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输电线路检查:从空中追踪数百公里的导线
翻山越岭的输电线路,沿街而行的配电线路。线路很长,而故障来自小小的金具和附近的树木。本指南探讨无人机在多大程度上可以接替徒步巡视、直升机和悬挂在线路上的巡检员。
本页内容
输电线路从哪里开始劣化
架空线路由导线、固定导线的绝缘子和金具、控制振动的阻尼器和间隔棒、防雷的架空地线,以及承载它们的铁塔或电杆组成。输电线路远距离输送高压电;配电线路把电力送入城镇。损伤来自雷击、风致振动、盐分、冰雪和生长的树木。
| 部位 | 典型缺陷 | 漏检的后果 |
|---|---|---|
| 导线 | 雷击熔断的股线、断股、盐雾地区的内部腐蚀 | 断线与弧垂过大、接地故障 |
| 接头与线夹 | 松动、接触不良导致发热 | 过热与故障 |
| 绝缘子 | 裂纹与缺损、盐分与粉尘污秽 | 闪络与停电 |
| 防振锤与间隔棒 | 缺失或移位 | 风振加速导线疲劳 |
| 地线与 OPGW | 雷击股线损伤 | 防雷屏蔽减弱、通信中断 |
| 树木与建筑物 | 植被生长造成的侵入 | 故障、停电、干旱地区的野火 |
| 配电杆 | 鸟巢、横担锈蚀、杆顶设备老化 | 巢材引发线路短路、设备故障 |
当前的检查及其痛点
输电线路沿山路徒步巡视,巡视员用望远镜仰望。大范围则从直升机上调查。要看细节,线路停电后由作业人员攀登铁塔或在导线上行走,在伸手可及的距离内检查。配电线路通常用斗臂车到达。
| 方法 | 优势 | 痛点 |
|---|---|---|
| 徒步巡线 | 成本低,还能看到地面与树木 | 山路上行进缓慢、没有俯视视角、酷热与马蜂 |
| 直升机巡线与拍摄 | 一天可覆盖很长距离 | 昂贵、噪声大、有人驾驶低空飞行有风险 |
| 登塔/走线 | 可以用手直接检查 | 需要停电、有坠落风险、熟练班组稀少 |
| 斗臂车(配电) | 可靠的近距离接近 | 需要交通管制、有些地点无法到达 |
| 地面热像/紫外相机 | 远距离探测发热与电晕 | 角度与距离受限 |
核心难题是距离和人。线路深入山区;一次巡视要花一整天。经验丰富的巡视员正在老去,接班的年轻人很少。看得越近,就越需要安排停电——而停电日很稀缺,检查因此被束缚在电网的日程上。
无人机改变了什么
无人机成为从线路旁靠近的眼睛,无需停电。方法取决于您是要近距离看点位,还是沿走廊大范围地看。
| 方法 | 典型机型与传感器 | 最适合 |
|---|---|---|
| 杆塔近距离拍摄 | 搭载变焦/高分辨率相机的多旋翼 | 绝缘子、金具、销钉、防振锤 |
| 发热检测 | 热像相机 | 过热的接头与线夹 |
| 放电检测 | 紫外(电晕)相机 | 绝缘子与金具上的局部放电 |
| 长走廊拍摄 | 固定翼/垂直起降机型,或自动沿线飞行 | 整档距内的导线状况 |
| 植被净空与弧垂 | LiDAR 无人机 | 树木距离、导线高度、三维模型 |
长走廊依赖超视距(BVLOS)飞行。日本分级建立了这一体系:无人口地区上空无观察员的超视距飞行(Level 3)、简化的 Level 3.5,以及有人口地区上空的超视距飞行(Level 4)。山区输电走廊是最适合应用它们的场所之一。
要在规划前把沿线路的长走廊与机场范围和人口集中地区进行比对,请试试筛查长航线是否涉及机场和人口密集区(Airffic Architect)。输出仅供参考,不是正式申报。
克服环境
线路附近有看不见的墙。强电磁场干扰罗盘和无线电链路;山脊和山谷中的风强劲且多变。而且由于线路架设得很高,这也是高空飞行。
从影像到决策
线路检查产生的影像规模不同:每座铁塔数十张,每条线路数万张。因此关键是让 AI 决定查看顺序——哪个档距、哪个金具看起来可疑——然后由人从那里开始确认。
| 步骤 | 机器做什么 | 人负责什么 |
|---|---|---|
| 检出 | 自动提出绝缘子破损、销钉缺失、鸟巢、锈蚀 | 检查漏检和误报 |
| 测量 | 由 LiDAR 得出树木净空与导线高度;由热像得出温升 | 确认气温、负荷等条件 |
| 定位 | 按杆塔编号、档距与相别整理缺陷 | 与资产台账比对 |
| 变化检测 | 自上次以来的树木生长与缺陷发展 | 确定修剪与维修的优先级 |
| 决策 | — | 是否以及何时停电维修;在记录上签字 |
弧垂和树木间距随气温和负荷而变化。没有测量时的条件,就无法判断在炎热的夏日午后间距是否仍然足够。点云只有连同拍摄时间和拍摄条件一起才有用。
规则与责任
