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。     

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。     

基于新一代天气雷达组网监测的输电线路山火自动识别算法研究

为克服卫星和图像监测等方法在输电线路山火监测告警中存在的不足,提出一种基于新一代天气雷达组网监测的输电线路山火自动识别算法。从某地区历史山火的新一代天气雷达回波数据样本库出发,分析山火的新一代天气雷达回波特征,建立山火雷达回波的特征量集合并提出阈值判据。采用四邻域法对山火回波块进行快速识别,通过滤除背景杂波提高山火回波识别准确率,结合多线程并行分析方法,实现多部雷达组网对山火的自动识别;基于改进型杆塔定位方法,实现受山火影响的输电线路杆塔快速定位与告警。该算法在某省级电网中的应用表明其晴好天气下的识别准确率接近80%,为输电线路山火的监测告警提供一种新手段,可与卫星监测方法互为验证和补充。     

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.     

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。     

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。     

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。     

基于模糊综合评价法的输电线路山火遥感甄别算法

传统输电线路山火遥感甄别算法通常采用亮温值阈值法直接对火点进行甄别,阈值难以准确设定会导致山火的误甄别或漏甄别问题。为实现输电线路山火遥感的准确甄别,在传统火点甄别算法基础上,提出了热点再甄别的思想,即依据亮温值阈值确定出可能的山火热点后,再对热点进行模糊综合评价以准确甄别山火火点。结合对广东省山火发生的时空规律进行研究,确定了导致山火发生的6个致灾因子,提出采用模糊综合评价法,实现输电线路山火的准确甄别。首先利用火险评判等级确定火险决策集及阈值,随后通过6个致灾因子建立因子集并作为输入,构建隶属度函数并设置权重向量,根据最大隶属度原则输出热点的置信度,并与阈值进行比较,判断火点的真伪。通过广东省2005—2016年12年间的山火数据库和该模型于2017年在广东电网的应用实例作为算例,对该模型进行验证。结果表明该模型较传统算法准确率高,可以满足输电线路山火的防治要求。     

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。     

湘赣电讯

<正>湖南:科技助力清明线路零跳闸清明节期间,国网湖南电科院防灾实验室准确预测多地区线路山火,运用科技手段高效灭火,有力保障了湖南电网安全运行。2014年清明节前夕,国网湖南电科院防灾实验室提前发布南方15省电网山火中期预报,预测湖南、江西等地区4月4~5日将发生大面积山火,并发布了橙色预警。山火监测系统准确监测到跨区电网山火898个,一级告警火点55个,监测到湖南电网一级告警火点12个,准确率达92%以上。4月2日,国网湖南电科院派出由22名灭火技术人员组     

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.     

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。     

山火灾害引发的输电线路跳闸风险实时分析方法及应用

近年来,山火灾害已成为输电线路跳闸停运的重要原因之一。现有的山火监测方法无法广域实时监测火点和获取线路所处微地形区域的小尺度气象数据,从而难以准确实时地分析山火条件下线路跳闸风险。据此,该文提出一种考虑山火灾害的输电线路跳闸风险实时分析方法。首先,基于同步卫星技术实现了输电线路附近山火的实时监测,其次,提出了多重嵌套的中小尺度气象预报模式以解决气象数值预测精确度与时效性的矛盾,再次,提出了综合考虑降水、植被、风场等各种环境因素的线路跳闸概率实时计算模型,最后,以湖南省历史山火高发期的案例验证了模型的准确性,结果表明,该方法能够实时、准确地分析输电线路山火跳闸风险,为大范围山火灾害下电网的安全运行和应急处置提供重要的数据支撑。     

架空输电线路走廊防山火综合监测系统实现与应用

为降低电网山火跳闸事故率、缓解电网防山火的严峻形势,实现山火重点防范区域内输电线路走廊环境的实时监测与监控,笔者开展了输电线路走廊防山火综合监测技术的研究应用.提出了利用H.264视频监控、智能传感、无线通信和太阳能供电技术,对山火重点防范区域内的线路走廊环境状况进行实时监测与监控;同时,通过在后台与广东卫星接收站实现影像共享,利用卫星遥感影像技术能够对整个区域大范围内的任意角落进行遥感定时监控,从而实现输电网的立体式监测与实时监控.笔者研究成果的应用表明,能够为最短时间内制定最佳山火抢救方案提供技术支持,对提高电网山火应对能力、降低输电线路山火跳闸事故率具有一定意义.     

