多机型协同策略破解喀斯特地貌运输难题、重载无人机精准组塔一体化施工、无人机带电接火和绝缘涂覆实现零停电和无登高……如今,无人机正加速融入电网生产建设运营的各领域。新技术催生新场景,新场景促进新技术,无人机从“看见问题”到“解决问题”,日益成为推动电力行业发展、重塑生产组织模式的新动能。
突破技术:筑牢创新应用硬支撑
近年来,南方电网公司依托自有无人机资源优势,结合电网行业实际需求,积极开展核心技术攻关,在人工智能赋能无人机巡线业务成效显著——超100万公里输电线路实现了“机巡为主、人巡为辅”新运维模式,220千伏以上网省地输电智能巡视业务覆盖率达60%以上,缺陷识别准确率超过90%。
在惠州110千伏安墩站至宝口站线路工程施工现场,无人机沿着预定航线巡视并实时将画面回传至智慧工地平台并生成一份完整的分析报告……这是广东电网公司利用“无人机+AI”自动巡视与智能识别技术首次实现基建现场无计划作业行为与施工进度的自动识别和预警。
“以往,要了解工地是否有违章行为、施工进度怎么样,只能靠‘开盲盒’式的抽查。”广东电网公司惠州供电局基建部小型基建及土建管理助理专责梁奕成告诉记者,“能精准捕捉违章行为并自动输出进度分析报告,得益于‘无人机+AI’自动巡视与智能识别技术结合AI视觉算法的技术。”
广东电网公司于近日全面启动基建领域“人工智能+”体系建设工作,将围绕安全、质量、进度、造价、物资、技术等核心业务场景,着力打造“1+1+N”人工智能体系,训练“1个智慧大脑”,研发“1套智慧感官”,构建“N个数字员工智能体”,建成覆盖基建全环节的感知网络,实现智能研判与决策支持,系统赋能电网工程从设计到竣工的全过程管理。“通过持续推进‘人工智能+’与基建业务的深度融合,将不断推动技术创新‘源自场景、落地场景、赋能场景’。”广东电网公司基建部总经理助理刁浩然表示。
无人机在新场景中的高效落地,离不开核心技术的持续精进。除了AI技术,南方电网公司各单位还聚焦实际作业需求,在电池改进、自动化编队飞行等领域取得一系列技术成果,为场景拓展提供坚实的保障。
近日,南网超高压公司柳州局成功改装的氢电版M300无人机,构建了由氢燃料电池、飞行控制器和储氢瓶组成的动力系统,彻底摆脱了传统锂电池的续航局限。该机型能量密度高、滞空时间长,能以12米/秒的速度稳定飞行,更可适应零下40摄氏度的极寒环境,配备的氢浓度与压力传感器确保了作业安全。
当前,中老500千伏联网工程(国内段)正在云南西双版纳热带雨林中稳步推进,针对重载运输需求,南方电网公司采用“多机型协同、全流程管控”模式,通过无人机与直升机分重量运输,完成超2000吨电力物资转运,破解密林高山与自然保护区运输难题,该项目以“零地面扰动”实现绿色基建,为跨境能源工程空中运输开辟了新范式。
“多机型协同技术运用的是编队飞行技术,实质是自动化控制技术,核心是通过多架重载无人机协同配合,突破单机载重限制,解决山区等复杂地形下塔材运输难题,其技术体系围绕载荷分配、稳定控制、精准作业等核心需求构建。”南网通航公司通用航空工程技术创新中心(低空经济实验室)三级拔尖技术专家邓百川向记者进一步讲解,“它实际上和我们平时看的无人机表演使用的技术类似,要保证无人机在空中的自适应协调,它们的空间相对位置维持基本稳定,就能够保证在空中安全稳定地飞行。”
编队飞行技术解锁了重载运输的规模化应用。8月18日,在贵州贵阳花溪区燕楼镇林卡至青岩220千伏输电线路施工现场,贵州送变电公司创新采用“四机联吊”技术,通过4架200公斤和1架100公斤多旋翼电动无人机的集群协同,实现最大单次吊重500公斤,仅用4分钟就将374公斤塔材从山脚精准运至山顶塔位。
