“我们有成熟的无线充电技术，为什么不运用到无人机巡线工作中，让无人机无线充电、自主续航呢？不仅提高效率，也可以降低巡线工人的劳动强度。”作为南方电网无线传能联合实验室成员，陈绍南和同事们决心探索将无线充电技术应用于无人机全自主补电上，推动电力系统巡检技术向智能化发展。他们于2020年申报“无线充电无人机及机巢”项目，开启了研发之路。
据悉，南方电网广西电力科学研究院早在2012年就开始电动汽车移动式无线充电技术研究，在2015年率先建成了国内第一条电动汽车无线充电车道，填补了国内移动式无线充电示范工程空白。专家团队们没有止步于此，继续攻坚研发，国内首个60千瓦电动汽车大功率移动式无线充电示范工程，让大功率的电动大巴也能边走边充电。这些自主研发的无线充电技术成果，给了项目组信心和底气。
可研发道路却一波三折。与无线充电汽车安装大型充电装置不同，加装在无人机上的无线充电装置，其重量大小直接影响飞机的巡航速度、续航时间、安全性和抗风等级等，如何既保证无线充电效果，又让无人机轻装上阵？“刚开始做的无线充电线圈是圆盘式，安装在无人机脚架底部，发现容易遮挡无人机摄像头旋转记录的‘视线’。改成螺旋管式线圈，解决了‘遮眼’问题，但重量并没有降下来，还是不行，又继续攻关。”项目组对无线充电模式、装置构造、模块优化等开展深入钻研，反复试验、验证，不断推倒重来。
自主巡检无人机出发巡检线路。广西电网供图
对于给无人机提供无线充电的机巢，也在反复试验中不断优化。参与研发的南方电网无线传能联合实验室成员莫宇鸿介绍说：“刚开始做出来的机巢体积大，重量达上百公斤，长宽高都接近1米。通过反复试验，不断优化机巢机械结构及空间布局，大幅缩减了体积，降低了成本。”
功夫不负有心人。2022年底，项目组成功建成配电线路无线充电无人机自主巡检示范工程，实现了无人机无线充电的稳定性与轻量化的统一，充电装置重量降到了180克以内，无人机充电最优效率达到91%，大幅提高巡检效率和巡检安全性。
据介绍，这项研究成果有效解决了接触式充电触头氧化、接触不良造成的充电慢、无法充电的难题；首次探索适用于电力巡检的飞控逻辑、无线通信优化方案等，实现了全线路自主巡检。该研究成果获得PCT国际专利授权1项，发明专利授权6项，并在2023年5月举办的能源产业“绿能星”高质量系列奖项公益评选上荣获一等奖。
与传统接触式充电相比，无线充电具备无接触磨损、环境适应性强、使用寿命长、免维护等优势，避免了因接触不良、接口氧化等原因造成的无人机无法充电问题。
“无线充电机巢解决了接触式充电经常出现的触点老化、防潮防尘性能差、对位不精准、充不上电等系列问题，彻底实现了无人机巡检过程快速补电。”南方电网广西河池东兰供电局城郊供电所配电线路维护班杨有权介绍说。
“自主巡检无人机只要下达命令就可以完成作业任务，中间不需要干预，也不用考虑电池电量不足等问题，极大解放了我们一线运维人员。”南方电网广西崇左供电局变电管理所上龙巡维班甘杰创说。
目前，这项科技成果已在河池东兰供电局武篆供电所10千伏纳烈线、梧州藤县10千伏平政线开展示范应用，实现了后台实时监测无人机巡检作业、无人机多机巢全自主巡检图片采集功能。下一步，还将计划在桂林漓江核心景区、崇左输配电一体化巡检示范区进行安装示范运行。（向建军 陈钦荣 吴思思 梁磊）
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