输电线路差异化防山火技术与策略

针对输电线路山火灾害点多面广、引发故障影响因素多、对电网的安全稳定运行构成严重威胁的难题,分析了人为用火习俗、气象条件、植被类型等因素对山火分布的作用,阐述了地形参数、线路本体参数和山火形态等因素对输电线路山火跳闸的影响,分析了输电线路山火灾害脆弱性的差异。在此基础上,结合输电线路山火跳闸恢复时间,提出了1种定量化、精细化的输电线路山火灾害风险指标及计算方法。然后,从输电线路山火灾害防御与处置这2个方面分析了输电线路防山火措施的有效性与的适应性。研究结果表明:开展的逐基杆塔线路区段的输电线路山火灾害风险计算,揭示了输电线路山火跳闸风险差异特征;以某省电网1条±500 k V电压等级的直流输电线路为实例计算分析的输电线路1 300号—1 577号线路区段的山火跳闸风险,充分反映了输电线路山火灾害的分布规律及线路山火灾害的容灾抗灾能力;对计算得到的4个重点防山火线路区段采取了线下植被置换、配置灭火装备、安装分布式山火监测装置等有针对性的防治措施,验证了所提差异化防山火风险评价方法和指标的适用性和优势。所开展的输电线路差异化防山火技术研究,可为线路设计、运行维护等提供"有的放矢"的精细化信息指导。     

架空输电线路山火预测预警技术

大范围架空输电线路山火灾害易引起多条架空线路同时跳闸,严重威胁大电网安全稳定运行和用户正常用电。为了提前对架空输电线路山火灾害进行预测预警,改变现有架空输电线路山火处置手段较为被动的局面,综合考虑气象要素、卫星监测热点要素、工农业用火要素和架空输电线路隐患点要素与山火发生的关系,研究了基于"4要素"的架空输电线路山火预报方法,并提出了山火密度时间序列预测模型。该方法可同时对多个地区、多个时间段的架空输电线路山火进行预警,将预测山火发生"可能性"量化为发生"次数",预测空间分辨率可提高至2.5 km×2.5 km,实现了架空输电线路山火的精细化预测。利用该研究成果,可对架空输电线路山火进行预测预警,提前做好应对措施,化被动为主动,提高山火防治效率与电网安全稳定性能。     

加强线路山火防控?确保电网安全稳定运行

正南已进入山火高发期,大理、丽江等云南北部地区森林火险等级较高。目前,南方电网公司生技部组织人员到山火防控形势严峻的云南迪庆、广西梧州等地区开展督查督导。据悉,该公司目前已建成覆盖全网的山火卫星监测预警系统和1.2万套图像(视频)监测装置,实现全网输电线路通道山火每10 min一次卫星监测。同时,绘制了电力线路山火风险等级分布图,开展了森林草原区输配电线路火灾风险防控专项行动,累计治理隐患9 000余处。广东电网公司今年首次接入静止卫星GK—2卫星监测数据,实现5 min一次的高频次观测,构筑起严丝合缝的防山火体系。近期,该公司将启动输配电线路火灾风险评估及防控技术课题,对输配电线路山火故障机理及防控措施开展系统研究。(来源:中国南方电网有限责任公司网站2021-03-30)     

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。     

输电线路地质灾害监测预警系统设计研究

近年来由于地质灾害原因造成输电线路杆塔倾倒的事故时有发生,对电网稳定运行构成了较大威胁,为了防止输电杆塔倾斜、沉降、位移等因素引起的电力事故,因此,基于岩土地质、气象预报、卫星遥感等技术,以电网基础设施及周边地质灾变体(滑坡、泥石流)为对象,建设一套集远程监测,区域预警,灾情上报及信息发布于一体的输电线路地质灾害监测预警系统,用于输电线路灾情实时预报。