一种无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法与流程

本发明涉及无人机输电线路巡检作业安全保障技术领域，具体而言，涉及一种无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法。

背景技术：

目前，无人机除了在军事上的运用，已越来越多的应用于输电线路日常巡视检查工作，是人工巡检和有人直升机巡检的有效替代和补充，具有受地形限制小、塔头巡检效果好、成本低、操作简单、可快速部署、巡检效率高的特点。

由于无人机系统必须依靠数据通信来完成任务且零部件多为电子元器件，实际中复杂电磁环境所形成的干扰对其使用范围和性能有着决定性的影响，例如在电磁辐射干扰较为严重的情况下，会出现杂波导致数据不准确甚至设备失灵，无法完成对输电线路的巡检任务，甚至有可能发生撞线坠机事故，后果不堪设想。而无人机的起飞升空、空中飞行、执行任务、完成任务返航、降落等所有过程均需要机组操控人员完成，没有驾驶员但又要完成各项检测任务，并需要适应地形、气象、电磁等复杂环境，尤其输电线路巡检的无人机在进行巡检作业时，为了巡检所得的图像和视频清晰，距离带电线路相对较近，由于高压导线产生强电磁场，若无人机飞行距线路超过一定的范围则会产生极大影响，存在无法预测的安全隐患，因此如何选择无人机的安全飞行区域，保障其巡检安全性，对无人机和电网系统来讲是一个非常重要且需要迫切解决的问题。

目前，国内外对无人机在单向输电线路开展巡检作业时的安全保障技术的研究多停留在定性阶段，仅具有一定的理论引导性质，因而急需确定一种定量的研究试验方法，探寻无人机在开展单向输电线路巡检作业时的相地安全距离，指导实际生产中无人机的安全使用。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法，旨在解决现有技术中无人机输电线路作业相地安全距离难以确定从而容易导致安全事故的问题。

本发明提出了一种无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法，该方法包括：无人机模型放置步骤，将无人机模型置于所述模拟输电线路侧方或下方预设距离处；施加电压步骤，接通电源发生器，对所述模拟输电线路施加电压至所述无人机模型发生零星放电；记录步骤，记录所述无人机模型发生零星放电的第一放电电压值，并将所述预设距离确定为所述第一放电电压下所述无人机模型与所述模拟输电线路之间的相地安全距离。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述模拟输电线路架设于门型塔上，并且，所述模拟输电线路的一端连接有电源发生器。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述施加电压步骤还包括：对所述模拟输电线路施加电压至初始电压后以第一预设步频升压至所述无人机模型发生零星放电；在所述无人机模型发生零星放电后，在第一放电电压的基础上，以第二预设步频升高电压至所述无人机模型发生持续稳定放电；所述记录步骤还包括：记录所述无人机模型发生持续稳定放电的第二放电电压值。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述第一预设步频的取值范围为10kv/次-30kv/次；和/或所述第二预设步频的取值范围为10kv/次-30kv/次。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述记录步骤还包括：记录所述无人机模型发生零星放电的第一放电部位和/或所述无人机模型持续稳定放电的第二放电部位。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述记录步骤还包括：记录所述无人机模型发生零星放电的第一试验现象和/或所述无人机模型持续稳定放电的第二试验现象。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述记录步骤中，通过紫外探测器记录所述第一放电电压值、第二放电电压值、第一放电部位、第二放电部位、第一试验现象和第二试验现象。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述电源发生器为直流电源或交流电源。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述无人机模型为具有预设轴距的碳纤维四旋翼无人机模型、玻璃钢四旋翼无人机模型或环氧树脂四旋翼无人机模型。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述无人机模型的预设轴距为0.5m、0.7m或1.2m。

进一步地，上述无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法中，所述预设距离的取值范围为0.5m-3m。

本发明中，通过架设模拟输电线路，对与模拟输电线路保持预设距离的无人机模型施加不同类型不同大小的电压以至无人机模型发生零星放电时记录放电电压值，得到无人机模型尺寸、材质与放电电压类型、大小以及相地安全距离之间的关系，为无人机巡检作业提供了数据支持，提高了无人机巡检作业的可靠性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法的设备布置图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1，图中示出了本发明实施例提供的无人机输电线路巡检作业相地安全距离试验方法的流程图。如图所示，该方法包括：

