電力剛出現(xiàn)時，無論是普通家庭還是白宮，都彌漫著對技術(shù)的恐懼。本杰明·哈里森是第 一位在自己家中通電的美國總統(tǒng)，他對這項發(fā)明感到十分不安，以至于拒絕打開開關(guān)。

一百年后，停電大多會讓人感到沮喪。“停電一小時后，我們就處于恐慌的邊緣，” 黑山的一位居民回憶道，當時巴爾干半島發(fā)生了大規(guī)模停電，停電時間長達數(shù)小時。即使是短時間的停電也會妨礙醫(yī)院、消防部門和警察局的關(guān)鍵運作——在美國，停電平均持續(xù)近6 個小時。

使用無人機進行空中電力線檢查可以幫助運營商最 大限度地減少停電并縮短電力恢復(fù)時間。無人機可以幫助識別基礎(chǔ)設(shè)施損壞、植被危害和機械故障，從而提高電網(wǎng)的彈性。與電力類似，無人機從引起懷疑到成為標準的基礎(chǔ)設(shè)施管理實踐。

為什么要使用無人機進行電力線路檢查

電網(wǎng)不穩(wěn)定不僅會導(dǎo)致停電，還會引發(fā)山火、環(huán)境污染，甚至致命事故。因此，當局會強制進行年度檢查，并對不合規(guī)的公司進行處罰。例如，澳大利亞運營商Powercor因未能檢查和管理植被而欠下 250 萬美元，導(dǎo)致 185 公頃的森林大火。

如果檢查如此重要，為什么不更頻繁地進行呢？挑戰(zhàn)在于傳統(tǒng)檢查的限制。由于電網(wǎng)規(guī)模龐大且位置偏遠，直升機檢查成本高昂，而徒步巡邏則極其耗時。美國前 10 大電網(wǎng)所有者運營著220 萬公里/140 萬英里的輸電線——相當于從紐約到邁阿密的距離。想象一下開車或步行穿越這段距離，試圖注意任何事情。

大部分電力基礎(chǔ)設(shè)施正在老化，需要更深入的檢查和維修。僅在美國，70% 的輸電線路已有 25 年以上歷史。此外，電力線檢查很危險。即使斷開帶電，電網(wǎng)中仍可能存在殘留電荷，可能導(dǎo)致檢查人員受傷或死亡。

鑒于這些因素，無人機在輸電線行業(yè)大行其道。它們使檢查速度更快，節(jié)省數(shù)千美元，使任務(wù)更加頻繁。無人機一次可以覆蓋數(shù)英里的輸電線，收集資產(chǎn)狀況的精 確數(shù)據(jù)，并實時定位外部危險。同時讓您的團隊在地面上遠離這些千伏電壓，確保安全。

無人機電力線路巡檢的優(yōu)勢

l成本效益。無人機檢查減少了腳手架、繩索、攀爬桿、安全設(shè)備和車輛巡邏。無人機不像包租飛機那么昂貴，而且需要的工時更少。此外，它們可以進行更頻繁的檢查，從而降低巨額罰款的風(fēng)險。

l安全性更高。無人機可輕松接入架空輸電線，并承受高壓環(huán)境，讓您的攀爬裝備積滿灰塵。它們可以在風(fēng)暴災(zāi)害監(jiān)測期間充當第 一響應(yīng)者，為救援隊提供安全風(fēng)險緩解數(shù)據(jù)。

l更豐富的檢查數(shù)據(jù)。無人機可以配備各種有效載荷：不同類型的攝像機、熱像儀、傳感器和無損檢測探頭。這可以捕獲有價值的資產(chǎn)數(shù)據(jù)，從溫度波動和植被過度生長到涂層損失和塔腐蝕。

l精度更高。現(xiàn)代無人機擁有高分辨率攝像頭，可以捕捉到最小電網(wǎng)元件的特寫圖像。使用 NDT 探頭，您可以在早期階段檢測腐蝕、侵蝕和涂層脫落。

l停機時間最短。電力線巡檢無人機具有抗電磁干擾功能，即使在沒有 GPS 的環(huán)境中也能執(zhí)行飛行任務(wù)。您可以在不關(guān)閉電源的情況下，在涂裝完成后立即檢查輸電線。

4 無人機空中電力線路巡檢場景

電力線基礎(chǔ)設(shè)施有許多組成部分，從導(dǎo)體和絕緣體到輸電塔和混凝土基礎(chǔ)。所有這些部分都容易出現(xiàn)特定缺陷，因此需要不同的檢查方法。

例如，鋼制輸電塔容易腐蝕，而且通常有涂層，因此您需要測量涂層厚度。應(yīng)檢查電纜和導(dǎo)體是否有短截線、不連續(xù)性、內(nèi)部腐蝕以及周圍區(qū)域是否有電暈放電。在混凝土基礎(chǔ)中，檢查是否有裂縫、脫粘或分層。

