（1.国网河北省电力公司检修分公司；2.河北省送变电公司）
摘要：输电线路巡检是及时发现并消除隐患确保线路安全、可靠运行的必要基础性工作。在长期的输电线路运行维护工作中，总结出多种巡检方法。除传统人工巡检外，还积极将新技术应用于线路巡检，其中无人机巡检是近年来大范围推广应用的一项技术，在提高巡检质量及效率方面取得显著成效。本文主要对高压输电线路巡检无人机安全技术进行了简要的分析。
关键词：高压；输电线路；巡检；无人机；安全
1无人机在输电线路巡视中应用技术分析
1.1无人机的控制技术
无人机在应用过程中如何进行灵活控制非常重要，一般无人机的控制可以分为人工控制和智能控制两种。其中人工控制指的是巡视人员利用遥控手杆进行无人机操控，智能控制是指无人机的职能系统对无人机进行控制，从而实现无人机的自主巡视工作。在实际的应用过程中，可以两种控制方式联合使用，如果环境条件允许，可以利用智能控制系统对无人机进行控制，这样可以极大限度的提高工作效率，使工作人员安排其他工作。当外界条件无法允许无人机自动控制时可以利用摇动手杆进行人工控制。灵活选择控制方式能够体现无人机的功能和作用。另外，还需要对巡视线路进行提前的规划，无人机的巡视点要准确定位，只有这样才能够充分的发挥无人机的功能。
1.2成像和图像传输
成像和图像传输技术是无人机的核心技术，也是进行输电线路巡视的关键所在，如果无人机的成像和图像传输技术无法保障，技术水平不过关或者出现故障则无法完成线路的巡视。无人机的成像和图像传输系统主要包括摄像机、照相机、图像感应系统、检测装备以及图像传输机等。其中成像过程主要由照相机、摄像机以及图像感应系统来完成，而图像数据的传输则是由图像传输机来进行。在无人机使用过程中，首先要确保成像系统的正常工作，这样无人机才能够代替人的眼睛进行线路的巡视工作，而且成像技术越高，所拍摄的线路图片越清晰，能够将故障线路的细节包含进去，以方便工作人员对线路故障进行准确判断和分析，提高线路巡视和维修的准确率。另一方面，图像的处理以及传输也非常重要，如果图像在传输过程中出现损失也会影响到巡视工作的准确性。通常，图像和图片所站空间比较大，利用无线传输时，传输的质量无法得到保障，这就需要在传输前利用科学算法对图像进行处理，在保障图像质量的前提下压缩图像大小，从而提高传输速率和效率。
2高压输电线路巡检无人机安全技术
2.1无人机系统电磁干扰防护技术
2.1.1屏蔽
电磁屏蔽是指通过切断辐射耦合途径抑制电磁场对关键设备的干扰，实质是将关键设备用屏蔽体包围起来，使耦合电磁波通过反射和吸收被衰减。屏蔽干扰源是最直接的防护方式，但实际设计中无法做到完全屏蔽。通过分析常见的电力巡检无人机，主要从3个方面进行电磁屏蔽防护。
1）机身面板、设备外壳等处的接缝、孔洞对于接缝最理想的方式是将其焊接起来，但为保证无人机设备的可拆装性，这种做法是不现实的。因此考虑在接缝处使用屏蔽垫，常用的屏蔽垫有：金属丝网垫；导电布垫；硬度较低易于塑性变形的软金属（铜，铝等）。设备出于散热、接线的需要在外壳上留有孔洞，对于这些部位采取的主要措施为将原有面板或外壳改为穿孔金属板，即在金属板上打出供线路通过或通风散热用的孔阵，以减少外壳上的孔洞面积。2）电子设备及线路加装屏蔽层。电子设备及线路为电磁辐射耦合的主要对象，对其采取的屏蔽措施主要为加装屏蔽层：对于飞行控制系统、测量元件等电子设备，可采用锡箔纸整体包覆的方式；信号回路可采用双屏蔽的双绞线，即不同的模拟信号线应该独立走线，有各自的屏蔽层，且走线应尽量短，以减少线间的耦合；电源回路可采用屏蔽线，屏蔽层的电导至少为每相导线芯电导的1／10，且屏蔽层应可靠接地。