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。     

山火影响致特高压多端柔性直流输电线路跳闸分析

随着山火频繁发生和加剧,山火对特高压多端柔性直流（HVDC）输电线路的影响成为重要研究课题。通过实地调研、数据分析和模拟仿真,对山火引发的特高压多端柔性直流输电线路跳闸事故进行了详细分析和研究。从山火影响因素、事故机理到应急响应策略,提出了一套完整的事故分析研究框架,为特高压多端柔性直流输电线路的安全运行提供参考。     

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。     

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。     

基于激光雷达技术的输电线路山火预警研究

近年来,越来越多的输电线路穿越易引发山火的山林地带,严重威胁到输电线路和电网的安全稳定运行。为了给输电线路的安全运行和维护提供及时有效的决策信息,在了解现有的山火监测技术的基础上,提出了激光雷达应用于山火监测的新技术,并通过模拟试验验证了基于激光雷达技术监测山火的有效性和可行性。试验结果表明,当激光在无明显障碍物的空气介质中传播时,其后向散射很微弱,空气介质对激光信号的衰减也很小。而当其在传播过程中遇到烟雾气溶胶介质时,会在介质表面发生强烈的后向散射,激光信号的衰减程度会增大。试验结论可作为激光雷达技术监测山火的有效判据,对山火的预警具有很高的参考价值。     

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。     

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。     

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。     

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。     

山火条件下的特高压输电线路击穿概率模型研究与分析

特高压输电线路跨越林区、秸秆类农作物,山火的发生会威胁系统运行可靠性和稳定性。综合考虑了山火温度和燃烧产生的碳化小颗粒、灰烬浓烟对输电线路气隙绝缘强度影响,并将山火高度作为气隙击穿电压修正因素,建立了山火条件下的特高压输电线路击穿概率计算模型。仿真结果表明山火条件下特高压相地、相间击穿概率随温度、烟浓度呈现“S”型增长态势;山火高度对相地气隙绝缘强度影响类似于温度因素。且相同山火条件下,特高压相地击穿概率远低于超高压;相同烟浓度下,特高压更易发生相间击穿,但由于相同山火条件下的特高压相间烟浓度更低,其实际相间击穿概率可能低于超高压。     

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...     

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。     

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。     

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。