T/CES 150-2022 10kV 架空配电线路无人机自主巡检 作业导则

《10kV架空配电线路无人机自主巡检作业导则》（T/CES 150-2022）的详细总结。该标准规定了10kV架空配电线路使用多旋翼无人机进行自主巡检的技术流程、系统配置、作业要求和管理规范，旨在提升巡检效率和安全性。总结将按文档结构顺序组织，内容尽可能详细，涵盖各章节核心要点。同时，为丰富结构，我会使用标题、分点、段落和关键强调来呈现信息。

对于文档中的图片标签（如附录A、B、C、E中的示意图），我会在相关描述处紧邻嵌入原始图片标签（例如，当提到流程图时嵌入附录A的标签）。文档中图片仅用于辅助理解具体作业姿态、流程或管理规范，不会添加虚构内容。图片标签格式严格遵循原文：``。

​​1. 文档概述​​

• ​​标题与范围​​：该标准为团体标准，适用于10kV架空配电线路的无人机自主巡检作业，包括精细化巡检和通道巡检两种模式。其他电压等级（如0.4kV）可参照执行。核心目标是通过标准化无人机系统配置、路径规划、作业流程和成果管理，实现高效、安全的线路状态检测。
• ​​规范性引用文件​​：标准引用多个关键文件作为技术基础，包括：
  • GB/T 19870-2018（工业检测型红外热像仪）
  • GB 26859-2011（电力安全工作规程）
  • GB/T 38058-2019（民用多旋翼无人机系统试验方法）
  • DL/T 1482-2015（架空输电线路无人机巡检作业技术导则）
  • AC-91-FS-2015-31（轻小无人机运行规定）
    这些文件确保无人机作业符合国家航空、电力和安全规范。
• ​​术语和定义​​：定义了关键术语以统一作业理解，包括：
  • ​​无人机系统（UAS）​​：由无人机、控制站和数据链路组成的系统。
  • ​​多旋翼无人机​​：三个及以上旋翼提供升力的直升机类型。
  • ​​自主巡检​​：无需人工控制，基于计算机程序引导的数据获取过程。
  • ​​可见光巡检​​：使用可见光相机检查杆塔状态。
  • ​​红外测温​​：通过红外热像仪检测设备温度异常。
  • ​​电子围栏​​：软件系统用于阻挡无人机侵入敏感区域。
    这些定义是理解后续作业流程的基础。

​​2. 无人机自主巡检作业系统组成及配置要求（第4章）​​

标准详细规定了无人机系统的硬件和软件配置要求，确保作业安全性和有效性。

• ​​4.1 无人机飞行系统配置要求​​：
  • ​​类型选择​​：应使用II类及以下无人机（重量≤25kg），人口稠密区推荐I类无人机（重量≤1.5kg）以减少风险。油动无人机不建议使用，以防次生灾害。
  • ​​定位精度​​：需具备差分定位功能（如RTK），定位误差≤0.3m，以确保路径精准。
  • ​​环境适应性​​：无人机需在风速≤5级风（8.0m/s~10.7m/s）下作业，I类无人机限风速≤4级（5.5m/s~7.9m/s）。
• ​​4.2 巡检作业载荷配置要求​​：
  • ​​可见光载荷​​：重量≤1000g，分辨率≥2000万像素（高倍变焦相机可放宽），能清晰辨识销钉级别部件。云台俯仰角度需覆盖-90°至0°，并支持中心点对焦或自动对焦。
  • ​​机载激光雷达​​：重量≤1800g，支持II类以下无人机挂载。数据采集精度要求高：绝对精度±10cm以内，相对精度±5cm以内，同时配备≥2000万像素测绘相机生成彩色点云。
  • ​​红外测温设备​​：重量≤1000g，符合GB/T 19870标准。分辨率≥640×480，帧频≥30Hz，测温精度±2℃或±2%读数范围，用于检测接头、开关等热故障。
• ​​4.3 巡检软件系统功能要求​​：
  • ​​点云处理软件​​：需支持TB级数据处理，自动分类杆塔、导线、植被等关键类别，并能进行单木分割以评估树障风险。
  • ​​路径规划系统​​：基于点云数据生成安全航线，支持航线模拟和照片批量归档，具备安全性检测功能（安全距离≥2m以避免避障触发）。
  • ​​飞行控制系统​​：包含任务创建、状态检查、路径校验和自主控制模块，需实时接收数传（位置、朝向）和图传（视频流）信号，支持应急接管。
  • ​​任务及成果管理系统​​：管理路径、任务派发和成果存储，支持远程监管功能（如无随行人员时提供实时视频监控）。

