输电主力。我国的国土幅员辽阔,地形也相对复杂,丘陵较多、平原较少,加上气象条件的复杂多变,给跨区电网和超高压输电线路工程的建设带来一定难度,加上建成之后的维护与保养,仅仅依靠现有的检查手段和常规测试并不能满足高效快速的要求,也不能达到很好的效果。无人机技术的运用,能够很好的完成电力巡检和建设规划任务,自然能得到电力企业的认可及大规模应用。

  2013年,中国民用航空局(CAAC)下发《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》,业界普遍认为这代表着迈出了无人机规范管理迈出了第一步。

  在电力行业,无人机主要被应用于架空输电线路巡检,为此国家电网发布了Q/GDW11383-2015《架空输电线路无人机巡检系统配置导则》、南方电网发布了《架空输电线路机巡光电吊舱技术规范(试行)》、中电联发布了DL/T1482-2015《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》,对无人机巡检系统及光电吊舱进行规范。

  根据国家电网发布的Q/GDW11383-2015《架空输电线路无人机巡检系统配置导则》,无人机巡检系统指利用无人机搭载可见光、红外等检测设备,完成架空输电线路巡检任务的作业系统。

  无人机巡检系统一般由无人机分系统、任务载荷分系统和综合保障分系统组成。无人机分系统指由无人驾驶航空器、地面站和通讯系统组成,通过遥控指令完成飞行任务。任务载荷分系统指为完成检测、采集和记录架空输电线路信息等特定任务功能的系统,一般包括光电吊舱、云台、相机、红外热像仪和地面显控单元等设备或装置。综合保障分系统指保障无人机巡检系统正常工作的设备及工具的集合,一般包括供电设备、动力供给(燃料或动力电池)、专用工具、备品备件和储运车辆等。

 无人机巡检系统包括无人直升机(按结构形式一般分为单旋翼带尾浆式和多旋翼式)巡检系统和固定翼无人机巡检系统。无人直升机按照空机质量分为中型无人直升机和小型无人直升机。中型无人直升机指空机质量大于7kg且小于等于116kg的无人直升机,一般是单旋翼带尾浆式无人直升机,适用于中等距离的多任务精细化巡检。小型无人直升机指空机质量小于等于7kg的无人直升机,一般是电动多旋翼无人机,适用于短距离的多方位精细化巡检和故障巡检。

  系统特点

  无人机可垂直起飞和降落,无需任何辅助装置,不需要专门的机场和跑道,对环境要求极低,可在野外随处起飞和降落。无人机飞行精度高,可长时间悬停、前飞、后飞、侧飞、盘旋等。多旋翼无人机能在平原、湖泊、高山等地形地貌下飞行巡检,可以利用空中优势,全方位、高精度检查输电线路运行情况,因此能够很好地弥补人工巡检的不足。

  无人机速度可控范围大,智能化程度高,可实现程控自主飞行及自动返航等多种先进功能;操作十分简便有效,有较强的容错能力;系统性能稳定可靠、机动灵活,运营成本低。

  无人机光电吊舱可搭载设备丰富,除了可见光还有红外热像仪和紫外成像仪,在夜晚也能发挥作用。红外热像仪能够通过温度异常变化对比值,发现隐蔽性较强的发热故障点;紫外成像仪能够利用电晕和表面局部放电的产生和增强间接评估运行设备的绝缘状况和及时发现绝缘设备的缺陷。紫外成像仪和红外热像仪是一种互补性技术,结合传统可见光巡线,能够大大提高故障点检测的准确性,为故障抢修赢得宝贵的时间。

线路巡检

  线路的维护与巡检在电力系统中有着相当重要的作用,也得到了更多电力专家的重视。通过相关的数据和图像资料可以清楚看到,在观察设备外观情况时,无人机技术可以起到相当关键的作用,通过无人机,电力部门相关人员可以清楚判断重要部件是否受到损坏,保证输电线路的安全,保障居民的用电。除正常巡检和特殊巡检,还可将无人机应用在电网灾后故障巡检。当灾害导致道路受阻、人员无法巡检时,无人机可以发挥替代作用,开展输电线路巡查,准确定位杆塔、线路故障,且视角更广,能避免“盲点”。无人机巡检提高了电力维护和检修的速度和效率,使许多工作能在完全带电的情况下迅速完成,比人工巡线效率高出40陪。在巡检过程中,还可通过无人机清除线路上的风筝、气球、塑料袋等异物。

  线路架设

  在输电线路施工过程中,线路走廊长、地形情况复杂,线路所经地区山谷河流茂密森林,给线路架设带来极大不便,工程实施困难重重。为有效缓解生态环境保护和架线施工的矛盾,可运用无人机展放导引绳来架设线路。无人机首先沿线路上空飞行并施放一根轻质高强引绳通过各基塔,然后利用这根轻质引绳不断牵引后续引绳,直至牵通一根三级引绳,并架设导线。通过这种方式,解决了人力展放导引绳的高强度和动力伞展放导引绳着陆困难等问题,也减少了线路通道的树木砍伐,最大限度地保护了自然生态。

  线路规划

  无人机的测绘系统有很多优点,包括实时性、成本低、响应快、灵活度高等特点。和普通的航空遥感与卫星遥感相比,优势更加明显,它可以在低空取得光学图像、地形图像、输电线路图像,是其他测绘、监测方式不能取代的。在对各类输电线路进行走廊规划时,需对规划区域进行详细的信息采集和测绘工作,最好的方式就是采用无人机测绘系统,不仅可以确保获取数据的高效性,还可以在多方面降低环境对信息采集与勘测的影响。依据无人机采集的数据进行有效分析,能够全面兼顾各方面因素,充分利用有限资源,使区域规划与线路走向更加合理,输电线路的路径得到优化,有效降低国家对于输电线路的建设成本。

  应用展望

  随着经济的发展和科技的进步,无人机技术已经越来越成熟,利用无人机巡检电力系统线路,不仅降低了在人工巡检过程中出现的故障率,也有效的降低了电力企业的成本预算,还提高了电力巡检工作的效率。

  目前国家电网和南方电网相关部门正在着力推进无人机班组建设、完善各类保障支撑体系,为无人机在电力行业的广泛应用做好全面准备工作,无人机将迎来全面推广应用的新阶段。

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