工業(yè)檢查無人機配備攝像頭、熱像儀、傳感器和無損檢測探頭，可支持各種資產(chǎn)完整性管理場景。以下列出了無人機可以發(fā)揮最 大作用的 4 種情況。

1. 視覺損傷檢查

由于對電力的需求不斷增長（ 2023 年增長 2.2%），電力線遭受過度消耗和磨損。植被生長、風(fēng)、過熱、結(jié)冰和洪水加劇了這一問題，導(dǎo)致服務(wù)中斷。在美國，約83%的重大停電與天氣有關(guān)。這給檢查團隊帶來了壓力。除了例行檢查外，他們還需要在每次暴風(fēng)雨后將團隊部署到危險地形。無人機解決了這個問題。

電池壽命長、帶寬大、具有自主模式的無人機可執(zhí)行超視距 (BVLOS) 操作，一次性檢查數(shù)英里的電力線。借助高分辨率攝像頭，它們可以可靠地發(fā)現(xiàn)植被危害、地基老化、塔架裂縫、市場球掉落和線路斷裂。無需派遣昂貴的包機和鏟斗卡車。

部分型號配備熱傳感器和夜視攝像頭，可在夜間進行目視檢查。專用應(yīng)用程序和控制器可實時查看所有檢查結(jié)果。

在一次遠程演示中，兩架 ARA Robotics 無人機對加拿大 Viasat 的能源基礎(chǔ)設(shè)施進行了 BVLOS 檢查。無人機拍攝了設(shè)施的高清視頻并帶回了豐富的傳感器數(shù)據(jù)。配備額外的 Satcom 有效載荷后，它們可以輕松切換無線電頻段并確保在 11 公里控制距離內(nèi)持續(xù)運行。

在全球范圍內(nèi)，澳大利亞電力分銷商SA Power Networks 與 Carbonix 合作進行了首次 BLVOS 電力線檢查。試點任務(wù)覆蓋了偏遠、難以到達地區(qū)的 150 公里電力線。進一步部署有望減少 80% 的運營成本和高達 98% 的二氧化碳排放量。

2. 保護塔涂層的厚度測量

輸電塔有保護涂層或油漆，以防止腐蝕和侵蝕。氣候越溫暖，濕度越高，腐蝕和涂層變薄的可能性就越大。全球變暖加劇了風(fēng)險，需要不斷檢查。

像Voliro T這樣的專業(yè)無損檢測無人機現(xiàn)在可以測量所有塔部件的涂層厚度，包括那些難以接近的傾斜部分。它們可以在最早階段識別涂層變薄和腐蝕。但最重要的是，無人機不需要關(guān)閉設(shè)備，可以在噴漆后立即測試設(shè)備。

Voliro T 實現(xiàn)了單人檢查 380 kV 輸電塔。無人機配備 DFT 探頭，可提供無與倫比的涂層測量范圍 0 – 1.5 毫米 / 0 – 60 密耳。通過每天不停機且在涂層后立即檢查 10 多個輸電塔，Voliro T 最 大限度地減少了服務(wù)中斷。

奧地利電網(wǎng) (APG) 還簡化了保護涂層檢查。多年來，這家輸電服務(wù)運營商一直在部署無人機來目視評估高壓塔。如果分析顯示塔桿受損，該公司將更新保護涂層并使用無人機確保正確應(yīng)用。目前，APG 計劃使用人工智能預(yù)先規(guī)劃無人機任務(wù)，并收集 2000 多張照片，以進行逼真的 3D 塔建模。

3. 安全高壓電線檢查

環(huán)境危害、持續(xù)過度消耗和高電壓結(jié)合在一起，你就會得到一個導(dǎo)致電力線故障的萬無一失的公式。根據(jù)澳大利亞的一項研究，腐蝕占導(dǎo)體故障的 30%，連接故障占 19%，磨損疲勞占 14%。頻繁檢查可以防止這些損壞，但它們會帶來嚴重的危險。

低于230V的電壓會造成人員傷亡。高壓長距離輸電線的電壓幾乎是230V的500-3000倍，范圍從115kV到765kV。因此，傳統(tǒng)的檢查總是需要停機、漫長的準備時間和昂貴的設(shè)備來防止人員受傷。

無人機具有 EMI 屏蔽功能，并且在沒有 GPS 的環(huán)境中易于操作，即使在運行時也可以檢查高壓電網(wǎng)，從而將停機時間降至最 低。由于無人機重量輕且受到天然絕緣體的保護，因此它們不會在接觸線路時著火。在最壞的情況下，它們會吸收能量并墜落到地面——這是一個令人遺憾的損失，但比直升機墜毀或野火訴訟要便宜。

