基于图像处理的输电线路安全隐患监测

基于图像处理的输电线路安全隐患监测

陈业玺

国网冀北电力有限公司廊坊供电公司 河北 廊坊 065000

摘要：在线监控是一种通过互联网技术，对输电线路的情况进行实时监视，并能及时识别和处理线路故障的技术。它能更加全面而精细地掌控电路各段的情况，极大地节约人力和物力。具体来讲就是在输电线路中安插“眼睛”——传感器，传感器与终端计算机相连，可以将线路的情况如实汇总到终端，方便工作人员统计电路信息，同时还能对故障进行识别，节约维修人员的时间。

关键词：图像处理；安全隐患；无线传输

引言

输电线路工作中，总是会受到暴风、大量降雨、雷电等各种各样的自然因素干扰，从而导致输电线路发生故障。不仅对人们的工作和生活带来影响，还引发了很多安全问题[2]因此对输电线路出现的电力故障因素，设计输电线路监测方案是我们要解决的首要问题。针对输电线路覆冰、大风、山火、雷击、外力破坏等因素对输电线路稳定运行造成影响因素，国内目前多采用建立各类工况环境信息模型，从多种数据融合分析的角度开展输电线路多种环境信息模型的研究；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。

1人工智能在线路隐患监测中的应用

随着人工智能的飞速发展，人工智能越来越多地应用于线路隐患监测中。目前使用的一种新型监测方式为：将枪式摄像头安装于杆塔顶端，沿输电线路通过无线通讯的方式将拍摄到的图像序列传输至远端服务器，利用人工或智能图像分析技术监测是否存在安全隐患。该方法实现了一个基于图像差异的输电线路周边隐患监测系统，系统的输入是固定摄像机间隔拍摄的输电线路现场画面，输出是隐患监测的结果，结果包括是否存在隐患以及隐患类型等特征。

1导线晃动在线监控技术

当导线发生晃动时，会牵扯到它附近的支持灯塔，使灯塔的稳定性下降，留下隐患，可能会导致日后发生更严重的电力故障。这种情况通常发生在风雪天，大风或者过重的积雪使电线重心不稳，出现晃动。如果安装了在线监控设备，精细敏感的传感器可以对电线的拉伸程度、变形程度进行感应，如果和标准值不符，就会汇报给终端，对数据进行分析后，终端可以将线路的问题反馈给工作人员，方便后期维修。远程监控大概由三个部分构成：检测装置、沟通平台和监控管理平台。常见的监测装置通常外层涂有绝缘物质，沟通平台可以将线路各处的信息进行汇总，最终交给平台统一处理。设想一下，在每个大风天气过后，都派工人出去检查无疑是费时费力的，而且各地天气条件不一样，检测难度很大。应用了监控技术后，可以及时避免这个问题。如今，先进的检测技术还可以对线路问题进行预测，在分析大量数据后，提前发出风险警示，方便工作人员管理，为电路正常运行多一重保障

2输电线路视频在线监测

视频在线监测装置是实现架空输电线路设备本体、气象环境、通道状况等信息的采集，并通过通信网络向主站系统传送数据的前端装置。一般由主控单元、通信模块、电源模块等构成。本文所述输电线路视频在线监测装置，包括摄像机1和后台监控机2，所述摄像机1与电源3导线连接并设置在装置柜5内，所述装置柜5的前端开有摄像孔6，所述摄像机1的摄像头4伸出到所述摄像孔6之外，所述摄像机内设置有手机流量卡;设置时间定时开关7与所述电源3和摄像机1连接;设置喇叭8与所述电源3导线连接;所述摄像机1与后台监控机2和装有APP软件的智能手机无线连接。该设置有太阳能电池板9与所述电源3连接。该装置所述装置柜5的柜壁上设置有通风孔10。在输电线路杆塔上安装摄像机，对监管范围输电线路通道进行实时在线巡视，摄像机与后台监控机或智能手机相结合，摄像机所拍视频和图片及预警信息均以4G通信方式发送到后台监控电脑或手机上，方便输电线路管理人员实时在线监视，掌握对监管范围内出现的各种异常情况，以便及时采取预防措施，最大限度避免事故发生。