​​3. 巡检内容及作业要求（第5章）​​

本章规定了巡检模式、内容、人员资质和环境条件，确保作业标准化。

• ​​5.1 巡检模式及内容​​：
  • ​​精细化巡检​​：通过环绕飞行采集杆塔本体细节，用于检测避雷设施、导线、金具、绝缘设备等缺陷。可结合红外测温（用电高峰时进行）。照片拍摄要求严格：
    • 单回路杆塔：全貌1张、铭牌1张、塔头3张、通道1张、基础1张（共7张）。
    • 双回路杆塔：塔头增至5张（共9张）。
    • 目标占照片比例≥60%，避免逆光拍摄。如挂接柱上设备（开关、变台等），需补充设备照片（见附录C）。
  • ​​通道巡检​​：在线路正上方飞行，速度5m/s~10m/s，用于检测建筑、施工、异物和树障。每杆塔顶部拍1张全貌照，通道飞行时每1s~2s拍1张照片，航向重叠率≥30%。遮挡时需补拍（-45°~45°角度）。
• ​​5.2 作业人员要求​​：
  • 每组至少2人：无人机系统驾驶员（持证上岗，通过民航局认证培训）和安全监管人员。
  • 组长需3年以上配电运维经验，熟悉缺陷管理、航空知识和安全规程（如GB 26859）。
• ​​5.3 作业环境要求​​：
  • ​​通用条件​​：风速、能见度（≥3km）、天气（无雷雨）、无电磁干扰。禁止在军事禁区等重点地区拍照。
  • ​​红外测温专项​​：环境温度≥5℃，湿度≤85%，宜阴天或夜间进行，风速≤5m/s，负荷≥30%额定值以确保检测有效性。

​​4. 基础数据获取及巡检路径规划（第6章）​​

路径规划是自主巡检的核心，标准规定了数据基准、规划方法和验证流程。

• ​​6.1 数据基准​​：统一使用CGCS2000坐标系（平面坐标以度保留6位小数）和1985国家高程基准（高程以米保留4位小数）。投影坐标采用UTM投影（米单位保留4位小数），确保数据兼容性。
• ​​6.2 人工示教飞行​​：用于初始路径采集。
  • ​​起降点设置​​：面积≥2m×2m，平坦无植被，远离线路。最佳飞行高度H由相机焦距f决定（H = h + H塔，其中h=400f）。
  • ​​关键点采集​​：杆塔处拍塔头（高度H，云台-90°）和全貌（高度H，云台-45°）；变台处拍正反面；转角塔拍拉线。路径分段≤1km（以800m为宜），设连接点高于杆塔1.5m以支持多路径组合。
• ​​6.3 点云路径规划​​：基于激光雷达数据。
  • ​​点云采集​​：无人机在线路上方10m~15m飞行，通道幅宽≥20m，点云密度≥100点/m²。数据解算后精度±10cm。
  • ​​精细化航线生成​​：使用点云软件编辑杆塔文件，添加部件点（如绝缘子），生成航线。航线文件以JSON格式存储（见附录D），包含航点类型、航偏角、俯仰角等参数。
• ​​6.4 地图标点飞行​​：适用于人口稀少区域通道巡检（非精细化）。
  • ​​基础数据​​：需线路信息、杆塔坐标（误差≤0.5m）和交跨信息（如高架桥）。
  • ​​航点标定​​：在杆塔上方3m~5m设置航点，避开交跨区。云台角度：杆塔上方-90°，通道处-45°。
• ​​6.5 规划路径验证​​：确保安全性。
  • ​​室内检测​​：航线安全距离≥2m（避障触发距离），航点间隔≥0.5m。
  • ​​现场验证​​：由经验驾驶员手持控制器全程测试，避免接近变电站或干扰区域。

