北极星智能电网在线讯:11月7日，在±800千伏哈密—郑州特高压直流线路宁夏段，5架无人机从国网宁夏电力有限公司超高压公司自主研制的无人机通信指挥车中飞出。按照预先设定的航线，这几架无人机分别拍摄线路导线、金具连接点等关键部位。巡检结束后，无人机自动返航。巡检影像资料上传至智能巡检管控平台，平台自动生成巡检报告。
国网宁夏超高压公司负责宁夏境内3292.2千米的超高压、特高压输电线路的运维工作。随着电网规模逐年增长，对巡检效率、精细度的要求也不断提升。该公司深入研究无人机智能巡检技术，研发了基于自动巡检系统和智能巡检管控平台的无人机通信指挥车成套装备，提升了输电线路巡检质效。
以需求为导向确定研发路线
宁夏是“西电东送”工程的重要送端。随着宁夏电网的快速发展，传统的人工巡检方式已不能满足电网精益化运检的要求。国网宁夏超高压公司应用无人机技术，建立了“人巡+机巡”的线路运检模式。
输电线路巡检使用的无人机对起飞环境、存放条件及搬运方式有严格要求。巡线时，运维人员携带无人机设备寻找有利起飞点。飞行过程中，无人机拍摄画面的准确性以及规避障碍物的灵敏度取决于运维人员的技术水平。受续航能力、信号强度等因素限制，一架无人机平均连续作业时长仅为30分钟。
宁夏超高压电力工程有限公司作为国网宁夏超高压公司的科技成果转化单位，组建输电运检创新团队，针对改善起飞环境、提供电量补给、提升作业精度等需求开展研究。2020年12月，创新团队通过实地勘查无人机应用情况，确定了具体的研究方向：以无人机通信指挥车为载体，研发自动巡检系统，实现无人机自主飞行、自动充换电、厘米级精准降落；研发智能巡检管控平台，包含巡检任务制订与调度、图像管理、隐患缺陷识别等模块，实现无人机巡检结果的智能分析。
创新团队把无人机通信指挥车机巢的飞行起降平台由一个增加为左、中、右三个。平台全部展开后最多能满足五架无人机同步起降。传统“一人遥控一机”操作方式转变为“一人一车遥控多机”，实现了无人机集群起降。同时，团队成员在三个飞行起降平台上分别安装机械臂。机械臂配合智能充电系统完成无人机电池的拆卸、安装、充电操作。
结合现场应用不断改进性能
2021年1月，创新团队完成国网宁夏超高压公司运维的750千伏及以上5984基交、直流铁塔激光点云图像扫描工作，并建立标准化自动巡检航线库。随后，无人机通信指挥车成套装备进入试点应用阶段。
按照操作流程，运维人员领取巡检任务后将指挥车开到现场。经一键操作，三个飞行起降平台展开，无人机起飞进行自主巡检作业，拍照并识别线路缺陷。任务完成后，无人机按照全局路径规划算法依次精准降落。车辆行驶途中，无人机可自动更换备用电池并设定已使用电池的充电时间。使用无人机通信指挥车巡检的效率是单人操作无人机巡检的7.5倍。
经过两个月的试用，创新团队发现负责拆装电池的机械臂内部精密元件易受路途颠簸影响移位，无人机自动更换电池时无法达到毫米级精度。
在查阅相关资料后，创新团队决定用激光感应定位技术取代原有的机械位置行程定位技术。团队成员在机械臂操作部位与无人机电池卡槽处分别加装激光雷达传感器。传感器确定二者方位后，机械臂再更换电池。经测试，即使机械臂发生元件位移仍能利用激光精准定位电池位置，并快速移动实现对接。
拓展创新成果功能和应用场景
2021年5月，无人机通信指挥车正式投入使用。同年8月，成套成果完成升级测试，国网宁夏超高压公司与第三方单位签订成果转化协议，推动产品走向市场。
2022年年初，创新团队优化了智能巡检管控平台中的图像管理模块，引入5G无线传输技术，使照片能随时拍摄随时导出，减少了巡检人员用内存卡二次读取的工作量。创新团队还建立融合电网、作业环境等相关数据的线路典型缺陷数据库，利用“数据+算力+算法”的边缘计算技术提高图像识别的准确率。
为了保障电力设备周围环境的安全性，创新团队给无人机通信指挥车增加了黑飞反制系统。系统具备飞行数据实时上报、禁飞区域告警等功能。无人机通信指挥车在重要线路区域执行任务时，会在半径3千米的区域内布设电子围栏，防止其他无人机对输电线路造成破坏。
9月6日，国网宁夏超高压公司巡检人员使用无人机通信指挥车巡检330千伏侯桥变电站周围线路。智能巡检管控平台自动分析无人机回传图像时，发现一条出线的多个绝缘子串被塑料薄膜缠绕。巡检人员立即使用车辆配备的车载激光清障仪清理了异物，消除了线路隐患。
“升级后的无人机通信指挥车实现了工程验收、应急救援、安全管控等多场景应用，进一步降低了巡检人员的作业难度和强度。”国网宁夏超高压公司设备部副主任曹凯说。
无人机通信指挥车成套装备技术成果已申请国家发明专利6项、软件著作权3项，获得实用新型专利授权9项、外观设计专利授权1项。国网宁夏超高压公司将持续推进成果转化应用，形成可复制、可推广的输电线路智能化运检模式。
