基于计算机视觉的架空输电线路机器人巡检技术综述

架空输电线路是电网安全运行和电能可靠输送的关键,对其进行定期巡检至关重要。计算机视觉系统具有集成度高、交互性好、自动化程度高、处理速度快等特点,能够在架空输电线路巡检过程中各类设备的准确识别和故障判断中发挥重要作用,因此计算机视觉系统在架空输电线路机器人巡检与故障诊断中具有广泛的应用前景。从导线的识别、杆塔识别以及绝缘子串的识别等架空输电线路关键设备方面综述了机器人计算机视觉巡检技术及其研究现状,分析了多种相应的图像处理方法,在此基础上对基于机器学习的架空输电线路机器人视觉巡检关键技术进行了总结与展望。     

架空输电线路巡检机器人系统设计

架空输电线路机器人可以代替人工执行电力巡检任务,解决人工巡检中效率低、劳动强度大、智能化程度不足等问题。提出了档间巡检的设计思路,开发了低成本架空输电线路巡检机器人系统,通过设计机械结构、优化识别算法等方式,实现了机器人的自主行走、无线充电、图像采集、数据处理、智能巡检等功能。在软件方面基于C#开发了专用程序及界面,并建立了基于架空输电线金具及缺陷数据集,在YOLOv4目标检测算法基础上,通过数据增强、边界框优化和模型结构改进,建立YOLOv4-M模型,优化了电力金具识别检测性能,提升了系统应用的环境适应性。通过机器人在线路上的运行和测试,识别算法在速度可以达到45fps,平均检测精度达到97.6%。     

信息快递

新品看台我国超高压输电线路巡检机器人系统研制成功中科院兰州分院科技人员最近成功研制出超高压输电线路巡检机器人系统 ,该系统能够满足一般超高压输电线路巡检的需要 ,填补了国内空白。系统由巡检机器人和地面设施组成。巡检机器人包括系统电源、机器人本体、控制系统、检测设备和通讯设备 ,地面设施包括上下杆塔辅助设施和地面基站。实验表明 ,该机器人能够在超高压输电线路上一档内沿架空地线自主行走 ,其携带的摄像机或红外热像仪作为检测装置 ,用于检测输电线、防震锤、绝缘子和杆塔等输电设备的损伤情况 ,并将检测到的数据和图像信…     

无人机在架空输电线路巡检中的自动补光系统应用研究

结合华中电网某地区架空输电线路无人机可视化巡检工作的实际应用情况，详细分析了无人机在架空输电线路可视化巡检中的作业流程、巡检内容以及巡检技术要求，并针对在清晨、傍晚、阴霾等环境光线较暗情况下，无人机难以快速、精准、高效地开展架空输电线路可视化巡检、缺陷识别等难题，以图腾柱开关控制电路为核心，研究了一种可用于无人机在架空输电线路可视化巡检中的自动补光系统，该系统主要包括环境光线亮度实时检测模块、高低电平逆转模块、图腾柱开关控制电路、稳压模块、LED补光模块，并以多旋翼无人机搭载可见光巡检设备为测试平台，现场实践论证了该自动补光系统的可行性和高效性。     

采用数字图像处理方法对架空输电导线散股的研究

架空输电导线受到施工破坏和外界环境长期作用容易产生散股,甚至断股现象,及时对其进行诊断和检修对于保证电网安全运行具有很大意义。采用巡检机器人搭载视觉检测装置巡检是现代输电线路状态检修的一种有效方式。在分析导线纹理约束及分布特征的基础上,建立了一种基于纹理斜率分布的散股判定模型,提出了一种基于数字图像处理的架空输电导线散股自动诊断方法。该方法通过对机器人拍摄的视频数据进行处理,提取图像中导线,计算导线的纹理特征分布并利用判定模型给出图像诊断结果。实验研究表明,该方法能快速检测导线的散股故障信息,能满足在线巡检的实时性要求。     

院士欣然作序,这本新书独特在哪?

