文档介绍：无人机输电巡线系统实施方案
保利国防中心
二零一一年十一月
1、概述
随着输电高压等级的不断提高,输电线路的巡线作业对维护区域油网的安全、稳定、高效运行越来越重要,也是油网运行的当务之急。输电线路跨区域分布,点多面广,所处地形复杂,自然环境恶劣,输电线路设备长期暴露在野外,受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、覆冰以及人为因素的影响而产生倒塔、断股、磨损、腐蚀、舞动等现象,这些情况必须及时得到修复或更换。绝缘子还存在被雷击损伤、树木生长引起高压放油以及绝缘劣化而导致输电线路事故,杆塔存在被偷盗等意外事件,必须及时处理。传统的人工巡线方法不仅工作量大而且条件艰苦,特别是对山区和跨越大江大河的输电线路的巡查,以及在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间巡线检查,所花时间长、人力成本高、困难大,某些线路区域和某些巡检项目人工巡查方法目前还难以完成。
无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)是一种先进的无人驾驶自行飞行器。无人机输电巡线系统是一个复杂的集航空、输电、电力、气象、遥测遥感、通信、地理信息(GIS)、图像识别、信息处理的一体系统,涉及飞行控制技术、机体稳定控制技术、数据链通讯技术、现代导航技术、机载遥测遥感技术、快速对焦摄像技术以及故障诊断等多个高尖技术领域。现代无人机具备高空、远距离、快速、自行作业的能力,可以穿越高山、河流对输电线路进行快速巡线,对架空线的铁塔、支架、导线、绝缘子、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等进行全光谱的快速摄像和故障监测。基于无人机输电巡线采集数据的专业分析,为油网管理和维护提供数据支持。
无人机作业可以大大提高输电维护和检修的速度和效率,使许多工作能在完全带油的环境下迅速完成。无人机作业还能使作业范围迅速扩大,而且不为污泥和雪地所困扰。因此,无人机巡线方式无疑是一种安全、快速、高效、前途广阔的巡线方式。
在国外,机载遥感仪器巡线的试验研究工作最早的开始约在70年代初期,在不断改进后,每个被检出的故障耗资逐年递减,到1987年时耗资已为初始的一半还略低。对接头检出结果分为四种情况,有微温、温、热和异常热,报告维修工程师,根据天气、负荷来确定检修的先后顺序。我国的一些
输电系统,也都进行了红外航测线路的试验研究,探索出不少经验,已取得一定成果。根据国情而进行的地面检测研究,也正在有效地推进中。
无人机巡线工作是一种大量野外作业过程。用无人机进行低空巡线,是一种高效的巡线过程。它不仅能把部分野外的巡线作业转移到室内来做,还能把肉眼所难以发现的、处于萌芽状态的隐患(如:温度升高,轻微放油等)通过红外、紫外成像显现出来。
为了提高低空巡线作业效率,整个作业过程可分为二步进行:
Ø        长距离线路普查
Ø        短距离线路详查
前者主要是利用红外、紫外和可见光遥感设备检查线路有否异常点,后者则利用飞行器在异常点上空多个角度的倾斜摄影,以便管理部门做出决策。
2、无人机巡线系统
无人机输电巡线系统主要由五部分组成:
低空、低速、长航行距离、长航行时间的先进无人机平台系统
包含红外、可见光至紫外的全谱段的实时遥感系统
微型气象数据采集平台
陀螺稳定平台
信息处理系统
该方案的无人机平台包括1架KYD-70型长航时无人机、2架KYD-65型多用途无人机。其中无人机的组成如图1所示:主要包括无人机机体、机载导航飞控系统、机载油源、机载通讯设备等。
图2 KYD-70型无人机实拍图
图3 KYD-65型无人机实拍图
:
无人机主要技术参数(按需方要求,可调整)
KYD-65
KYD-70
起飞重量:
55Kg
280Kg
最大飞行速度:
230km/h
220km/h
巡航速度:
160km~200km/h
140km~180km/h
飞行高度:
100-5000m
100-6600m
航行距离:
200km
200km
航行时间:
≥3h
≥10h
翼展:
机长:
控制半径:
150m
150m
任务载荷能力:
≤15kg
≤70kg
(1)飞行控制距离
由于高压输电线路长度一般在100KM,距离公路30KM内,因此要求飞行控制距离在100KM以上。KYD-65与KYD-70型无人机的航行范围均在200KM,而测控范围在高度大于2km,无地物遮挡的情况下,可以达到180km以上。在控制距离范围内,地面控制系统可以通过数据链对无人进行遥控,传递监测数据、气象数据和视频。
(2)起飞条件
当起降的风速在每秒10米以下,风向夹角小于30°,环境温度在