[发明专利]无人机电力巡线安全距离检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人机电力巡线安全性的技术，特别涉及一种ZN-2型无人机电力巡线安全距离检测方法。

背景技术

现今的无人机不光仅是在军事上的运用，它更为广泛运用与诸如电力、地面交通管制、海港监控、自然资源遥感、气象服务等方面。由于无人机系统必须依靠数据通信来完成任务，实际中复杂电磁环境所形成的干扰对其使用范围和性能有着决定性的影响。如何判断无人机及其搭载的使用设备在一定的电磁环境下能否安全无误地工作，成为一个亟待解决的重要课题。

目前，国内外对高压输电导线电磁环境的研究和分析已取得了一定的成果，但主要的研究方向是高压输电导线电磁环境对离地2m范围内人体和线路查修维护等接触高压输电导线的工作人员的影响，以及对地面部分电子仪器等的干扰情况。高压输电导线电磁环境对于有人机、无人机的影响还停留在文字说明和概述分析的层面，尤其对用于电力巡线的无人机在进行巡线作业时的安全可靠性的影响、所搭载的电子设备的干扰及巡线作业安全距离的评测，尚未有相关专利、论文发表。

无人机上搭载各种电子设备，如卫星定位系统、惯性组合导航系统等，及用来传输检测数据信息和规划控制指令的数据传输系统，均可能受到电磁干扰，受强烈电磁干扰后，会出现杂波导致数据不准备甚至设备失灵，无法完成对输电线路的巡检任务，甚至有可能发生坠机事故，后果不堪设想。而无人机的起飞升空、空中飞行、执行任务、完成任务返航、降落等所有过程均需要机组操控人员完成，没有驾驶员但又要完成各项检测任务，并需要适应地形、气象、电磁等环境，是非常复杂的。尤其电力巡线的无人机在进行电力巡线作业时，为了巡线所得的图像和视频清晰，距离带电线路相对较近，由于高压导线产生强电磁场，若无人机飞行距线路超过一定的范围则会产生极大影响，存在无法预测的安全隐患，因此如何选择无人机的安全飞行区域，保障其巡检安全性，对无人机和电网系统来讲一个非常重要且需要迫切解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种无人机电力巡线安全距离检测方法，它主要针对不同电压等级的输电线路，建立不同的电磁场分析模型，进而计算无人机对不同电压等级输电线路进行巡线作业时，在距输电导线一定距离时电磁环境的异同，从而能够给出无人机对不同电压等级输电线路进行巡线作业时，与输电导线的安全距离的范围，降低无人机电力巡线作业时的危险系数，提高无人机电力巡线的可靠稳定性，保证人身、电网和设备的安全。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人机电力巡线安全距离检测方法，它的步骤为：

(1)根据不同电压等级的待检高压输电线路的电磁场特点进行分析，建立相应的电磁场仿真计算模型；

(2)确定ZN-2型电力巡线无人机所搭载易受电磁干扰的电子设备，以及巡检前做航路规划时所用测量设备的最大误差；

(3)根据所确定的电子设备正常工作时对电磁场的要求，利用不同电压等级高压输电线路的电磁场仿真计算模型及电磁场仿真计算软件，计算无人机对各高压输电线路进行巡线作业时，在距输电导线不同距离时电磁环境的异同，从而确定无人机对该输电线路进行巡线作业时，与输电导线的安全距离的范围；

(4)无人机根据确定好的各待检输电线路的安全距离，进行巡线。

所述步骤(1)中，电磁场仿真计算模型为，根据实际输电线路所用典型塔型，对其进行简化：

1-1)大地为无穷大导体面，电位为0；

1-2)导线为无限长直平行地面的光滑圆柱体，导线表面为等位面；

1-3)忽略杆塔的影响，忽略导线、避雷线的端部效应和弧垂影响。

简化后，计算架空输电线路导线周围电场强度问题转化为平行多导体系统的二维交变电场计算问题，即对输电导线在导线横截面方向上建立二维模型。

【上述简化模型可参见：

IEEE Corona and Field Effects Subcommittee Report，Radio Noise Working G roup.A survey of methods for calculating transmission line conductor surface gradients[J].IEEE Transactions on Apparatus and Systems，1979，PAS-98(6)：1996-2007.

国际大电网会议第36.01工作组.输电系统产生的电场和磁场[M].邵方殷等译.北京：水利电力出版社，1984.】