输电线路在线巡视系统的智能预警系统分析

潘荣杰

摘 要：随着时代的进步，人们的日常生活越来越离不开电能，因此，对电力系统稳定的要求越来越高。文章详细介绍电力系统采用的新技术智能预警系统，研究了输电线路在线巡视系统的智能预警系统的原理，智能预警系统在输电线路中是如何发挥作用的，以及利用智能预警系统来判断输电线路发生的故障，并作出相应的处理措施，保证电力系统的稳定性。

关键词：在线巡视系统；智能预警；原理；用途

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）18-0089-02

由于我国国土面积较大，输电线路的铺设面积就很广，以致于经过的地方较为多样化，不仅环境差异大，天气气候又多变，这样就会使输电线路发生故障，并且每年电网停电事故主要就是游线路事故引起的，然而，常用的输电线路巡视方式是利用运维人员来巡视，但是，这种巡视的工程量较大或者是密度不高，特别是在天气恶劣或地理环境复杂的状况下人工巡视的难度大大的提高，虽然有使用直升机或机器人巡视，但这些方式都会受到气候的影响，并且无法及时准确的反映输电线路的工作情况，这样就不能及时的察觉到路线的故障。

因此，为了能够高效地进行输电线路的巡视工作，工作人员研发出了红外线监控和光纤通信技术相结合的新技术，就是通过使用在线巡视系统加大了对输电线路的监测力度，并利用智能预警更好的判断输电线路发生的故障。

1 在线巡视系统的智能预警系统原理

1.1 线巡视系统原理

输电线路在线巡视系统主要是利用无线的方式进行传输，通过检测输电线路的通道环境、微气象、防盗报警、覆冰、周围施工情况等来了解线路发生的问题，同时将搜集得信息发送到监控中心，然后要仔细的检测采集到的数据，并进行实时分析，以及判断和预测线路的运行状态，能够提高对输电线路安全经济运行的管理水平，同时能够及时采取适当的措施以消除、减轻险情，保障输电线路稳定供电。

其次，该系统是由光纤通信相关的网络系统、杆塔的终端系统以及后台主机的系统组成。光纤通信网络就是结合光电分离技术和光纤通信网络技术，用来传输视频图像信息和红外图像信息，从而使杆塔终端和后台主机系统实现及时的连接，以及实时传输各杆塔检测出来数据，对后台主机系统下达命令。

输电线路在巡视系统采集的多为图像、视频数据信息量较大，因此，采用OPGW光分离和EPON通信新的技术，达到杆塔监测数据及时传输的目的，确保杆塔终端和后台主机系统能够进行有效的连接。

其中杆塔终端系统，是由光视频监控模块、杆塔供能模块、红外感知模块、气象监测模块和杆塔终端主机等模块组成，都可以用在数据的采集以及处理上面，从而满足电力系统的巡视要求。而后台主机的系统主要是管理杆塔终端设备及网络，以及进行有效的控制和调度。后台主机系统通过前两者系统提取出红外图像、视频图像、安全监控等数据，并且详细存储记录着控制中心的数据，也要对这些数据进行监测分析的工作，整理出整齐统一的排版样式，集中而又层次分明显示分析出来的数据内容，定期向上级报告监测数据，这样还有利于工作人员进行查询和存档。虽然该系统主要是由这三部分组成，但是若线路中遇到突发的异常情况，该系统其他相关设备也能够进行高效及时的智能预警。

1.2 智能预警系统原理

智能预警系统就是以输电线路在线巡视系统基本结构为基础，并通过采集的视频图像、红外图像和微气象信息等其他的数据来进行预警。在输电系统中，若要提高智能预警系统的工作效率和对故障判断的精确性，就要依照输电任务的要求，进行一定的结构分级。

首先，第一级的位置是杆塔的终端主机，是用来初步判断输电线路是否出现异常或发生故障的。

其次，第二级的位置就是后台的主机系统，这就是用来精确判断输电线路发生的故障的类型。

该系统中杆塔终端上的每个测量的单元会将采集到的信息传输到主机上，然后杆塔终端主机就会分析或者对比搜集到的信息，一旦有问题发生，就要用到后台主机系统了，这时候它开始工作，及时的发动信号，快速的将视频图像信息出送到后台的主机之上，这样就有利于后台主机系统高效的进行故障分析。如果输电线路正常工作，没有出现故障异常，杆塔终端主机将杆塔终端测量单元记录的视频图像、红外图像、微气象信息等数据打包压缩为该杆塔信息，杆塔终端主机的ONU定时就通过光纤信息系统发送日常信息到后台主机。

若果后台主机系统收到杆塔终端主机中央处理单元发出的预警信号，则以图像识别技术为基础，通过人工手动调整视频摄像机或红外摄像机的位置，观察输电线路及其设备的工作情况，精确判断输电线路及其设备出现的异常或故障情况；后台主机系统也会依照实时监测数据进一步分析判断输电线路是否出现故障以及故障类型，当台风、雷击、山火、树木生长等危及输电线路的时候，会及时监测、分析数据，并发出异常状态的下的早期预警和故障报警。

此外，杆塔终端系统中的红外感知模块也起到一定的作用，它不需要调整监测角度，并且一直处于通电工作模式，只要感到在杆塔附近有异物，就会通过光纤通信网络及时上传预警信号到后台主机系统。

