基于Himawari-8静止气象卫星的输电线路山火监测与告警技术

传统基于极轨卫星的输电线路山火监测技术受卫星过境时间的限制,无法实现对广域输电线路走廊进行24h不间断山火监测。为此,基于Himawari-8静止气象卫星提出了一种24h不间断输电线路山火监测与告警技术。为保证火点判识算法具有较高的准确率和良好的普适性,综合考虑太阳高度角、非植被像元和云像元对火点判识的影响,提出了一种基于自适应动态阈值的火点判识算法。另一方面,预先将输电线路杆塔信息和告警等级以网格形式进行储存以提高告警效率。一旦在网格内监测到火点,则自动向输电运维人员推送受影响的线路杆塔信息和告警等级。所提技术已应用于南方某省级电网输电线路山火监测系统,实现了全天时输电线路山火监测以及快速准确地发布告警信息,使得该电网连续3年(2017—2019)在用火高发的清明节期间未发生输电线路山火跳闸事故。     

架空输电线路山火同步卫星广域监测与杆塔定位

为克服现有极轨卫星输电线路山火监测系统存在卫星过境时间间隔长、扫描覆盖范围有限等不足,研究一种同步卫星输电线路山火广域监测方法。为精确捕捉卫星漂移信号,提出了一种卫星信号馈源阵列模块结构,求取了结构最优半径;提出了一种天线精准定位控制算法,实时自动补偿跟踪接收卫星信号,显著提高了同步卫星信号的跟踪精度;开发了同步卫星遥感弱信号高精度接收装置。应用表明,系统监测时间分辨率达10 min、监测范围广。为实现同步卫星弱信号火点准确判识与杆塔快速定位,研究了分区动态阈值火点判识及改进型火点杆塔定位算法。应用表明,该算法火点判识准确、杆塔定位速度快。研究结果适用于架空输电线路山火广域监测,显著提高了山火监控水平。     

基于深度自编码器高斯混合模型的窃电行为检测

传统极轨卫星观测频次低和观测时间固定,难以对一个区域进行实时监测。因此,基于Himawari-8 (H-8)静止卫星提出了一种能持续监测输电线路山火的时空上下文火点自动识别算法。该算法首先根据中红外和热红外波段对火点的敏感度差异,采用固定阈值法快速实现绝对火点识别和潜在火点提取,然后在空间上利用中红外和热红外的通道值、平均值和标准差之间的比值关系对潜在火点进行细判。在时间上利用H-8的高观测频次并融合火点发生概率进行持续性火点识别。所提技术已应用于南方某省级电网输电线路山火监测,并且准确率达72.5%,漏报率为43.9%。监测结果明显优于固定阈值法与传统的上下文法。     

输电线路山火监测预警系统的研究及应用

研发了输电线路山火监测预警系统并成功应用于多省市跨区电网线路。介绍了火点监测基本原理,给出了基于卫星遥感的输电线路山火监测与预警系统硬件和软件架构及其组成功能。为提高火点判识准确度,提出一种火点判断阈值自适应算法;提出了火点与杆塔距离优化算法,减少杆塔距离计算量。研制的输电线路山火监测与预警系统成功应用于多省市跨区电网。应用结果表明,研制的输电线路大范围山火监测系统能准确有效地监测输电线路山火并及时发布预警信息,有利于提高电网抵御山火灾害能力。     

输电线路走廊山火监测技术研究与应用

针对山火导致的输电线路跳闸故障多发且防治困难的问题,进行了输电线路走廊山火监测技术的比对与分析,探讨了各种监测手段的技术特点和应用范围.基于卫星遥感林火监测技术,开发了广西电网输电线路走廊山火监测系统,实现了输电线路周边的火情发现及输电线路运行的火险告警.系统投入运行两年来,累计及时、准确告警输电线路走廊山火险情20余条次,取得了较好的监测效果.     

架空输电线路精细化山火监测告警技术

针对当前电力系统山火防治的局限性,提出一种架空输电线路精细化山火监测告警技术。首先,分析山火灾害的时间-空间分布特性以及引起的线路跳闸故障分布;然后,基于多源卫星遥感与地表监测装置协同工作,构建立体化的山火监测系统;最后,根据电力系统山火灾害分布特性与监测装置的特点,提取并划分山火灾害指标,精细化地指导架空输电线路山火告警。该技术已应用于南方电网山火监测预警中心,可实现全时段输电线路山火监测并准确发布告警信息。     

国网福建省电力有限公司严防山火保线路安全

正2018-03-25,国网福建省电力有限公司正式启用全面升级的新一代"福建电网山火预警监测系统",利用全省8部多普勒天气雷达开展电网山火监测告警工作。清明节将至,发生山火的风险骤增。福建省森林覆盖率超过60%,居全国第一。福建电网35 kV以上输电线路有4.5万km,约70%的线路跨越山区林地,且线路走廊附近多灌木、荆棘     