3）系统布局。通过改善系统布局可有效降低关键设备受到的电磁干扰，主要遵循以下原则。关键设备尽量远离机身干扰源。飞行控制系统、测量元件是飞行安全的核心，应使其远离电调、电机线路等大电流设备及接缝、孔洞等外界干扰源，也可对机体内空间进行分割隔离，降低设备间的电磁干扰。合理布线改善电磁干扰。大电流线路应独立于其他线路走线，同时应避免与其他电线长距离平行走线，以减少输出电压快速变化而产生的电磁干扰。电源回路与信号回路交叉时，应使其按90°角交叉，同时必须用合适的扎带固定到安装板上。当有线路经过孔缝时，应尽量使线路沿孔缝方向或平行孔缝布线，避免跨越孔缝，以免孔缝在线路电场作用下发生天线效应，向外辐射干扰对周围设备产生电磁干扰。
2.1.2滤波
滤波是指将传导耦合中的电磁干扰能量滤除，并维持线路中工作电平的技术。针对从天线部分耦合进来的能量，可以在天线等外部接口处使用带通滤波器，并对接收信号进行滤波匹配；对于从外部线路耦合进来的能量，可采用电源滤波器。常用的电磁干扰滤波器为铁氧体磁环滤波器。
铁氧体磁环可视为一个阻值随频率变化的电阻。根据电磁波频率特点可以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体，前者的高频特性优于后者。铁氧体的磁导率越高，其低频时的阻抗越大，高频时的阻抗越小。所以，在抑制高频干扰时，宜选用镍锌铁氧体；反之则用锰锌铁氧体。也可在同一束线路上同时套上锰锌和镍锌铁氧体，这样可以抑制的干扰频段较宽。磁环的内外径差值越大、纵向高度越大，其阻抗也就越大，但磁环内径一定要紧包线路，避免漏磁。磁环的安装位置应尽量靠近干扰源或接口处。
2.2基于毫米波雷达测距的无人机避障技术
1）雷达采用一路发射天线和两路接收天线，收发天线分离设计使得雷达收发链路具有高隔离度，提高了雷达目标探测的动态范围，有效探测距离可达50m。
2）多接收天线的设计使得雷达获得目标回波细微的相位差，让雷达具备精准的测角能力，探测精度达±0.1m，能有效识别导地线。
3）雷达天线在方位面设计为宽波束，在俯仰面设计为窄波束，并且采用泰勒算法对方位面进行低副瓣综合。这样的设计使雷达在方位面上具有140°的宽视角，同时低副瓣使雷达不易受地面目标的干扰，显著提高雷达的探测性能。
4）高精度数字锁相电路负责射频基带的调制与解调。高性能数字信号处理芯片负责完成目标检测与跟踪，刷新频率达50Hz，能在20ms内准确地对目标进行定位，并通过CAN接口输出数据。
基于以上优势，高集成度毫米波雷达尤其适于作为电力巡检中小型无人机避障系统的感测装置，其毫米波宽带线性调频技术能实现对导地线等纤细目标的探测，通过数据转发为飞控系统做出避障策略提供依据，避免无人机误撞输电线路或其他障碍物的事故发生。
3结语
电力巡检无人机的作业区域主要为环境复杂的低空领域，存在交叉跨越线路、道路桥梁、建筑物及树木等有形障碍，同时会受到线路产生的强电磁场、通信基站无线电信号等无形干扰。若不能处理好无人机与输电线路及周边环境的关系，轻则无人机故障坠毁，重则造成人身及电网安全事故，导致大规模停电。因此，研究高压输电线路多旋翼无人机巡检安全技术具有重要意义。
参考文献：
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