正中/国/电/力/出/版/社/倾/力/推/出架空输电线路作为电力运输的重要通道,其安全稳定运行是国家稳定、人民安居的坚实基础,一旦发生故障将直接威胁电力的安全可靠供应。对架空输电线路开展巡视和检修,及时清除存在的安全隐患和故障缺陷,是电力系统安全运行的重要内容。近年来,先进传感技术、信息通信技术、自动控制技术、人工智能技术等蓬勃发展,与架空输电线路巡检技术深度融合,出现了载人直升机巡检、无人机巡检、机器人巡检等新型的机器巡检技术。中国南方电网有限责任公司多年以来积极开展架空输电线路机巡研     

架空输电线路无人机巡检技术研究进展

随着架空输电线路的不断增加,线路运维环境日趋复杂,对架空输电线路的运维检修要求也越来越严格。论文简述了传统的人工巡检方式因存在诸多限制,导致巡检效率低下、无法有效保障电网的安全运营。指出无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)在架空输电线路巡检中得到大量应用,弥补了人工巡检方式的不足。结合国内外架空输电线路无人机巡检应用的背景,介绍了相关标准制定和试验检测技术研究,分析了自主巡检、作业安全管控、缺陷识别技术和巡检数据应用、辅助检修作业等关键技术应用现状,探讨了无人机作业人员培训,并提出了无人机巡检技术的发展趋势和研究方向,下一步将着重提高无人机全周期闭环应用能力,提升我国电网智能运检水平。     

架空输电线路巡检机器人自动上下线装置

实现架空输电线路机器人全过程全自主巡检,需要解决机器人自动上下线问题。基于人工辅助上下线方法存在人身安全、工作效率低等问题,探讨几种可行的输电线路巡检机器人自动上下线方法,在此基础上设计研发了一套基于塔身铺设轨道的实用化的机器人自动上下线装置。介绍了该自动上下线装置的工作原理和结构,并对上下线装置的关键技术进行阐述。将该自动上下线装置应用于某500 k V运行线路的机器人巡检试验,试验结果表明该装置能实现机器人自动上、下杆塔地线,具有智能程度高、自主性强、安全性高等优点。     

国网吉林电力首个自主研发高塔机器人巡线系统正式投入使用

<正>11月3日,由国网吉林电力研制的"高塔跨越林区输电线路巡检机器人"系统,在吉林220千伏松长甲线上正式投入使用。由国网吉林电力自主研制的高塔巡检机器人系统研发始于2010年,历时四年,该系统包括巡线机器人本体、地面基站、后台管理系统以及太阳能充电基站等四部分,可实现巡检机器人本体沿架空地线的自主移动、自主巡检、自主充电、     

深度学习目标检测算法在架空输电线路绝缘子缺陷检测中的应用研究综述

传统架空输电线路绝缘子缺陷检测一般通过人工巡检方式进行。架空输电线路的数量增长使巡检规模更加庞大、巡检环境更加复杂,放大了传统绝缘子缺陷检测方法人力成本高、检测效率低的不足。无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)等新型巡线方式依靠深度学习目标检测算法识别架空输电线路绝缘子缺陷,能够有效应对人工巡检的不足,是绝缘子缺陷检测的发展趋势。鉴于此,围绕架空输电线路绝缘子缺陷检测场景,首先梳理常用的深度学习目标检测算法,比较不同算法的检测策略、检测精度与检测速度;然后结合云–边–端协同架构说明算法的改进需求与相应改进方法;最后针对现有绝缘子检测方面的不足,展望了输电线路绝缘子中多类型缺陷的识别问题,并在这一研究趋势下进一步探讨了模型边缘端轻量化与针对小样本数据下的算法研究价值。     

高压架空输电线路自动巡线机器人的研制

介绍了自行研制的110kV高压架空输电线路巡线机器人。该机器人机械结构设计合理、巧妙;控制系统采用两级分布式计算机控制结构,规划级用于机器人管理和路径规划,直接控制级用于机器人的姿态和运动控制。实验线路上的运行表明,较好地解决了自主越障问题,可以完成规定的巡检任务,具有非常广泛的应用前景。     

基于深度学习和无人机图像的架空线路缺陷巡检综述

架空输电线路巡检是电网运维工作的一项重要内容,运维人员利用无人机进行线路巡视检测已成为电力巡检工作中的重要手段。本研究首先概述了无人机巡检任务中人机协同作业系统以及无人机智能自主作业系统的架构;其次,分析了当前架空输电线路缺陷巡检领域数据集状况以及数据扩增技术;然后,综述了基于深度学习的无人机图像缺陷检测典型方法以及评价指标,并对比总结了各种方法的优缺点;随后,讨论了无人机图像视觉检测方法中图像采集规范、数据集形式、缺陷检测算法专业化应用等对架空线路缺陷检测效果,指出了图像检测指标和类别定义在电力巡检专业化领域中的不足;最后,探讨了基于深度学习的无人机图像缺陷巡检任务的未来发展方向。     