基于多特征融合的输电线路山火识别预警系统设计与实现

为了实现对输电线路山火的实时监控和预警,研发了基于多特征融合的输电线路山火识别预警系统。从视频图像序列中提取山火图像的颜色特征、纹理特征及面积特征,采用模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法将3个特征进行多特征融合来检测视频图像中的山火,计算燃烧面积并划分危险等级。采用C/C++语言将山火识别算法封装到输电线路智能视频监控装置的数字信号处理器(digital signal processor,DSP)中,实现后台控制中心对输电线路山火险情的实时监测识别和预警。实际应用测试结果表明,该系统运行效率高、稳定性强,识别精度可达97%以上。     

输电线路分布式山火监测系统在湖南电网的应用

本文研究了输电线路山火分布式监测系统,通过安装在山火高发点的远程终端进行可见光/红外热成像数据采集,通过GPRS无线通讯通道传输至后台管理软件,并自动识别火点信息,实现对山火的近距离实时监测告警,为电网山火监测预警提供了新的手段,可提高输电线路山火防治效率。通过在±800 kV宾金线上的应用来看,山火监测效果良好,值得推广应用。针对系统存在能耗过大和无线通信信号较弱的问题,本文分别提出了利用风光互补和高压互感取电供能以及基于北斗/CDMA/GPRS多模通信模块的展望,为后续研究与提升提供参考。     

输电线路山火雷达实时监测技术及应用研究

输电线路山火灾害的监测是线路运维中的重难点问题,提出及时、有效的输电线路山火监测技术可以帮助提高运维效率.雷达遥测技术具有监测范围广、精度高、方便维护等优势.为了挖掘雷达在重要输电通道遥测领域的重大潜力,研发了基于Ka波段雷达的输电线路山火实时监测装置,并进行工程实测及应用.实测结果表明,研发建造的输电线路山火雷达实时...     

基于光谱和雷达的输电线路树障遥测技术研究

输电线路树障是威胁输电网安全运行的重要因素,为实现输电线路树障的高效、广域监测,文中研究了基于高光谱图像的输电线路树障区域植被类型识别以及基于雷达卫星影像的输电线路植被高度检测。首先通过机载高光谱识别树障分布区域,完成了航拍图像的树障区域类型识别,选取输电线路验证了高光谱用于树障区域植被类型识别的可行性。然后,研究了一种改进三阶段植被高度反演算法,基于算法提出了一种输电线路植被高度检测方法,利用SAR影像数据,结合植被类型识别结果进行了工程应用分析。结果表明：高光谱识别输电线路植被准确率最高可达97.5%,SAR影像检测植被高度精度最高可达86.72%,文中方法能较准确地检测输电线路树障植被类型及高度。     

输电线路山火可见光-红外多光源精准定位技术

近年来,输电线路附近山火频发,严重威胁到电网的安全稳定运行。为定位输电线路附近的山火,依据双目立体定位模型,利用输电线路分布式山火监测装置的可见光/红外双波段摄像仪进行了山火定位技术研究。建立了基于色调、饱和度、亮度(Hue,Saturation,Value,HSV)颜色空间的山火可见光图像识别模型;提出了一种基于可见光-红外双目视觉的输电线路山火定位方法,该方法以火焰图心作为立体匹配的特征点,克服了异源异步可见光/红外双目火焰图像匹配困难的问题,实现了火点到摄像仪距离的自动测量;针对山火监测装置摄像仪外部参数标定困难的问题,建立了以云台旋转中心为原点的输电线路坐标系,提出了一种火点到输电线路最短距离的精准计算方法,最终实现了山火相对输电线路的精准定位。最后,通过试验研究,验证了所提方法的可行性和有效性,且对500 m范围内火点的深度定位误差≤6.6%,满足实际应用要求。     

基于气象雷达识别的输电线路山火预警系统

阐述了输电线路面临的严峻形势,对山火引发的线路跳闸原因进行了分析,简述了现有输电线路防山火机制存在的不足,提出了一种基于气象雷达识别的输电线路山火预警的方案。以气象雷达识别原理为基础,分析了气象雷达系统应用在输电线路防山火工作上具有可行性,并通过设计预警系统,开发手机客户端App,最后通过案例应用,成功实现预警系统预期功能,验证了该系统具有一定的可行性和有效性。     

