超特高压输电线路

无人机搭载激光清除导线异物装置，具备灵活便捷、操控性好、作业效率高等特点，并能搭载于多种多旋翼无人机机型，实现空中清除导线悬挂异物的作业。与传统作业方式相比，该装置依托无人机平台完成作业，无须作业人员攀爬杆塔或等电位作业，操作人员与输电线路设备无直接接触，可远距离及时、快速、安全地清除导线上的异物，尤其对于清除档距中间、距塔较远、离地较高的异物十分便捷。该装置的应用将提升带电清除输电线路异物的作业效率，降低作业人员的劳动强度及安全风险。结合当前无人机在输电线路巡检中讯猛的发展趋势，本成果在特、超高压输电线路异物清除工作中有着广阔的应用前景，适于行业部分推广。 本成果适用于超特高压输电线路异物清除作业，目前已在公司所辖500kV超高压输电线路及±660kV银东线上开展应用，编制的《无人机激光清除线路异物装置作业指导书》已通过公司审核。同时，团队正进一步改进完善装置功能，研制出更高功率的激光发射器，提高切割清除异物的作业效率及清除大型异物的作业能力。

介绍河南公司超特高压输电线路长度11115公里，可视化覆盖率5400余套，基本已实现重要线路设备、人员、隐患的全过程可视化运维智能化管理。提出目前有效的在线监测技术手段较少，实用化程度需进一步加强，应充分利用“大云物移智链”等信息交互、人工智能、边缘计算等技术手段，提升数据自动采集、自动获取、灵活应用能力，实现设备全方位全天候感知、数据云边处理、状态辅助预判、安全智能管控、运检效益提升，构建输电专业各个环节万物互联、人机交互的良好局面，推进输电专业管理模式向更智慧、更高效、更安全转变，实现输电通道“全采集、畅通道、能分析”，线路全过程无人巡视及线路智慧检修。

输电线路作为电力传输的基本途径，是重要的能源基础设施，关系到国民经济命脉和国家能源安全。我国电网规模稳居世界第一，立项之初，超特高压输电线路长度11.5万公里，近十年电网规模呈爆发式增长，年平均增长率在15%以上，截至2019年，超特高压输电线路长度达26.2万公里，其中架空输电线路占比超过98%。随着电网规模的不断增长，线路走廊日趋紧张，关键输电通道运行环境愈发复杂，设备故障频发，线路运行风险大。依靠人力为主的传统运检模式已无法满足迅猛增长的电网运维需求，无法及时掌握输电线路缺陷和隐患，难以实现大电网安全稳定运行可控、在控。直升机搭载先进巡查仪器进行巡航，可从空中俯瞰输电线路及周边环境，具有观测立体化、巡视高效率、地域全适应等优势，已成为架空输电线路的新型高效巡视的重要手段，是架空输电线路精益化运维的发展方向。

本文主要针对大检修体系下国网湖北检修公司利用传统带电作业积累经验及优势，结合省网超特高压输电线路 运维特点，探索迅速高效开展带电作业的二级梯队的新模式。

从超特高压输电线路和无人机巡检技术的发展概况出发，对无人机输电线路巡检作业的基础知识，可见光及红外巡检、三维扫描与检测的规范作业流程，架空输电线路无人机七种特殊作业以及无人机数据处理分析进行了全面的解析。

超特高压输电线路中瓷绝缘子大量使用。受制造质量、机电负荷、污秽、环境等复杂因素影响，近年来，新投运的及挂网运行时间较长的瓷绝缘子的零值劣化问题日渐突出，给大电网安全稳定运行带来了严重隐患。传统的火花间隙、绝缘电阻、泄漏电流、紫外、电场、超声等检测方法，目前尚无法实现不停电条件下零值瓷绝缘子快速准确检测；而常规的红外测温方法依赖主观判断，且事后图像数据处理分析工作量大，极有可能造成零值缺陷漏检或误检问题。本报告将汇报科研团队在盘形悬式瓷绝缘子无人机自主红外测零方面的研究进展，并分享典型实践案例及应用体会。