无人机模型放置步骤s1，将无人机模型置于模拟输电线路侧方或下方预设距离处。

具体地，可以通过绝缘绳和环氧套管将无人机模型悬挂于模拟输电线路的侧方或下方，并调整无人机机臂电机的边沿与模拟输电线路的距离，该距离的取值范围可以为0.5m-3m，例如0.5m、0.8m、1m。由于实际工作中，输电线路侧方和下方的电磁场对无人机的影响较大，并且，无人机工作时，在与输电线路保持一定距离后，无人机的巡检作业将不受输电线路产生的电磁场的影响或者此时输电线路对无人机模型的影响可以忽略不计，因此，将无人机模型放置于模拟输电线路的侧方或下方的预设距离处，使得测试环境更接近真实情况。由于输电线路对无人机巡检作业的影响与无人机的材质和尺寸均有关系，可以选取不同轴距相同材质和不同材质相同轴距的无人机模型作为试验对象，例如选取的无人机模型可以为具有预设轴距的碳纤维四旋翼无人机模型、玻璃钢四旋翼无人机模型或环氧树脂四旋翼无人机模型，其中，无人机模型的预设轴距可以为0.5m、0.7m或1.2m。

施加电压步骤s2，接通电源发生器，对模拟输电线路施加电压至无人机模型发生零星放电。

具体地，由于无人机模型进行巡检作业时在输电线路电压为一定值例如200kv左右时会受到影响，接通交流电源或直流电源后，可以将电压快速升高至初始电压后以第一预设步频升压至无人机模型发生零星放电，其中，无人机模型是否发生零星放电可以通过紫外探测器来观测，无人机模型的某一部位发生零星放电即可认为无人机模型发生了零星放电。初始电压可以根据实际情况进行选择，例如200kv，本实施例对其不作任何限定。第一预设步频的取值范围可以为10kv/次-30kv/次，每个电压值的持续施加时间可以根据实际情况进行选择，例如15s，以全面测试无人机模型在每个电压值下的试验现象。

记录步骤s3，记录无人机模型发生零星放电的第一放电电压值，并将预设距离确定为第一放电电压下无人机模型与模拟输电线路之间的相地安全距离。

具体地，可以通过紫外探测器记录无人机模型发生零星放电的第一放电电压值，并通过紫外探测器将所获取的第一放电电压值传输至计算机系统中，此时对应的预设距离即为该第一放电电压下无人机模型与模拟输电线路之间的相地安全距离，也就是说，在该电压下，该预设无人机模型与模拟输电线路之间的距离大于等于该预设距离时，即不受模拟输电线路的影响。由于每一种材质和尺寸的无人机模型，在每一种类型的不同大小电压下的相地安全距离均不相同，因此，通过试验可以得到无人机模型尺寸、材质与放电电压类型、大小以及相地安全距离之间的关系，并可以根据记录的数据拟合出无人机模型类型与放电电压、相地安全距离的关系曲线，根据该曲线可以得出具体某一种无人机模型在其巡检作业时的相地安全距离。

可以看出，本实施例中通过架设模拟输电线路，对与模拟输电线路保持预设距离的无人机模型施加不同类型不同大小的电压以至无人机模型发生零星放电时记录放电电压值，得到无人机模型尺寸、材质与放电电压类型、大小以及相地安全距离之间的关系，为无人机巡检作业提供了数据支持，提高了无人机巡检作业的可靠性，解决了现有技术中无人机输电线路作业相地安全距离难以确定从而容易导致安全事故的问题。

上述实施例中，模拟输电线路可以架设于门型塔上，并且，模拟输电线路的一端连接有电源发生器。具体实施时，可以根据无人机巡检作业的电压环境选取某一型号的分裂导线，例如线径为26.8mm，长度为30m的8分裂导线，将导线的中间部分通过复合绝缘子串悬挂于距离地面一定高度处的门型塔上。导线的两端通过多段复合绝缘子串和绝缘绳斜拉固定于地面，其中，导线与绝缘子连接处可以设置有均压环，此外，导线的一端可以通过具有一定长度的引线连接至电源发生器。由于交流电和直流电对无人机模型的影响不同，因此，电源发生器可以选取直流电源或交流电源，以分别测试无人机在不同类型电压下的试验结果。

上述实施例中，施加电压步骤s3还包括：在无人机模型发生零星放电后，在第一放电电压的基础上，以第二预设步频升高电压至无人机模型发生持续稳定放电。具体地，当无人机模型发生零星放电后，可以继续升高对无人机模型施加的电压，当紫外探测器观测到无人机模型发生持续稳定放电现象时，可以断开电源。其中，第二预设步频的取值范围可以为10kv/次-30kv/次，例如10kv/次，每个电压值的持续施加时间可以根据实际情况进行选择，例如15s，以全面测试无人机模型在每个电压值下的试验现象。

记录步骤s4还包括：记录所述无人机模型发生持续稳定放电的第二放电电压值。具体地，可以通过紫外探测器记录无人机模型发生持续稳定放电的第二放电电压值，并通过紫外探测器将所获取的第二放电电压值传输至计算机系统中。

