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摘要：随着时代的发展，人们的日常生活越来越离不开电能，因此，对电力系统稳定性的需求越来越高。电力系统使用智能预警系统的新技术，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。本文从智能预警、预警系统、任务、识别异常传输的原理出发，对输电线路的安全性进行了详细的分析，从而有效地提高了输电线路的安全性，具有重要的指导作用。
关键词：输电线路；在线巡视；智能预警系统
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 输电线路的智能预警的原理
1.1 在线巡视的结构
输电线路的在线巡视的系统的结构主要有光纤通信的网络系统、后台主机的系统以及杆塔的终端系统。在杆塔的终端系统中，红外的感知以及成像模块，气象监测的模块，杆塔的供能以及终端主机的模块等都可以用在数据的采集以及处理上面，从而满足电力系统相关的巡视要求。同时，光电的分离技术以及光纤的通信的网络技术，也可以进行视频以及红外图像信息的传输，从而使杆塔的终端以及后台主机的系统实现实时的连接。在整个结构中，后台的主机系统对全线杆塔的终端设备以及整个网络进行着统一的控制、管理以及调节，并且详细记录着控制中心的各项数据以及操作。如果电路中遇到了比较异常的情况，相关的设备也可以进行及时的预警。尽可能的防止意外事故事件的发生。
1.2 预警系统的原理
基于输电线路在线巡视系统的基本结构，充分利用其采集的海量可见光视频图像、红外图像等监测数据，构建智能预警系统，其基本原理如图 1 所示。为了提高智能预警系统的工作效率和准确性，该系统根据任务要求形成分级结构，第一级位于杆塔终端主机，初步判断输电线路是否出现故障异常；第二级位于后台主机系统，精确判断输电线路故障类型。
输电线路在线巡视系统中杆塔终端的各测量单元将采集的信息传输至杆塔终端主机，正常情况下杆塔终端主机通过 ONU 定时向后台主机发送日常信息。当杆塔终端主机的中央处理单元利用各种监测信息进行分析比对，发现异常时，则向后台主机系统发送预警信号，同时向测量单元发送命令连续采集视频或红外图像并上传至后台主机，以备后台主机系统进一步进行故障分析。如利用图像差分法进行可见光视频图像或红外图像识别比对。
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，结合系统建模与综合分析等方法，根据上传的实时监测数据进一步分析判断输电线路及其设备是否出现故障以及故障类型，如当台风、雷击、树木生长、山火等危及输电线路及其设备的灾害发生的时候，能通过及时监测、分析，发出异常状态的早期预警和故障报警。
2 预警系统的任务
在对线路进行在线的巡视的时候，智能的预警系统能够利用杆塔的终端对相关的数据进行识别，并且能够利用杆塔的终端利用相关的数据对故障进行具体的判断。对单杆塔的终端进行采集以及数据处理是预警系统的最基本的功能。它的任务主要包括数据的预处理、故障判断、知识库的管理、结果执行以及学习能力等。
杆塔的终端有可见光的视频、红外图像、红外探测的信号以及微气象的数据等。预警系统首先要能够对那些可见光的视频或是红外的图像做出常规的处理，然后按照一定格式对数据进行一定程度的监测，最后再将数据提供给后台的主机。杆塔的终端的主机对于可见光的视频以及红外的图像等能够进行初步的判断。后台的主机系统能够对各项监控的数据进行综合的分析，比如使用阈值对算法进行提取、纹理识别以及模板匹配的算法等对图像进行识别，并且能够对线路的故障进行具体的判断。
在对故障进行确定以后，电力人员可以结合以往的经验以及具体的环境，对故障的辨别方法进行慎重的判断以及选择。在杆塔终端的设备有所变化的时候，电力人员也要及时的进行相应的修改，使预警系统的功能随时间以及学习实例的增加而不断的得到提升。
3 预警系统的故障判断
当线路发生异常现象的时候，电力人员最好是结合线路以及环境的具体特征，尽可能的使图像信噪比得到提升。在进行故障检查的时候，电力人员要根据断线以及线路覆冰等故障在图像里的特点，将视频以及图像里的一些关键的信息尽可能的提取出来，比如说像素差以及灰度值等，并且结合微气象以及红外图像等数据对线路工作的状况进行精确判断。在对预警系统进行故障判断的时候，第一级的单元由于运算的能力比较有限，也不需要对故障进行精确的判断，所以一般使用的是运算量比较小，也比较容易实现的图像的差分法进行判断。这种方法虽然比较简单，可是检测的结果却并不能做到非常的精确。如果是遇到光照的变化比较剧烈或是有雨雪等复杂的天气的时候，这种方法的效果就不会那么好。因此，为了适应这种气候的变化的影响，电力人员可以使用三帧差分的算法。另外，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，并且对于覆冰引起的倒塔以及舞动等相关故障要进行及时的解决。这种方法可以有效提升判断线路故障的准确性，有效保障线路的安全与稳定。
结语
以提高输电线路安全性和可靠性为目的，利用图像识别技术和综合评价方法，构建了基于输电线路在线巡视系统的智能预警系统。该智能预警系统采用分级结构，有效提高了对于输电线路及其设备故障异常判断的准确性。
参考文献
[1]基于智能诊断技术的输电线路直升机巡视系统框架设计. 黄宵宁,葛乐,杨成顺,杨忠. 电力系统保护与控制. 2016
[2]基于加速度传感器的输电线舞动监测系统. 张帆,熊兰,刘钰. 电测与仪表. 2015
论文作者:陈健1,文增创2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/1
标签：线路论文; 杆塔论文; 终端论文; 在线论文; 故障论文; 预警系统论文; 图像论文; 《基层建设》2017年第25期论文;