配电网无人机巡检技术及应用

随着无人机技术的发展和普及，无人机在配电网运行、检修、施工中的作用越来越重要。2012年首次公开报道无人机在配电网中应用，在过去的十几年间，无人机已在配电网的运行巡视、状态检测、工程验收、安全监察等各领域得到充分运用，加快了配电网智能巡检的步伐。无人机在配电网常态化、智能化、多样化的应用缺乏系统性的指导和规范，各单位人员尽早系统性了解和熟悉无人机相关应用要点，加快培育新型配电网运维设备主人，对配电网的智能化建设和发展具有重要意义。

国网浙江省电力有限公司是国家电网有限公司的全资子公司，以建设和运营电网为核心业务，是浙江省能源领域的核心企业。2022年底，国网浙江省电力有限公司下辖11家地市供电公司、20家直属单位和69家县级供电公司；拥有110千伏及以上输电线路7万千米、变电容量5亿千伏安；已建成1000千伏变电站3座、变电容量1800万千伏安，±800千伏直流换流站3座，换流容量2400万千瓦；供电服务人口超过6400万。

第1章.配电网无人机应用概述
1.1.配电网无人机概述 1
1.1.1.无人机巡检系统介绍 1
1.1.2.配电网无人机机体平台 6
1.2.配电网无人机应用现状 12
1.2.1.无人机单兵巡检阶段 13
1.2.2.无人机自主巡检规模化应用阶段 14
1.2.3.网格化自主巡检阶段 16
第2章.配电网无人机巡检技术
2.1.配电网无人机巡检技术概述 19
2.2.无人机本体技术 20
2.2.1.续航技术 20
2.2.2.远距离通信技术 21
2.2.3.定位技术 22
2.2.4.避障技术 24
2.2.5.飞控技术 26
2.3.采集遥感技术 31
2.3.1.激光雷达技术 31
2.3.2.带电检测技术 33
2.4.无人机巡检作业技术 36
2.4.1.基于点云的空间信息提取与配准技术 36
2.4.2.基于点云的配电线路通道空间安全分析技术 38
2.4.3.基于点云的配电无人机自主巡检航线规划技术 38
2.4.4.基于航线的配电无人机自主飞行技术 40
2.4.5.无人机定位降落技术 40
2.5.无人机作业成果处理技术 41
2.5.1.基于点云数据的配电设备通道缺陷隐患识别技术 41
2.5.2.基于无人机可见光图像的配电设备缺陷智能识别技术 43
第3章.配电网无人机典型应用场景
3.1.日常巡检 45
3.1.1.无人机可见光巡检 46
3.1.2.无人机挂载激光雷达采集点云数据 48
3.1.3.无人机带电检测 48
3.2.特殊巡检 50
3.2.1.故障查找 50
3.2.2.无人机应急协同 51
3.3.工程应用 53
3.3.1.设计勘察 53
3.3.2.工程验收 54
3.4.安全稽查 55
3.5.辅助检修应用 56
3.6.配电网无人机技术参数选型 59
第4章.配电网无人机巡检数据管理
4.1.管理原则及办法 64
4.2.数据环境及数据系统应用 65
4.2.1.数据调用 65
4.2.2.数据存储环境 65
4.2.3.数据传输环境 65
4.2.4.存储位置与存储周期规范 67
4.3.点云及航线数据应用 68
4.3.1.深化激光点云数据应用 68
4.3.2.自主巡检航线管理 69
4.4.无人机巡视图像管理 71
第5章.配电网无人机设备管理
5.1.无人机设备管理措施 73
5.1.1.建立台账管理制度 73
5.1.2.设备基础信息登记 73
5.1.3.设备存放地点的规范化管理 74
5.2.无人机的简单维护与保养 74
5.2.1.上电检查 74
5.2.2.常规功能检查 75
5.2.3.维护保养 76
5.2.4.飞行测试 77
5.3.出入库管理 77
5.3.1.建立出入库管理制度 77
