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。     

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。     

基于概率统计的输电线路山火监测方法

传统基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据的山火监测方法火点误报率较高、判别低温火点的能力较弱、无法识别工业火点.为此,提出了一种基于概率统计的输电线路山火监测算法.该算法利用概率统计的方式提取潜在火点,对传统算法进行了标准差系数和背景阈值的修正.利用改进算法从已有的潜在火点中识别火点,将火点中的噪声点滤除,通过归一化植被指数(NDVI)的大小判断该火点是否为山火点.结果表明,该算法可以降低火点的误报率,具有较强的工业火点识别能力以及一定的低温火点识别能力.该算法成功辨识出了2013-10-25在安徽境内特高压线路锦苏线附近的山火,及时进行了预警,避免了山火跳闸事故的发生.     

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。     

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.     

基于大数据的输电线路通道智能风险预控技术研究

近年来,输电线路环境变化引起的电网事故越来越多,对电网安全和稳定造成严重影响。考虑到输电线路山火风险的影响因素多而复杂,提出输电线路通道的山火风险评估模型,根据气象数据的统计分析,确定不同火险气象等级下山火发生的概率,结合发生山火时空气间隙被击穿的概率计算模型,建立了具有时空分布特征的山火输电通道风险评估模型。通过算例验证了模型的有效性,实验结果表明,该模型能够有效预测输电通道山火风险,所做研究工作为我国输电通道智能风险管控提供了参考和借鉴。     

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。     

山火条件下输电线路跳闸概率计算

近些年,因山火导致的线路跳闸事件时有发生,如何较为准确地预测山火导致的线路跳闸概率,就成为一个备受关注的问题之一。提出了基于改进元胞自动机山火蔓延模型的输电线路跳闸概率新方法。首先引入火焰温度、植被类型、火点距离和降雨量等因素,考虑这些因素对输电线跳闸的综合影响。然后采用改进元胞自动机对山火蔓延过程进行较为准确的预测,根据其蔓延发展情况而得到较为精确的山火导致输电线跳闸的概率变化趋势。方法对于电网的安全运行具有一定的指导作用。算例证明了方法的有效性。     

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。     

500kV输电线路的山火击穿特性及机制研究

近年来中国森林火灾频繁发生,严重威胁到输电线路的绝缘安全和可靠运行。结合500kV输电线路山火事故录像以及棒-板间隙在木垛火条件下的放电特性,分析了500 kV输电线路在山火条件下的击穿特性和机制。结果表明：1）火焰的绝缘电阻随火焰高度的增加而增大;2）在木垛火焰条件下,棒-板间隙的工频击穿强度降低为纯空气间隙下的23%;3）火焰温度、火焰电导率和颗粒等能够促进放电的发展,并导致间隙的绝缘水平下降;4）导线对火焰顶部的预放电能促进燃烧,电弧则能够增强山火燃烧的强度并抬升火焰的高度,导致击穿电压降低。由试验与分析可知,输电线路因山火击穿是由火焰温度、电导率以及灰烬与烟雾等3个因素促进放电发展的结果,并指出提升导线高度,控制线路走廊附近的植被种类、高度和密度能够有效地提高线路在山火条件下的绝缘水平。     

基于模糊理论的输电线舞动状态评估

针对输电线导线舞动状态评估具有模糊性和随机性的特点,分析了影响输电线舞动状态的因素,根据已有的研究成果和专家经验,从输电线舞动状态评估的需要以及实际可操作性出发,选择适当的指标来尽量全面、准确地评估导线舞动状态,提出了基于模糊理论的输电线舞动状态综合评判,建立了包含导线舞动振幅、舞动频率、风参数、覆冰厚度等因素的评估指标体系。首先应用模糊层次分析法确定各指标的常权,然后引入基于均衡函数的变权模式,对常权进行修正得到变权;各因素数值进行归一化处理后,选取了不同的模糊函数分布来确定各指标的隶属度函数,确保了模糊评判矩阵的准确度;选用加权平均型的模糊算子进行模糊综合评判。通过实例分析证明,基于模糊理论的输电线舞动状态评估方法是合理、可行的。     

基于测度分析及模糊集理论的单相自适应重合闸研究

提出一种基于模糊集合理论的电力系统单相自适应重合闸优化算法。该算法能够正确进行瞬时故障与永久故障的区分。当瞬时性故障发生时，在短路点电弧熄灭后的恢复电压阶段，断开相各电气量的关系与永久性故障将有本质的不同。在详细分析断开相工频电气量的基础上，用滤波后的采样值对4种判据建立3种相似性测度及模糊隶属函数：用绝对值指数法确定幅值的隶属度，用相关系数测度建立2种相位判据的隶属度，用数量积法确定功率方向的隶属度，并进行模糊综合故障性质识别。给出了相应的模糊数学模型。经过大量仿真试验，获得了满意的效果。     

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。     

电网山火灾害特征及风险预警技术

为了有效预报山火发生导致的大面积电网线路跳闸停电事故,文中利用2008—2017年广东电网山火点数、过火面积和主网跳闸频次数据,研究了该省电网山火灾害年际变化趋势并提出了一种基于偏最小二乘(PLS)法的电网山火风险预警模型。研究发现粤东和粤北地区为山火敏感易发地带,且其架空线路覆盖区内山火发生有明显增加趋势。另外,文中基于历史气象数据、植被数据和地形数据,采用PLS挑选主要的山火预报影响因子,结合应用统计学原理建立了一种优化的电网山火风险预警模型。通过广东电网实际运行山火跳闸案例测试,验证了文中所提方法预测电网山火发生时间和地点的准确性。     

多气象因素组合的输电线路风险分析

气象因素对输电线路故障率及电网可靠性有着重要影响,鉴于气象因素的多变性及复杂性,该文建立了计及不同气象等级和不同气象因素的输电线路故障率模型,提出一种基于灰色模糊理论的多气象因素组合的输电线路风险分析方法.该方法将8种气象条件作为评判因素,建立了包含4个评判等级的输电线路风险等级评判体系.通过三角隶属度函数来描述评判因...     

疑似火点监测定位及电网运行预警方法

智能电网建设的快速发展,对电网森林火灾监测预警能力提出了更高要求。研究融合极轨卫星遥感火点数据、气象监测和预报预警数据、电网空间地理信息及应急资源等数据于一体,基于电网GIS平台定位分析疑似火点任意范围内距离最近和受山火影响最严重的电力设施,依据气象监测预报预警实时数据研判山火未来趋势。通过专业化、标准化符号语言和分析研判预警策略,形成电网森林火灾预警及处置态势专题图。通过研发预警发布技术,将火点、气象环境、影响设备、处置策略及发展态势等信息及时对相关人员发布,提高电网防灾减灾综合监测预警和应急处置辅助决策能力。