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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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mesh网络的输电线路山火预警监视系统研制

近年来频发火烧山导致输电线路跳闸,对输电线路安全运行造成了很大的影响。针对输电线路长链状结构、山区公网信号覆盖不到位的情况,提出利用无线Mesh网络特性、采用嵌入式技术和长链状低功耗路由算法。根据山火特性,开发了以山火探测终端、中继器以及协调器组成的探测通信网络和基于B/S架构与GIS的专家监测软件构成的山火预警监视系统。经挂网运行数月后表明,该系统能准确探测和传输火灾信息,为输电线路山火预警提供了一种有效手段。     

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。     

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.     

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。     

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。     

基于红外探测器的输电线路山火监测方案

越来越多的特高压输电线路经过山林地区,为减少山火对特高压输电安全稳定运行的影响,提出了一种基于红外探测器的特高压输电线路山火监测方案。利用红外探测器检测出山火信号,基于数字信号处理器(DSP)的下位机山火监测系统实现一定区域内的山火信号采集,后台预警程序实现山火位置的显示。对模拟山火进行了测试,装置能对小范围内山火进行监测,并能够判断模拟山火的位置,是一种可行的特高压输电线路山火监测方案。     

基于WAMS的线路参数辨识在电网中的应用

广域量测系统广泛应用于电力系统动态运行状态监测,对于电力系统安全稳定运行具有重要意义。提出了基于广域量测系统(WAMS)的线路参数辨识改进方法,运用最小二乘法及归一化的输电线路模型对线路参数进行辨识,通过线路参数动态辨识进行线路参数校核以及线路跳闸事故反演分析。基于WAMS的线路参数动态辨识在线路山火预警中的应用分析表明,该方法能及时准确地监测山火对输电线路的影响并提供预警,具有良好的应用前景。     

基于PCA-CLEAN的输电杆塔形变预测方法

多径信号是北斗卫星导航系统定位的主要误差源,会造成电杆塔形变预测精度下降,针对此,提出一种基于主成分分析(principal component analysis,PCA)和CLEAN算法的输电杆塔形变预测方法.首先利用PCA对接收信号进行分析,自动确定接收信号中包含多径信号的个数,在此基础上利用CLEAN算法对多径信...     

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。     

基于激光雷达技术的输电线路山火监测方法研究

文中阐述了山火对输电线路产生的影响,简述了输电线路山火监测技术的研究现状,针对目前输电线路山火监测方案存在的不足,提出采用激光雷达系统监测输电线路山火的方案。文中从激光雷达监测原理出发,分析了激光雷达系统在监测输电线路上引发的山火具有一定的有效性,并通过模拟实验验证了激光雷达系统可用于输电线路上山火的监测。进一步依据激光雷达系统存在盲区的特点,从理论上推导了激光雷达在用于输电线路山火监测时的最优安装位置。