电力行业无人机应用大揭秘(二)异物处理、线路架设篇
一、无人机输电线路除障在供电部门基层单位，流行着这么一句话：“宁翻三座山，不登一级塔”，这句行业谚语道尽了登塔的艰辛。近年来，随着城市化进程的加速，输电线路外飘异物隐患不断攀升，引起线路跳闸，影响电网安全经济运行。防范外飘隐患引起的线路事故，除了加大巡视、宣传力度外，在已发现隐患的情况下，按照传统的除障方法需要紧急申请线路停电以及人工高空作业登塔出线去摘除，这将消耗大量的时间以及人力、物力，人工处理类似隐患用时将近５～８ｈ，同时也存在较大的人身风险与电网风险。
无人机喷火是解决这一难题的可行方法。普通的无人机，只要火舌一接触或者靠近高压线，就会被直接吸过去，因而在带电环境下喷火，是一项极富挑战性的课题，以往在世界范围内都没有先例。近年来，随着无人机的推广应用，电力员工逐渐探索出一套行之有效的处理方式，即首先令无人机喷洒出雾化水珠状的汽油作为燃料，待线路悬挂异物充分浸染后，再使无人机点火，然后立刻熄灭，避免电场力作用，并适时再度喷洒燃料助燃，如图１－７所示。这种方法对无人机操控手的要求较高，却可使原来数小时的清障时间缩短到数分钟，不仅提高了工作效率，还降低了人身危险。
无人机电热丝除障是另一可行途径。以多旋翼无人机为飞行平台，利用材料轻、硬度强的碳纤维管作为主体支架，一端通过连接板固定到无人机机架上，另一端连接由碳纤维板制作成的引导槽，在引导槽内部装有电热丝。电热丝连接电子电压调节器，通过遥控接收机提供的信号，调节调压系统控制的电压，改变通过电热丝的电流，从而实现电热丝温度调节。利用高温的电热丝烧断缠绕在电力线路上的飘带、风筝线等。该方法根据大部分外飘物的特点设计而出，主要应用在风筝线等细线外飘物除障方面。传统异物处理方式与无人机异物处理方式如图１－８和图１－９所示。
此外，还可利用无人机机械手清障。机械手使用折叠机构和鱼丝线传动机构，刀具使用陶瓷材料，有效防止产生拉弧现象和减轻整体重量，保障无人机和操控系统的正常工作。机械手的制作要求严格的无人机配平调试，此设计有利于无人机的平衡和处理多种多样的障碍物。国网福建省电力有限公司，南网广州、深圳等供电局对相关技术有一定的研究。
二、无人机架线
随着国家对电力行业的不断投入，电网建设在近几年得到了大力发展。在山区、河流等条件复杂的环境下进行电网建设时，往往需要大量的人力物力去架设输电线路，不但成本高，而且作业时间比长。但不管是城市还是农村，对用电的需求都特别大，因此建设电网的周期要求特别短。如果采用人工作业的方式，建设时间长就会带来成本的增加。所以，电力行业迫切需要一种能够在成本和时间上给电网工程带来实质性收益的建设方式，无人机在这种大环境下应运而生。
输电线路架设放线施工，是输电线路架设一项常规工作，一般放线地形环境可分为：① 平原放线；② 丘陵放线；③ 江河湖海跨越放线；④ 山地放线；⑤ 原始丛林放线；⑥ 跨越线路或穿越线路放线等。根据科技技术的发展，放线类型可分为：① 人工放线；② 动物牵引放线；③ 机械、车辆、船艇牵引放线；④ 气球牵引放线；⑤ 动力飞艇牵引放线；⑥ 动力伞牵引放线；⑦ 直升机牵引放线；⑧ 多旋翼无人机牵引放线。
气球牵引放线主要用于大跨越的放线，由气球牵引线牵引，气球拉动牵引线进行大跨越放线。
动力飞艇牵引放线的优点是载荷大，可以直接带钢丝绳或牵引绳，其次是起降方便，场地要求有５０平方米空地即可，缺点是飞行受风的影响大，４～５级风即无法完成放线任务，且地面配合复杂，需要进行地面充氦气，成本较高。
动力伞牵引放线是近几年较为流行的一种放线方式，可以实现远距离放线，放线距离甚至可以达到单程１０ｋｍ，但动力伞牵引放线也存在以下几点问题：
１）动力伞需要空中１～２个人配合，危险系数较高；
２）动力伞对空域气流及放线环境要求较高，大于４级风一般就无法进行放线，同时山谷气流对动力伞是非常致命的威胁，据悉２２０ｋＶ五银Ⅰ、Ⅱ路动力伞牵引放线突遇气流险些坠机；
３）动力伞牵引放线需要１５０～３００ｍ的机耕路作为跑道，对场地要求还是非常高的；
４）动力伞一般为概率放线法，牵引线抛掷在距离钢塔半径为２００ｍ左右范围内，需要施工人员寻找牵引线上塔；
５）动力伞在执行大落差爬升放线任务时难度较大；
６）动力伞牵引放线价格一般为７０００～３００００元／ｋｍ，根据现场飞行情况、飞行总量和飞行要求确定。
直升机牵引放线价格昂贵，而多旋翼无人机牵引放线是这两年来慢慢流行的一种新型放线技术，一般可以实现每档２ｋｍ距离的放线任务，特殊情况下可实现５ｋｍ级别放线；一般一天可以完成１０ｋｍ档距的放线。
多旋翼无人机牵引放线的优点是：
１）可以应付较为复杂的放线环境，包括各种跨越、穿越等；
２）无人机牵引放线一般可以抵御６级大风环境放线，在沿海、山谷地区可以实现安全放线，遇上突发气流，无人机基本可以安全放线；
３）特殊情况下无人机甚至可以实现１０级风的放线任务；
４）无人机对放线场地要求很小，即使是在树林中，也可以实现起降；
５）无人机甚至可以实现丛林穿越放线、盲飞放线；
６）无人机可以实现杆塔精准放线，可以直接将牵引线穿越至每一基杆塔，实现牵引线直接上塔，大大提高了工作效率；
７）无人机费用较低，据了解，市场实际报价为３５００～６０００元／ｋｍ （具体根据现场实际要求而定），大型八旋翼无人机轻载续航可维持４５ｍｉｎ，飞行半径可达５ｋｍ。据统计，以往人工作业需要１０天的线路施工工程，采用无人机架线方案后，缩短到１～２天的时间，而且无须破坏环境，节省了大量的人力和财力。无人机架线在今后的发展中，将会得到更大范围的普及，将成为电力行业中最常见的架线方式，如图１－１０所示。
本文摘自《无人机输电线路巡检应用发展报告（2016）》
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《无人机输电线路巡检应用发展报告（2016）》
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责编：罗艳（010-63412315 965207745@qq.com） 马玲科
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《无人机输电线路巡检应用发展报告（2016）》梳理并汇总了无人机相关的最新信息。分为现状篇、成果篇、展望篇，并附有无人机相关标准目录、专利技术路线布局相关图表、无人机相关供应商名录、无人机输电线路巡检相关产品介绍，方便查询。
全面地介绍了国家电网公司、南方电网公司、内蒙古电力（集团）有限责任公司在无人机输电线路巡检技术方面的应用现状，应用成果案例及未来技术展望。
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