2 探讨智能预警系统的用途

2.1 智能预警系统的任务

输电线路在线巡视系统的智能预警系统的任务很多，其一，现在输电线路在线巡视系统采用的是逐塔安装的方法，每个杆塔之间的距离大约为500 m，距离较近的杆塔之间会检测到相同或相近的微气象数据。如果相邻的杆塔其中一个杆塔被监测出的数据明显异常，就可以判定这个杆塔的监测设备发生故障，这时候后台主机系统就应该发出相应检测设备故障预警信号。其二，若有某一座杆塔上的智能预警系统发生故障时，后台主机系统会收到这个杆塔信息缺失的信号，这时候后台主机系统就向该杆塔附近的杆塔发出命令，通过移动摄像头来拍摄，能够在一定程度上补充故障杆塔的信息，并将采集到的新信息传到后台主机系统进行故障判断。

智能预警系统具有利用杆塔终端系统对数据进行识别的任务，并且要利用相关的数据对故障进行准确的判断，这也是预警系统的最基本的功能。它的功能都有数据的预处理、判断故障、执行预警、知识库的管理以及学习能力。其一，杆塔终端都有许多个测量设备，并且它们都各有职能，职能有采集红外图像、微气象数据和红外探测信号等等。一开始，预警系统要对红外和视频图像进行图像识别，结合相关技术进行初步的处理，并按照固定格式整理好监测到的所有数据，然后输送到后台主机系统上。其二，判断故障就是利用杆塔终端主机采集红外图像和视频图像等信息，并进行处理，然后初步判断输电线路发生的是哪种故障，接着就是利用后台主机系统来分析所有数据，以及利用模板匹配算法或者阈值目标提取算法等其他方式，结合模糊理论以及层次分析法对故障类型进行准确的判断。其三，若确定发生故障异常，后台主机系统应该及时发送故障异常类型的报警信号，且通过短信等形式将故障异常的位置和类型发送到相关的工作人员的手机上。其四，知识库主要是用来整理储存故障判断算法规则以及历史数据的，它的职责是对相关数据进行录入、删除、修改等，用来形成新的监测结果，以及做出更准确更先进的判断。最后，智能预警系统是具备一定的学习能力的，它可以通过以前预测到的结果来积累信息，甚至是及时更新自己的数据库，从而达到提高自身判断方式的目的。譬如，若采用的监测设备类型发生变化时，该系统对故障判断的算法能够进行及时的更新，也就是说尽管在使用原有的监测数据的同时，智能预警系统判断故障的方式也会增加，并且越来越准，所以，智能预警系统能力也会随着经验的增多和时间的增加进一步得到提高。

2.2 利用智能预警系统判断输电线路的故障

智能预警系统的主要用途就是判断输电线路发生的故障类型，要想进行准确的判断，首先，对收集的信息进行预处理，提高视频图像的信噪比，进一步结合微气象、红外图像监测到的数据进行精确地判断，同时要根据数据呈现出不同的特征，判断出是哪一种故障类型。比如发生线路覆冰的状况，会在图像中表现为导线外径加粗，且图像中导线区域颜色变化明显，灰度值变大。通水，红外图像中，导线覆冰的话会导致温度发生明显的变化，在红外图像中表现为明显颜色变化。若出现绝缘子闪络会呈现出光亮的白色，但能否在视频图像中清晰的呈现，与背景颜色有极大的关系，所以，为了能准确检测到绝缘子闪络，还需通过监测故障电流来证明。若发生杆塔倾斜和倒塌，会在视频图像中表现出与正常杆塔明显的区别，可以采用识别算法和图像匹配算出杆塔的倾斜角度。有时会发生杆塔被盗的现象，因为高压输点线路有很多铺设在野外，杆塔或相关辅助材料就很有可能被偷盗，这时会在视频图像中出现信息残缺，这时只要对比前后的监测图像，就会发现杆塔被盗了。还有一种故障就是异物入侵，通常分为两种，一种是有东西悬挂在输电线路上，比如说风筝，风筝会随风飘动，所以呈现在视频图像上是移动的，因此，还是易于发现的。另一种就是输电线路周围有施工机械或人员与杆塔距离过近。

还有，利用在线巡线系统的智能预警系统判断输电线路的故障时，并不能十分准确精确的判断故障类型，因为第一级的运算的能力是较为低下的，运算量比较小，达不到精确的判断故障所需条件，而且还是采用比较容易实现的图像差分法进行判断，所以一旦遇到光照的变化明显，或是有雨雪等复杂天气的状况时，就不建议采取这种图像分差法了，因此，为了适应各种气候天气条件，电力人员要学会使用使用三帧差分的算法，这样才能达到精确判断的目的。此外，电力人员也可利用输电线路的覆冰综合的算法对线路进行判断，这种方法也可以有效提升判断线路故障的准确性，然后及时解决覆冰引起的倒塔或者其他的相关故障，从而高效率的保障线路安全性和稳定性。

3 结 语

近年来，我国一直都在完善和更新电力系统的技术，其中，输电线路在线巡视系统的智能系统的表现尤为突出，有了这项新型技术，能够更加准确的判断线路发生的故障类型以及及时的解决该类故障，从而保障了输电线路的安全稳定性。虽然，我国技术不断得到提高，但依然在此希望相关工作人员继续努力研发处新的技术，能够更好地预防输电线路发生故障，降低故障的发生率，这样才能更加持久的保障供电的稳定性，为人民更好地生活奠定基础。

参考文献：

[1] 赵建青，姚瑶，邱玩辉，等.基于输电线路在线巡视系统的智能预警系统 研究[J].电力系统保护与控制，2013，（23）.