需要说明的是，第一预设步频与第二预设步频可以相同，也可不同，具体实施时，可以根据实际情况进行确定。

可以看出，在无人机模型与模拟输电线路保持某一预设距离的情况下，通过对无人机模型施加电压至其发生持续稳定放电，并记录发生持续稳定放电的第二放电电压值，可以得到无人机模型在与模拟输电线路保持某一预设距离下的较为完整的放电现象，有利于为无人机在实际巡检作业中提供更全面的数据支持。

上述实施例中，记录步骤s4还包括：记录无人机模型发生零星放电的第一放电部位和/或无人机模型持续稳定放电的第二放电部位。具体地，第一放电部位和第二放电部位均可以包括无人机机臂电机、无人机机身和无人机脚架。由于在实际巡检作业中无人机机臂电机、无人机机身和无人机脚架与模拟输电线路之间的距离均不相同，因此，各个部位在同一电压下的放电现象也不尽相同，例如在某一预设距离下，对模拟输电线路施加电压时，无人机机臂电机往往会先发生零星放电或持续稳定放电。

由于每一部位在不同电压下的放电现象均不相同或者在相同电压下的放电现象也不同，因此，记录步骤还可以包括：记录无人机模型发生零星放电的第一试验现象和/或无人机模型持续稳定放电的第二试验现象。

具体地，第一试验现象可以包括无人机模型的无人机机臂电机、无人机机身和无人机脚架中任一部位在电压由初始电压升至第一放电电压值过程中的放电现象，例如无人机机臂电机、无人机机架先后发生零星放电的现象；第二试验现象可以包括无人机模型的无人机机臂电机、无人机机身和无人机脚架中任一部位在电压由第一放电电压值升高至第二放电电压值过程中的放电现象，例如无人机机架由零星放电过渡到持续稳定放电的现象。本实施例中的第一放电电压值、第二放电电压值、第一放电部位、第二放电部位、第一试验现象和第二试验现象均可以由紫外探测器来记录与观测。

可以看出，通过采用紫外探测器观察无人机模型的各个部位与模拟输电线路之间的放电程度，来衡量无人机模型与模拟输电线路之间是否满足相地安全距离，有利于为无人机的实际巡检作业提供数据参考，进一步提高了无人机巡检作业的可靠性。

参见图2，下面以具体实例详细描述本发明提供的试验方法的步骤：

(1)选取线径为26.8mm、长度为30m的8分裂导线，将导线的中间部分通过10m长的复合绝缘子串5悬挂于距离地面12米高度处的高为110m，宽为100m的门型塔1上，导线两端通过三段5m长的复合绝缘子串5和绝缘绳6斜拉固定，其中，导线与绝缘子连接处均设置有均压环7，此外，导线的一端通过100m长的引线3连接至电源发生器，即完成模拟输电线路2的架设；

(2)通过绝缘绳6和环氧套管(图2中未示出)将轴距为0.5m的碳纤维四旋翼无人机模型4的一端连接于门型塔1，另一端悬置于模拟输电线路2水平方向(图2中所示的左右方向)的一侧，悬置连接点为无人机机臂电机43，将无人机脚架42通过三段绝缘绳6斜拉固定于地面，以保持无人机机身41平稳，调整无人机机臂电机43边沿至导线的距离为0.5m；

(3)接通交流电源，将电压快速升高至200kv后，以10kv/次的步频缓慢升压，每个电压值持续施加15s，至紫外探测器观察到无人机机臂电机43、无人机机身41或无人机脚架42发生零星放电，记录零星放电部位和电压值u1，以及无人机模型各部位零星放电的试验现象；

(4)继续以10kv/次的步频缓慢升高电压，至无人机机臂电机43、无人机机身41或无人机脚架42发生持续稳定放电，记录稳定放电部位和电压值u2，以及无人机模型各部位持续稳定放电的试验现象；

(5)断开交流电源，待确认安全后，调整无人机机臂电机43边沿至导线的距离分别为0.8m、1.0m，重复步骤(3)～(4)；

(6)更换轴距为0.7m、1.2m的碳纤维四旋翼无人机模型，重复步骤(2)～(5)；

(7)将轴距为0.5m的碳纤维四旋翼无人机模型，通过绝缘绳6和环氧套管悬挂于模拟输电线路2下方，重复步骤(2)～(6)；

(8)将交流电源改接为直流电源，重复步骤(2)～(7)；

(9)将碳纤维四旋翼无人机模型分别更换为玻璃钢和环氧树脂四旋翼无人机模型，重复步骤(2)～(8)；

(10)切断电源，待安全后，归置试验设备，结束试验。

综上所述，本实施例中通过架设模拟输电线路，对与模拟输电线路保持预设距离的无人机模型施加不同类型不同大小的电压以至无人机模型发生零星放电时记录放电电压值，得到无人机模型尺寸、材质与放电电压类型、大小以及相地安全距离之间的关系，为无人机巡检作业提供了数据支持，提高了无人机巡检作业的可靠性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。