针对土800kV和500kv交直流输电线路检修现状进行了深入研究，通过深入分析，掌握超特高压交、直流线路检修方法及特点，研制了安全可靠、操作便捷的工器具，并在兴安、楚穗、普侨等超特高压交直流线路上成功应用，极大地提高了消除设备缺陷及隐惠的检修或应急能力，为超特高压交直流输电线路的安全可靠运行莫定了坚实的技术基础。 本项目研究成果具有良好的推广应用价值，已进行工程应用和推广，可为超特高压输电线路的检修提供技术支撑，也可以对超特高压工程的设计提供借鉴和指导。本项目的开展促进了超特高压输电线路运检水平的提升，培养了大批技术型人才和技能型人才。

超特高压输电线路是我国电网骨干网架的关键组成部分，近十年电网规模呈爆发式增长。大部分线路穿越地区地形复杂、环境恶劣，运维人员及车辆难以抵达，巡视难度大、效率低、准确性差。直升机搭载先进的巡查仪器巡航，具有观测立体化、巡视高效率、地域全适应等优势，成为架空输电线路的新型高效巡视的重要手段。 在北京市政府和国网公司科研经费支持下，团队经过 5 年技术攻关，取得一系列技术突破，全面解决了上述难题，形成三大创新，提出了八轴稳定四轴主动的光纤陀螺稳定技术，研制了集成内变焦结构多光谱传感单元的大视距小微目标观测航巡吊舱，稳定精度达 16μrad，较业内先进吊舱精度提升 20%，与军用吊舱稳定级别相当，解决了直升机高频振动导致的成像清晰度低问题。发明了组合孔径动态平衡探测技术，研制了电力应用型大视场机载激光扫描系统吊舱，将扫描视场角拓宽至 70°，视场角提升 16.7%；采用小样本随机森林算法，构建了输电通道场景关键要素激光点云数据全自动分类模型，数据处理速度提升 7 倍，有效解决扫描视场角窄、数据处理速度慢的问题。提出了计及电力线和杆塔形态特征的高抗噪三维重构算法，发明了融合激光点云和多光谱影像的输电通道单木分割与树种识别方法，识别精度达 92%，开发了包含树种、地形、气象、电力潮流等多要素的超特高压架空线路空间安全距离仿真预警分析系统，解决了通道隐患误报、漏报和预警准确度差的问题。 项目授权专利 17 项，其中发明专利 7 项；授权软著 18 项；主导编制电力及民航行标 3 项、国网企标 1 项；出版专著 1 部；取得适航证书 4 项；发表论文 45 篇，SCI/EI收录 29 篇。项目通过由陈维江院士牵头的成果鉴定，达到国际领先水平。2013年以来，项目成果应用于国网各省电力公司，发现线路缺陷 11.4 万处，通道隐患 4.4 万处，目前正与巴西就美丽山±800kV 特高压输电线路巡视开展商业谈判，具备广阔市场前景；研制的航巡吊舱经改造，已广泛应用于公安、交通、农林等行业，带动交叉行业发展。

带电作业紧线器是输电线路建设、检修、维护时常用的一种作业工具，其功能是卸载输电线路单片或整串绝缘子张力，达到更换单片或整串绝缘子的要求，保证输电线路安全可靠。带电作业紧线器属于液压类工具，通过油泵向液压缸内泵入或收回液压油使液压缸活塞杆伸出或收回，由于紧线器需要承受8吨以上荷载，传统紧线器的主要零部件均使用钢材制造，自重大、便携性差，过大的作业装备重量对作业人员的体力要求较大，尤其是高空作业或有限空间时过大的体力负荷对施工人员人身安全不利，并且极大的降低了施工效率。因此对传统钢质带电作业紧线器进行轻量化设计，降低自重具有十分重要的现实意义。此外，传统带电作业紧线器无张紧力测量、显示功能，作业人员只能凭借经验才能完成作业，地面监护人员对塔上工具的受力也难以掌控，安全隐患大。

三本书的内容充分展示了电力行业关于超特高压输电线路无人机现场作业技术、架空输电线路材料制造工艺及验收、开关类设备运检技术及故障处理的最新成果和前沿进展，凝结了全行业专家的经验和智慧，具有较高的实用性、系统性、权威性和前瞻性。