摘要：电力巡检工作在电网作业中极为重要，是电网安全、高效、可靠运行的重要保障。本文主要针对电力巡检技术的发展路线，通过检索、统计、分析了电力巡检领域的专利申请，阐述了各种巡检方式的关键技术发展现状以及日后的发展趋势。
关键词：输电线路 巡检 专利分析
一、前言
电力线路分布点多面广，导地线、绝缘子及杆塔塔材等长期暴露在自然环境中，受材料老化、雷击放电、人为外力破坏等的影响而产生腐蚀、损坏、缺失等问题，必须及时修复或更换。此外，冰灾、地震等自然灾害频发，各电力线路巡检带来新的挑战，对数据获取和处理的时效性和稳定性也提出了更高的要求。为了防止输电线路事故发生，电网运行维护部门每年都要投入大量的人力、物力和财力对输电线路进行巡检。
针对输电线路的巡检，目前主要有人工巡检、有人直升机巡检和机器人巡检三种巡检模式。
人工巡线主要靠巡视人员目测观察，该方法主要依靠巡线员携带各种检测工具（如望远镜、红外测温仪等）沿着输电线路行走，用肉眼或望远镜对辖区内的输电线路进行观测，凭个人经验判断线路的各种故障和缺陷。该方法效率较低，且劳动强度大，不能全方位的检测。
有人机巡检技术已发展成熟，制度相对完善。有人机巡检作业范围大、效率高且不受地形的限制。然而，有人机体积较大，无法在杆塔或者输电线路下方进行飞行巡视。另外，为了保证安全，大风、雨雪雾等天气均不能飞行，同时对驾驶员技术要求高。最后，从经济角度来讲，有人机通常造价较高，无法大量配备以满足日益增长的巡检需求。
巡线机器人主要分为移动巡线机器人与巡检飞行机器人两种。移动巡线机器人能够带电工作，以一定的速度沿输电线自主行走，并能跨越防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、杆塔等障碍，利用携带的传感器对杆塔、导线、绝缘子、线路金具、线路通道等实施接近检测。巡检飞行机器人采用小型无人机，携带摄像机等拍摄探测设备以及传输设备，起飞降落对环境要求低，具有任务用途广泛、巡线速度块、应急迅速、安全度高、便于携带和运输等特点。
二、电力巡检的关键技术发展历程和发展现状
目前的专利申请文件中，其中涉及无人机和巡线机器人改进的申请最多，主要是由于载人直升机的发展较为完善，且无人机使用较为广泛，在大多数情况下都可以对载人直升机进行替代，因此人们的关注点多集中在无人机巡检领域。涉及人工巡检的申请主要集中在20世纪末，近些年来涉及人工巡检的申请较少。同时，由于无人机的巡检管理系统和巡线机器人的越障装置可改进的内容较多，因此涉及无人机和巡线机器人的申请占了很大的比重。
1、人工巡检方面
最初，对于人工巡检方面的主要改进方面在于手持观测设备，通过对其结构的改进，使其能够操作方便，同时加强保护，例如JPH05296943公开的一种架空线腐蚀诊断装置，其中加入了滚动装置，JPH1169542公开的一种带电线路检测装置，其中加入了镜子结构。而后，改进的装置转向了望远镜等远程观测设备，例如CN202256867U公开了一种多功能输电线路巡线望远镜，其中，设置图像记录装置用于对缺陷情况进行记录。现在，由于观测记录等装置的技术已比较完善，改进的目标主要集中在巡线辅助装置，其中结合多种功能的巡线杖结构占了极大的比重，例如CN106711859A公开了一种组合式巡线杖，将开夹器和杖体整合在一起。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当然，随着现代信息技术的发展，各种信息技术也慢慢应用于人工巡检中，例如CN106384208A公开的一种二维码技术的交互巡视系统及方法，但由于对人工巡线的研究积极性不高，该方面的申请量较小。
2、巡线机器人方面
巡线机器人方面，主要改进点为机器人越障结构，且对于越障结构的改进一直在进行，例如从CN101800403A公开两臂升降越障结构，到CN201075610Y公开的三臂升降式越障结构，再到CN105798901U公开的仿昆虫蠕动式越障结构。由于该种改进主要涉及结构的改进，改进点较多，因此占了极大的比重，并且关于越障结构的改进每年都有并且逐年增加，可见人们对其的关注和研究较深。此外，巡线机器人的充电结构也在不断改进，例如从CN1655421A公开的感应取电装置，到CN101800403公开的太阳能取电。
3、无人机方面
近年来，由于无人机的兴起，人们对无人机的研究也越来越深入，研究的方向也越来越广泛，在无人机巡检方便的研究也不断加深，改进点也就变得丰富多样。其中，最为集中的改进方面在于巡检管理系统的故障测距和定位方法。由于各种算法以及网络和通信的快速发展，人们渐渐将各种算法、网络和通信与无人机巡检技术结合起来，使得无人机的巡检准确度和巡检效率显著提高。随着信息技术的跟新换代，对无人机巡检管理系统方面的改进也层出不穷。例如，对于整个的巡检管理系统，主要有CN106952356A公开的利用专利库和互联网地图进行电力巡检的方法，CN107016711A公开的基于全球定位的智能电力线路的巡检管理系统，CN107908164A公开的基于智能体交互技术的无人巡检系统。对于故障测距和定位方法，主要有CN101299538A公开的结合工频量和行波故障测距方法，CN102044937A公开的模糊自适应输电线路故障测距方法，CN103376387A公开的基于物联网技术的输电网故障检测系统和方法，CN103884939A公开的基于PMS的电力线路激光雷达扫描数据应用分析系统，CN105740844A公开的基于图像识别技术的绝缘子炸裂故障检测方法，CN108181551A公开的基于电场突变的输电线路放电故障定位方法。当然，以上的部分故障测距和定位方法也能够用于载人直升机巡检和巡线机器人中。
三、输电线路巡检技术的专利发展趋势
目前关于机器人方面的申请数量占很大比重，而机器人中的巡线机器人多涉及结构方面，改进点较小，因此，大多做出贡献的发明集中在无人机巡检领域。此外，随着技术的成熟，无人机将成为输电网巡线的有效工具，无人机合理配置资源、提高输电线路巡检的优点将不断显现，人力巡检和载人直升机巡检对无人机巡检的替代作用将变得越来越小。
不论是无人机巡检方面，还是其他巡检方面，由于技术原理已相对较完善，改进空间较小。但是随着信息技术和人工智能的不断发展，将相应随之产生的新产品和新算法等应用到巡检领域将成为一个主流方向。例如，利用更优化的算法使无人机或巡线机器人更快、更准确的寻径或避障等。此外，巡线机器人越障结构的类型还比较单调，机器人结构还有一定的改进空间。人工巡检的辅助工具方面，可以适应性的整合多种功能，使不增加携带运输难度的同时，提高巡检作业的安全性、便利性和巡检效率。
如今，输电线路巡检领域和图像识别领域、人工智能领域、导航领域等的配合十分紧密，我们要时刻关注其他相关领域的发展动态，将新的、好的技术应用到输电线路领域中来，使输电线路的巡检工作更加安全、准确和高效。
参考文献：
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[3]毕雪昱主编.特高压输电线路施工与运输检修[M].北京：中国水利水电出版社.2015.
论文作者:毛超,吉荔
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：无人机论文; 线路论文; 结构论文; 线机论文; 技术论文; 方法论文; 领域论文; 《电力设备》2018年第34期论文;