3动态增容在线监测技术

当前，高压输电线路增容技术分为动态和静态两种。静态增容在线监控技术出现时间较短，适用范围小，最重要的是它并不符合当下我国技术规程的规定，因此并没有被广泛推广。目前，企业仍以动态增容在线监测技术为主，它与前者最显著的不同是以数学建模为主，监测装置只需要提供一些常规数据。比如工作人员想对线路的载容量进行统计，以便做出利益最大化的方案，就可以通过监测装置测出导线的数据，再通过数学建模的方式进行估算。这样既省时省力，也不违背技术规程的规定。所以，这两种技术中以后者为主。但是，动态增容在线监控技术仍然有需要提升的地方，比如它的样本较少，最终结论可能并不全面，还有如何让机器的监测更加贴近人工测量的结果，如何让它的监测更加全面智能，这些都是工作人员需要不断探索的问题。

4光通信网络

该种通信方式应用于有ＯＰＧＷ架设且监测设备安装所在杆塔上有光纤接头盒的线路。以某５００ｋＶ线路通信网络设计为例，。该通信网络采用环网方式，通过安装在甲、乙２个变电站内的光纤交换机将通信数据落地，再通过网线连接到ＳＤＨ设备的以太网口上。为了保证整个通信网络的稳定性，在甲、乙２个变电站之间配置一条４０Ｍ网络（根据实际需求可以修改）带宽的直通网络通道，与塔上在线监测网络组成环状网络。这样做的好处是任何一个杆塔上的通信出现问题，不会影响其他杆塔上监测分机数据的传送。监测数据最终通过甲变电站进入安全接入平台。

5微气象传感器的应用

监测环境温湿度及大气压强的传感器基础配件是百叶箱，可以安置多种传感器，例如温湿度传感器、大气压力传感器等，均可放入其中用于电塔输电线路的微气象监测[7]。温度传感器所用的是热敏电阻，阻值随温度的变化而变化，湿度传感器原理是当水蒸气吸附在感湿薄膜上，原件上的电阻率和电阻值都会发生变化而工作，可以测量导线湿度。利用温湿度传感器可以测量电塔的周围环境温湿度，通过与历史数据对比，反应电塔输电线路的运行情况。采用的大气压力传感器的量程是0～120Kpa，工作温度在-20℃～+60℃，0%RH～80%RH之间，由直流电压10～30V供电。压力传感器是基于空气压强为测量对象，实现感应的传感器。输电线路故障预警装置主要监测电塔线路的倾斜角，风速、风向，温湿度，经纬度，大气压强等。通过对这些数据的监测掌握输电线路信息，以提高输电线路安全性和可靠性。

结束语

本文提出将视频在线监测技术应用于输电线路外力破坏巡视中，解决了人巡和机巡不能实时观察输电线路通道状况，提前预防外力破坏事故发生的问题，经实际应用，验证了该技术应用于城市外力破坏监视的可行性。该技术不仅有在线监视输电线路周围环境状况的功能，还可对装置安装杆塔的本体、基础、绝缘子、导地线和所属线路及其通道情况的监视提供一种辅助技术手段且为输电线路设备状态检修工作提供技术支持。因此，本文提出的技术是可行的并能扩展其应用范围。

参考文献

[1]丘文彪,傅荣宗.输电线路在线监测技术改优的研究与应用[J].通信电源技术,2018,35(12):138-139.

[2]蒋建萍.输电线路运行维护智能化管理措施探讨[J].电子元器件与信息技术,2018(12):108-111.

[3]王学良.高压输电线路在线监测技术的应用[J].中国高新科技,2018(24):92-94.

[4]杨庆,周婧姝,付燕.电力系统中输电线路监测及检查要点[J].中国新技术新产品,2018(23):83-84.