5.3.2.记录出入库信息 77
5.3.3.加强无人机设备存储管理 78
5.3.4.控制无人机设备的发放 78
5.4.无人机报修及保险管理 78
5.4.1.无人机报修 78
5.4.2.无人机保险 78
5.5.无人机的报废 79
5.5.1.确认报废原因 79
5.5.2.对设备进行分类 79
5.5.3.对设备进行回收 79
第6章.配电网无人机外业安全管理
6.1.准入安全管理 80
6.1.1.登记管理 80
6.1.2.空域管理 80
6.1.3.资质管理 82
6.2.工作任务单制度 83
6.2.1.计划申报制度 83
6.2.2.现场勘察制度 83
6.2.3.工作监护制度 84
6.2.4.工作许可制度 84
6.2.5.工作间断制度 84
6.3.应急事件处理安全措施 85
6.3.1.设备故障处理措施 85
6.3.2.信号丢失处理措施 86
6.3.3.炸机处理措施 87
6.3.4.作业人员不适处理措施 89
6.3.5.环境突变处理措施 90
第7章.班组建设
7.1.配置要求 91
7.2.管理要求 92
7.3.资质要求 93
7.4.人才队伍建设 94
7.5.无人机装备配置 96
第8章.配电网无人机巡检作业模式
8.1.配电网无人机巡检管理模式演进 97
8.2.人机协同巡检作业模式 99
8.3.“1 N”巡检作业模式 100
8.3.1.基于航线的半自动自主巡检作业模式 100
8.3.2.基于无人机机场的全自动巡检作业模式 104
第9章.技术与应用展望
9.1.续航技术 111
9.1.1.钠离子电池 111
9.1.2.远距离激光充电技术 112
9.1.3.氢能燃料动力技术 113
9.1.4.基于固定巡检线路的无人机无线充电系统 115
9.2.配电网无人机新挂载设备 116
9.2.1.无人机搭载X光检测 116
9.2.2.无人机搭载相控阵雷达 117
9.3.前端识别技术突破 119
9.3.1.视频（影像）识别技术 119
9.3.2.缺陷识别技术 119
9.3.3.AI图像识别技术 121
9.4.航线智能优化与拓展 122
9.4.1.GIS智能巡检系统 122
9.4.2.基于北斗卫星导航系统的无人机 123
9.4.3.AI自适应巡检技术 125
9.5.其他前沿技术 126
9.5.1.全链条集成智能模式 126
9.5.2.多机多巢集群智能调度技术 127
9.5.3.6G网络通信技术 128
9.5.4.无人机新型交互技术 129
附录　配电线路无人机作业现场勘察记录单 131
参考资料 132

随着无人机技术的发展和普及，无人机在配电网运行、检修、施工中的作用越来越重要。2012年，无人机在配电网中的应用首次被公开报道，在过去的十几年间，无人机已在配电网的运行巡视、状态检测、工程验收、安全监察等领域得到充分运用，加快了配电网智能巡检的步伐。
目前，无人机在配电网中常态化、智能化、多样化的应用缺乏系统性的指导和规范。让各单位人员尽早系统性地了解和熟悉无人机相关应用要点，加快培育新型配电网运维设备主人，对配电网的智能化建设和发展具有重要意义。
本书从配电网应用现状着手，以典型应用场景和作业模式为基础，阐述了设备、数据、安全等各方面的管理方式和典型做法。同时，为提升各电网单位无人机团队专业化管理水平，针对性编写了第7章“班组建设”；为更好地推动无人机在配电网的应用创新，梳理编写了有关新技术应用的内容。本书可指导无人机应用人员、管理人员、系统运维人员及其他无人机行业人员的工作，同时也可以用于新员工培训。
本书的编写参考了大量资料，并组织业内专家进行审查，编写组根据审查意见进行了多次修正。由于无人机技术发展迅速，编者水平有限，疏漏之处在所难免，恳请各位读者不吝指正。