​​5. 自主巡检作业过程（第7章）​​

本章细化作业准备、路径选择和过程管理，强调安全控制。

• ​​7.1 自主巡检前准备​​：
  • ​​空域与物资​​：办理空域申请，检查无人机外观（无损伤）、电池容量（≥80%）、遥控器状态、云台存储（剩余空间≥4GB，写速≥15MB/s）。
  • ​​系统自检​​：确认RTK连接（卫星≥15颗）、电子罗盘正常、避障功能关闭（精细化巡检时）。解锁后测试电机和振动，异常时停止作业。
• ​​7.2 自主巡检路径选择​​：
  • ​​主线飞行​​：A杆起飞，B杆降落（A-B路径）。
  • ​​支线飞行​​：分支点起飞并返回（A-A路径）。
  • 路径需先验证（见6.5章），多路径组合时连接点高度≥设备顶5m。
• ​​7.3 自主巡检过程管理​​：
  • 记录飞行轨迹（频率≥2s/次）和视频（分辨率≥1280×720），用于故障分析。
  • 驾驶员全程手持控制器，确保视距内安全保障；监管人员实时监控视频和姿态数据。

​​6. 巡检成果管理（第8章）​​

规范影像和点云数据的管理方法，支持缺陷分析。

• ​​8.1 影像数据管理​​：
  • ​​存储与命名​​：采用线上管理优先，或线下分级文件夹（5级：线路名称→日期→巡检类型→分支→杆塔/区段号）。命名规范见附录E。

     

  • ​​缺陷处理​​：缺陷照片原图保留，副本用醒目颜色标记缺陷部位（不添加描述）。及时整理数据，避免混乱。
• ​​8.2 点云数据管理​​：
  • 通道点云绝对精度±10cm，杆塔密度≥100点/m²，部件轮廓清晰。数据以LAS格式存储，导线无连续1m缺失。

​​7. 异常情况处置（第9章）​​

针对作业风险制定应对措施。

• ​​9.1 风险处置​​：天气突变、附近飞行器出现或姿态异常时，立即接管返航或降落。
• ​​9.2 事故处置​​：坠机后上报并处理残骸，防止次生灾害。

​​8. 附录内容总结​​

附录提供补充资料和可视化参考：

• ​​附录A：无人机自主巡检作业流程​​：展示标准作业流程图，涵盖基础数据获取、路径规划、自主巡检和成果处理环节。

   

• ​​附录B：杆塔自主巡视无人机姿态及拍照成果​​：图解单回路和多回路杆塔的巡检姿态与照片要求。
  • 单回路姿态：

     

  • 多回路姿态：

     

• ​​附录C：柱上设备自主巡视无人机姿态及要求​​：展示开关、变台和台架设备的拍照姿态。
  • 柱上开关（斜45°避雷器拍照）：

     

  • 架空变台（斜45°变压器拍照）：

     

  • 电缆台架（斜45°断路器拍照）：

     

• ​​附录D：点云巡检航线格式​​：提供JSON格式示例（文本内容，无图片），包含航点参数和部件点信息。
• ​​附录E：巡检数据分级管理文件命名规范​​：图解文件夹结构（见8.1章嵌入）。

​​9. 文档整体价值​​

该标准首次发布（2022年9月），由国网信息通信产业集团等单位起草，为10kV配电线路无人机自主巡检提供了全面技术框架。通过标准化系统配置、路径规划和作业流程，能显著提升巡检效率、减少人工风险，并支持缺陷精准管理。关键创新点包括点云路径规划、红外测温集成和电子围栏应用，适用于电力行业智能化转型。