“编队协同技术通过精准的飞行控制与负载分配算法,突破了单机载荷的天花板,为复杂地形下的大件物资运输提供了全新解决方案。”邓百川补充道。
场景拓展:解锁多元应用新价值
在第十五届全国运动会保供电队伍中,全国首个基于氢动力系统的具身智能电力巡检机器人班组“氢立方”引发关注,班组中的“氢旋”“氢蜓”无人机均采用“氢电混动”模式,使无人机突破环境限制稳定执行巡检任务。
重大活动保供电任务为无人机新技术的应用提供了绝佳的场景,同时新技术的产生也推动了无人机从传统巡检迈向基建勘测、特种作业、应急抢险等多个新场景,实现了从“看见问题”到“解决问题”的跨越式发展。
“无人机+AI”技术已从设备领域拓展到基建领域多个场景,例如辅助编制基建施工方案。在河源东源县骆湖镇100兆瓦农光互补光伏电站项目接入系统工程现场,“无人机+AI”技术通过可见光建模与贴近摄影测量技术采集施工环境实景数据,包括邻近运行线路距离、建构筑物、道路、铁路、河道、树障等信息,精准识别塔基周边风险点,生成相应的安全管控措施清单,为施工方案编制与安全管控提供准确、全面的技术支持。“‘无人机+AI’技术为电网建设特别是山区配电网建设提质增效,减少人身安全风险。”广东电网公司基建部质量安全管理科专责孙健说。
在高空作业等高危场景,无人机特种作业有着广泛的应用前景。广东电网公司江门供电局通过在无人机加装机械爪,实现驱鸟器的高空安装,替代了传统人工登塔作业,既保障了配电网稳定运行,又降低了安全风险。南网超高压公司使用无人机带电除冰技术高效安全完成±500千伏线路除冰工作,相对于传统带电引流融冰、带电振动除冰方式,能实现线路不停电、不改造除冰,同时降低线路运维成本,提升人员现场作业安全系数。南网通航公司与贵州电网公司安顺供电局联合开展无人机10千伏带电接火和绝缘涂覆试点作业,运用“无人机+机器人”融合技术,实现复杂环境下配网作业零停电、无登高。广东电网公司佛山供电局运用重型无人机实施跨广珠西线高速的线路拆线作业,通过精准牵引技术将高张力主绳逐步替换,作业效率提升逾50%,实现了交通与电网运行的零干扰。老挝国家输电网公司运用中国无人机搭载X光检测技术,对230千伏输电线路实施空中体检,在不停电状态下精准识别金具部件断裂、压接不紧等隐蔽缺陷半小时即可完成过去需要数天的检测任务,相当于给电网设备做CT检查。
“无人机+末端执行器的创新模式,让无人机在特种作业场景中高效完成各类复杂作业,这样能减少电网员工的人身事故风险。”南网通航公司智能运维二中心智能运维三级高级项目经理张裕说。
新场景如同“试验田”,需要结合实际,主动开辟。比如,应急抢险与物资运输场景中,一些危险的运输工作逐步用无人机替代人工作业,重载无人机成为核心支撑力量。
今年5月,面对云南独龙江乡突发地质灾害,南方电网公司运用重载无人机调运发电机,同步开展勘灾、复电、点灯工作,在道路不通情况下抢通134公里线路,让2040户群众重见光明;6月,在国家“应急使命·2025”应急救援演习中,南方电网公司联合中国能源建设集团首次实现重载无人机“零便道”运输+空中“点对点”精准组塔一体化施工,施工效率提升5倍,实现“人塔分离”规避安全风险,为极端灾害救援提供标准化方案。
“目前的应急抢险场景中,无人机只是运送抢险物资和设备,也许在不久的将来,如eVTOL(电动垂直起降飞行器)等新型装备的应用进一步拓展,将有望实现电力抢修人员快速投送,解决偏远地区应急抢修难题。”邓百川说。
未来,随着相关技术的持续精进与场景的不断拓展,无人机将在构建新型电力系统、保障能源安全、服务低空经济发展中发挥更重要的作用,为推进电网高质量发展和服务社会经济发展注入创新动能。(记者 黄璐 通讯员 温存 陈诗蕾 陈小骞 张宇晖 王兴华)