湖南电网山火告警风险及故障时间间隔分布规律

输电线路故障规律的研究对电网的运行维护具有重要的实际意义。首先,利用湖南电网输电线路山火广域监测数据和输电线路故障数据,对输电线路山火告警风险和输电线路故障的时间丛集性特征开展了研究,发现了输电线路山火告警风险的"日告警数—频率"满足幂律关系,验证了包含所有触发因素的输电线路故障"时间间隔—频率"累积概率分布满足指数关系。然后,基于Fano因子和Allan因子发现了输电线路故障时间序列具有自相似性,分析并获得了山火、雷击、冰灾等不同故障原因的输电线路故障"时间间隔—频率"累积概率分布满足分段幂律关系,确定了输电线路故障存在两个时间尺度的动力学过程。最后,得到的研究成果可为输电线路山火告警风险和输电线路故障的预测预报提供理论依据。     

山火预警技术在输电线路的应用现状

简述了输电线路监测山火的意义和必要性,分析了山火导致输电线路跳闸的机理。将目前应用于输电线路山火监测的方法分为两种:一种是宏观的、大范围的卫星遥感山火监测技术,另一种是局部的、小范围的传感器网络监测技术。综合分析了目前预警方法和对应算法的应用原理,详细分析和比较了现有预警方案的优点和不足之处。由于可借鉴的山火历史数据少,且输电线路监测环境恶劣,更应注重预警模型以及算法的配合。总结了山火预警技术在输电线路上应用尚未解决的诸多问题,研究更适合于输电线路运行环境的山火预警技术是未来的发展方向。     

基于输电线路监控的双目视觉山火检测技术的研究

随着我国电网规模不断扩大,输电线路的传输容量和传送距离也越来越大,保证输电线路沿线的安全运行也越来越重要。目前,针对输电线路沿线各种致灾性状况,运用传统的输电线路运行维护模式已经无法满足迅猛增长的电网运行维护工作需求。文章针对输电线路通道内山火导致的各种线路故障情况,引入双目视觉和图像处理技术,自动识别山火特征,获取其深度信息,判定山火与输电线路的距离,建立输电线路实时空间保护范围,实现及时地对山火灾害进行识别判定,防范通道内山火危及线路本体安全的事故发生。     

山火条件下架空输电线路闪络及监测技术的研究现状分析

简述了山火条件下对输电线路闪络机理展开研究的必要性。介绍了山火灾害影响因素,总结了山火条件下架空输电线路闪络机理的研究现状,包括对现有试验方法进行分析探讨,接着综述了目前应用于输电线路的山火监测方法及其存在的问题,提出激光雷达应用于输电线路山火监测的新思路,同时指出,卫星遥感技术和传统传感器终端监测方法相结合,能提高输电线路监测的可靠性和实时性。     

基于图模型的架空输电线路山火风险等级预测模型

山火灾害易诱发架空输电线路跳闸事故,严重危害电网的正常稳定运行。为降低山火灾害对电网运行的影响,提高架空输电线路山火防治水平,本文提出了一种基于图模型的架空输电线路山火风险等级预测模型。该模型首先在森林火险气象指数的基础上,综合考虑地表燃烧因子和历史火情因子的影响,构建了输电线路山火风险等级评估指标体系;然后结合专家评分采用图模型和最优理论降低赋权中的主观随意性,确定了各因子权重系数,并利用3 km×3 km分辨率的降水预报数据对山火风险等级进行修正,实现了输电线路山火风险等级预测;最后以南方电网山火高发期卫星监测热点分布情况,验证了所提方法的准确性。该方法目前已成功应用于南方电网山火监测预警中心,可指导输电运维人员提前巡查重点隐患线路,降低架空输电线路山火跳闸风险,提高电网安全稳定性能。     

无人机激光扫描作业杆塔位置提取算法

基于激光点云的输电线路杆塔自动定位是电网无人机、直升机智能巡检技术应用的基础,但目前从激光点云中定位杆塔主要依赖于人工处理,工作效率低。针对如何从激光点云中自动定位杆塔这一问题,根据输电杆塔在激光点云中具有高密度、大坡度、大高差特征,提出了一种基于二维格网多维特征分析的输电杆塔自动定位方法。首先对无人机获取的激光点云进行滤波去噪处理,再对激光点云进行规则化,在此基础上计算点云的特征图像;然后结合架空线路走廊区域分析,根据密度、高差和坡度特征迭代定位出输电杆塔,最终实现了从无人机激光点云中自动定位输电杆塔位置。采用广东电网公司大型无人直升机实际巡检获取的输电线路激光点云数据对自动定位算法进行了验证,实验结果表明提出的算法具有较高的自动化程度和处理效率,对提高无人机、直升机机巡作业智能化水平具有促进作用。     

光栅传感技术在输电杆塔倾斜监测中的应用

介绍了监测输电杆塔倾斜状态的几种常用方法,通过分析光纤光栅的传感原理,提出了将光纤传感技术应用于输电线路杆塔监测的设想,并设计了光纤传感系统,给出了光纤及光栅传感器的布设方式,介绍了基于TCP／IP协议组网实现远程监测的方法。