在日本,架空线路受《电气事业法》及其据此制定的电气设备技术标准约束。巡视频率和方法主要由各电力公司在自己的安全规程中规定——即自主保安模式。这也给每家运营方留出了决定如何引入无人机的空间。
就飞行本身而言,在导线和铁塔附近的作业通常属于距物 30 m 以内,再加上超视距,就成为需要许可或批准的特定飞行。在长走廊上空使用蜂窝网络需要单独的手续。在美国,2003 年东北部大停电之后,NERC 采纳了 FAC-003(输电线路植被管理),在山火多发的州,无人机检查被广泛用于电力公司的山火减缓计划中。围绕超视距的新规则(Part 108)也在推进中。可在各国法规中比较各国情况。
无人机做不到的事
- 导线内部:ACSR 内部的腐蚀或断股在照片中看不到。需要 X 射线工具或走线机器人(例如 Hydro-Québec 的 LineScout)。
- 修缮:更换金具或绝缘子、砍伐树木都是人的工作。
- 恶劣天气刚过之后:结冰、大风或雷击之后的巡检最为重要,但飞行条件往往不具备。
- 超长距离扫巡:要一次覆盖数百公里,直升机或有人驾驶飞机可能仍然更快。
- 决策与责任:何时停电维修,由掌握整个电网全貌的人决定。
2035 年:巡检真正运转的世界
以下是编辑部的预测。无人机机场散布在山区铁塔脚下,无人机以超视距方式、偏离导线飞行各自分配的区段。雷雨过后的早晨,它们只去雷电数据显示可能被击中的档距。
树木生长通过逐年的点云来追踪,修剪从明年夏天间距将不足的地方开始规划。作业人员只在真正需要动手的地方走山路。检查从沿线追踪,转变为抢在停电之前一步。
PREPARATION
飞行前准备清单
勾选结果保存在本设备上(如已登录,也会保存到您的共享账户)。这只是学习辅助工具,不能作为许可或安全的证明。
该资产的案例
- American Electric Power:无人机影像在变电站发现第二条即将失效的架空地线United States (substation not named)
- Enel Distribución Chile:对圣地亚哥大区约 2,500 km 的配电网进行空中巡检Enel concession area, Santiago Metropolitan Region, Chile · 2024
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各国资料来源(204)
- 利用输电网络,在全国规划超过 10,000 km 的“无人机航路”JP · ニュースイッチ(日刊工業新聞社)
- 输电线路检查无人机自动飞行系统的开发与部署JP · 東京電力ホールディングス
- KEPCO 开始用无人机检查 OPGWKR · 산업일보
- KEPCO 进军自主飞行无人机业务KR · 산업일보
- 购置的线路巡检无人直升机因缺少操作人员从未使用KR · 서울신문
- 输电线路无人机检查的 VR 培训KR · 산업일보
- 全数字化无人巡检守护福建电网CN · 中国新闻网
- 深圳实现机巢自主无人机输电线路全覆盖巡检CN · 中国能源报(人民日报社)
- 南方电网:城市灯火背后的 AICN · 新华网(经济参考报)
- 无人机群重塑云南电网运维CN · 科技日报
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- 打造低空电力作业的“昆明模式”CN · 中国能源报(人民日报社)
查看来源
规则、数字和案例均基于下列来源。未来情景与设计建议是编辑部的观点。
- 经济产业省:电气设备技术标准省令的修订(2020 年 5 月)经济产业省产业保安集团 · 已读全文
- 国土交通省:无人航空机的许可与承认手续(特定飞行)国土交通省航空局 · 已读全文
- 资源能源厅:第 15 号台风停电事故回顾资源能源厅 · 已读全文
- NERC Reliability Standard FAC-003-0: Vegetation Management Program (effective 1 April 2005)North American Electric Reliability Corporation · 已读全文
- FAA: Unmanned Aircraft SystemsFederal Aviation Administration · 已读摘要
来源已核对: 2026-10-22
沿线路驾车行驶、同时让无人机飞行各个区段,与配送研究中的卡车—无人机协同很接近;请参阅物流指南的论文卡片:The flying sidekick traveling salesman problem。