配備高清攝像頭，可精 確定位物理損壞、腐蝕和外部危險。許多型號都配有內(nèi)置或可安裝的熱像儀，因此可以實時檢測熱點和漏電。

英國國家電網(wǎng)與曼徹斯特大學(xué)合作，創(chuàng)建了一種無人機安裝解決方案，用于 600kV 直流和 800kV 交流電壓范圍內(nèi)的電場檢查。這些電場具有獨特的覆蓋范圍，如果評估正確，可以指出以前不明顯的絕緣體缺陷。從長遠來看，該技術(shù)可以為英國電網(wǎng)運營商節(jié)省 280 萬英鎊。

4. 新建電力線路建設(shè)項目土地測量

國際能源署表示，為了實現(xiàn)氣候目標并提高能源彈性，到 2040 年，各國將需要建設(shè)或更換 8000 萬公里/5000 萬英里的輸電線路。這幾乎相當于目前輸電線路的容量。

如此長的輸電線的建設(shè)需要精心規(guī)劃、監(jiān)控和優(yōu)化。垂直起降無人機 (VTLO) 可以加快這一進程并改善決策。

VTLO 是大型企業(yè)級無人機，幾乎可以在任何地形上起飛和降落。它們的飛行時間長達數(shù)小時，數(shù)據(jù)傳輸范圍長，并具有自主操作模式，可以對大片區(qū)域進行持續(xù)監(jiān)控。借助強大的 LiDAR 傳感器和廣角、遠攝攝像頭，VTLO 無人機可以收集 BIM 設(shè)計、尺寸精 確的 2D 和 3D 模型、彩色地圖甚至數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)。

憑借所有這些功能，VTLO 可幫助您規(guī)劃電力線路：

l允許起點和終點之間的最短距離

l穿越極少的鐵路、高速公路、自行車道和人口稠密的地區(qū)

l在必要時不會干擾飛機和直升機的運行

l不需要太復(fù)雜的植被管理（遠離受保護的棲息地）

l具有正確的地質(zhì)特征，如土壤條件和地形

此外，VTLO 無人機可以幫助您監(jiān)控和檢查活躍的施工現(xiàn)場，讓您根據(jù)不可預(yù)見的風(fēng)險、環(huán)境危害和運營效率及時優(yōu)化設(shè)計和布局。

3DroneMapping是非洲一家航空勘測提供商，它使用配備 LiDAR 傳感器的無人機每天勘測多達 1 萬公頃的土地。然后，收集的數(shù)據(jù)用于創(chuàng)建尺寸精 確的數(shù)字地形模型 (DTM) 和數(shù)字表面模型 (DSM)。DTM 和 DSM 隨后為計算流體動力學(xué)建模提供支持，該技術(shù)可以模擬石油、天然氣和電流的流動和壓力條件，讓您可以優(yōu)化電力線布局并修改施工規(guī)劃。

最 佳電力線巡檢無人機

首先，電力線巡檢無人機需要在富含 EMI、高 KV 的環(huán)境中良好導(dǎo)航，因此請考慮采用耐用材料制成且具有冗余定位傳感器、自動返回和著陸選項以及 AI 輔助自主性的選項。

在檢查偏遠沙漠、山區(qū)或農(nóng)村地區(qū)數(shù)英里的輸電線時，長飛行時間和 BVLOS 操作模式非常重要。

此外，還要考慮無人機的潛在應(yīng)用。有些型號專門用于早期腐蝕檢測和涂層測量、熱讀數(shù)或航空測繪。為了獲得最 大的靈活性，請選擇具有足夠有效載荷能力、探頭定制選項和開放平臺設(shè)計的選項。

我們的最 佳建議：

lVoliro：一款輕型無人機，專門用于無損檢測和早期缺陷檢測。通過選擇六種 NDT 探頭，您可以使用 Voliro 檢查任何高度和方向的鐵質(zhì)和有色金屬部件，檢測裂紋、凹痕、腐蝕和涂層變薄。

lDJI Matrice 350 RTK：一款大型無人機，飛行時間為一小時，傳輸速率為 20 公里，并具有預(yù)先計劃的飛行任務(wù)。該無人機可以配備 Zenmuse 四傳感器 RGB 和熱像儀、用于攝影測量的 P1 有效載荷或帶有 IMU 系統(tǒng)的 L2 LiDAR 有效載荷以及 4/3 CMOS RGB 測繪相機。

lRanger Pro：這是一款四軸飛行器，由于其碳纖維框架、EMI 吸收和消散保護以及強大的連接性，在高壓環(huán)境中表現(xiàn)出色。該型號具有內(nèi)置防振控制，可實現(xiàn)更高質(zhì)量的成像。