（国网辽宁省电力公司抚顺开发区供电分公司 辽宁抚顺 113001）
摘要：架空配电线路必须悬挂限高标示牌，但是传统挂牌方式存在诸多问题。为了能够实现更方便高效的挂牌，研制了基于无人机的架空线路挂牌装置，并在应用中取得了比较好的效果。
关键词：架空线路 标示牌 无人机
1 背景
根据《配网运行规程》，架空线路限高标示牌的运行年限是5年，而国网抚顺开发区供电公司配电运检班管辖的架空线路大多建于2003年～2011年，86.7%的限高标示牌已经超过运行年限，因老化掉落的标示牌数量逐年增加。据统计2007年～2016年，在抚顺开发区182.77公里架空线路上掉落的标示牌数量，总计2157个标示牌，累计掉落593个，掉落率27.49%。标示牌掉落之后，超高的汽车或轮船驾驶人在夜间行驶不易发现前方的架空线路，造成交通工具刮断架空线路的情况时有发生。因此，及时悬挂标识牌或更换老旧标识牌成了亟待解决的问题。
2 现状分析
由于限高标示牌一般悬挂在跨越道路的线路上，需要将斗臂车停留在道路中间，斗臂车工作前需要伸出4条支腿，支腿全部伸出后，斗臂车占地面积约为5m*9m，并且需要设置围栏等安全警示装置，严重影响过往车辆通行，整个作业过程平均耗时21分钟，作业过程费时费力。
绝缘杆作业法只适用于8m电杆。每节绝缘杆的长度为3m，三根组装起来约9m，然而，目前抚顺城区大多采用12m及以上的电杆，采用绝缘杆法无法实现。
因此亟需寻找一种高效、方便的挂牌方案。
3 设计方案
为了能够实现更方便高效的挂牌，研制了无人机架空线路挂牌装置。无人机架空线路挂牌装置由无人机单元，警示单元，支持单元和固定单元四部分组成。
无人机单元
无人机单元采用六旋翼无人机，可以悬停，能挂载3种样式标示牌，抗风能力较强，性价比适中。
警示单元
警示单元属于挂牌装置的耗散部件，挂牌结束，警示单元留在线路上，起到限高警示作用。设计中标识牌采用自动免安装标示牌，材料质量轻，免螺栓安装，无需专门的螺栓固定即可实现标示牌的固定。无人机受风力影响能力有限，作业时受力越小越好，综合考虑挂牌难度和标示牌使用寿命，我们选择镂空反光面板。面板挂线器采用失压比锁扣，在原有弹簧夹的线夹口处加入一个支撑柱，使用前先将弹簧夹支撑开，当线夹支撑柱碰触到导线时，支撑柱被弹开，线夹关闭，加紧导线。
支撑单元
支撑单元是无人机支撑限高标示牌的骨架，其质量直接影响挂牌装置的稳定性和可靠性。由于绝缘骨架不受电磁影响、质量轻，因此采用绝缘骨架作为装置的支撑单元。为了适应不同电压等级架空线路的挂牌需求，我们将绝缘支架设计为可伸缩结构。在支架上安装槽型夹将标示牌固定在支架上，进行挂牌操作[1]。
固定单元
固定单元将挂牌装置固定在无人机上方。为了降低对无人机的损害，以及方便拆装，灵活检修，我们采用螺栓固定盘。螺栓固定盘的底座通过螺栓与无人机固定，使用时将底座固定在无人机上，用完拆除底座。底座与支撑架固定在一起，与无人机之间可以随时拆装。同时，无人机在空中进行微调时十分困难，为了提高挂牌的成功率，我们采用电机旋转连接器[2]。
无人机架空线路挂牌装置如下图所示：
图2 无人机架空线路标示牌悬挂装置实物图
4 应用效果
经试验，利用无人机架空线路挂牌装置间断性挂牌21次，平均每次用时7.8分钟，即使在实际风速的干扰下，操作人员在整个挂牌过程中仍然没有出现失误，均能熟练操作无人机进行挂牌，全部一次性挂牌成功，且挂牌后没有出现标示牌脱离现象。
5 效益分析
5.1安全效益
（1）无人机挂牌的顺利实现，避免了传统带电作业挂牌的危险性，作业人员无需接触带电线路即可完成挂牌操作，十分安全，已经得到市公司安质部和运检部的一致认可。
（2）无人机挂牌，作业人员只需在路边即可完成作业，无需作业人员停留在道路中央，避免了对交通造成影响，维护了公司良好的社会形象，将少了投诉事件的发生，保证了作业人员的交通安全。
（3）采用无人机大量挂牌后，2017年1月至4月架空线路受到外力破坏的次数与去年同期相比下降了31.25%。
5.2 经济效益
经核算，采用无人机挂牌比带电车挂牌每次可以节省作业经费328元；统计2015年8月和9月外力破坏次数，同比2014年下降10次，每次停电平均影响多供电量12600kVA，按停电时间4.6小时，平均电价0.72元计算，则节省停电费用：12600*5*0.72*10=41.7万元，统计2个月，累计完成挂牌125次，节约挂牌经费：（100+243-15）*125=4.1万元，两个月共节约经费： 41.7+4.1=45.8万元。
6 结束语
通过研制无人机架空线路限高标示牌悬挂装置，我们找到了高效、方便的挂牌方式，极大得提高了工作效率。同时，也为公司在安全和经济方面取得了重大的效益。下一步计划继续探索“研制无人机自动校准平行挂牌装置”，进一步提高无人机挂牌的速度，以期获得更大的实用价值。
参考文献
[1]宋大雷,孟祥冬,齐俊桐,韩建达. 3自由度旋翼飞行机械臂系统动力学建模与预测控制方法[J]. 机器人,2015,02:152-160.
[2]徐伟杰. 基于视觉的微小型无人直升机位姿估计与目标跟踪研究[D].浙江大学,2012.
论文作者:孙航
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
标签：无人机论文; 线路论文; 作业论文; 标示牌论文; 装置论文; 单元论文; 抚顺论文; 《电力设备》2017年第6期论文;