DC Fault Clearing Characteristics of a Bulk Power VSC HVDC Transmission System using DC Circuit Breakers

Development of wind power generation resources is considered in Japan. However, long‐distance transmission lines are necessary to utilize the wind power because most of the wind power resources are distant from load centers. A voltage source converter based high voltage dc transmission (VSC HVDC) system is an option to realize their effective use. A VSC HVDC system equipped with dc circuit breakers has been considered to clear the dc line faults promptly. However, the fault clearing characteristics by the dc circuit breakers have not been analyzed very well for the system with the long distance overhead transmission line. This paper focuses on a fault clearing in the VSC HVDC system with long‐distance overhead line by the dc circuit breaker using a new fault detection method. A 2.4‐GW bipolar VSC HVDC system with 600‐km overhead transmission line is modeled and its operation performance is verified by computer simulations. The simulation results demonstrate the detailed fault clearing characteristics with the long transmission line. Moreover, specifications required for the dc circuit breakers are considered in terms of operation delay, peak current, and absorbed energy.     

基于架空线路简化模型的柔性直流电网双极短路故障定位法

在模块化多电平换流器(MMC)组建的多端柔性直流输电系统中,准确定位直流侧双极短路故障位置是确保快速功率恢复的重要举措。针对目前故障测距存在的问题及获取架空线路参数的困难,文中提出了一种基于架空线路简化R-L模型的柔性直流电网双极短路故障定位方法。通过预设双极短路故障试验可反推出架空线路故障态下的单位电阻和电感值,从而得到R-L线路模型。在此模型的基础上推导故障定位公式,代入故障线路两端的实测电压和电流数据即可较为准确地计算出故障位置。通过PSCAD/EMTDC中的四端柔性直流系统验证了所提定位算法的有效性。仿真结果表明,所提定位算法具有很高的精度和可靠性,几乎不受过渡电阻和系统传输功率的影响,同时这也证明了简化R-L模型具有很高的精度。     

输电线路无人机智能巡检技术概述

随着我国高压输电线路的快速建设,传统效率较低的人工巡检模式已难以跟上和满足其巡检需求.无人机智能巡检技术在这种背景下应运而生,并且得到了一定程度的发展.然而,该智能巡检技术涉及多个专业领域,而如何将这些领域的方法和技术合理、高效地应用于其中,尚存在一定的困难和挑战.本文首先概述了输电线路无人机智能巡检技术的应用现状,而...     

输电线路智能带电检修关键技术研究综述

采用智能装备代替人工进行带电检修,可保障带电作业人员安全,如何在不同应用场景下安全、可靠、高效地完成带电检修是其关键问题.首先介绍了架空线路、电力电缆、气体绝缘输电线路(GIL)这3类线路的运行环境和带电检修需求,分析了电力无人机、架空线路机器人、绝缘子机器人、车载机器人、电缆机器人、GIL检修机器人6种智能装备的应用...     

基于输电线路在线巡视系统的智能预警系统研究

以提高输电线路安全性和可靠性为目的,研究基于输电线路在线巡视系统的智能预警系统的原理。一种新的在线巡视系统采用可视监控、红外成像等技术,通过逐塔配置来替代人工巡视功能,并结合OPGW光电分离和EPON通信新技术实现海量数据的传输,在此基础上构建采用分级结构的智能预警系统。第一级位于杆塔终端主机,通过杆塔就地监测信息对输电线路的故障或异常状态进行初步判断,如利用图像差分等方法;第二级位于后台主机系统,通过系统建模与综合分析精确判断输电线路故障类型,如模糊评判方法。该智能预警系统的运用,可有效实现输电线路及其设备故障异常的智能识别。     

架空输电线路的故障模式及相关故障树分析

架空输电线路是电力系统中的重要部分,由于自然环境、外力破坏、生产质量以及人为因素等造成了架空输电线路等的大量故障情况,给电网的安全稳定运行带来了巨大隐患。采用故障模式及影响分析方法,详尽分析了架空输电线路的结构组成与故障情况,得出了其故障模式分析表;在故障模式分析表的基础上建立了基于故障模式分析的架空输电线路故障树分析模型。