摘要：目前，我国正在强力推进“智能电网”建设目标，输电线路的安全运行是建设“坚强智能电网”规划的重要组成。在这一环境中，供电部门的日常巡视及传统的危险警示系统难以达到理想的预警控制效果，无法满足当前电网安全运行的需求。结合“智能电网”建设的战略目标，采配合先进的技术手段，对重点部位、重点线路的安全运行状况进行实时监控和感知，确保输送电路不受外力破坏，已成为电力企业发展进程中面临的首要问题。
关键词：输电线路；防外力破坏；预警系统
1输电线路防外力破坏监测技术
1.1视频监测技术
1.1.1光流法
采用光流法进行目标信息的提取主要是依靠估算光流场，其本质是通过连续的图像帧中像素值的强弱变化在时域中的反应来确定目标的运动。在光流中包含着大量的运动目标的信息同时也有物体的大致形状信息。我们可以通过不同的目标，建立不同的光流场，进而分割成不同的光流区域，通过比较不同区域之间的差别可以检测出不同的目标。在实际应用当中我们希望对于目标的可以实时监测，又能很好的满足鲁棒特性，然而由于外界因素的干扰，目标物很有可能会被遮挡，或者光线偏暗，导致了光流法的准确性有所降低。与此同时，光流法的算法复杂，计算量大，实时性也较差，不适合应用到本设计中。
1.1.2 帧间差分法
帧间差分法的核心是提取出图像中的两个帧或者三个帧，通过差分运算来监测动态目标。在监测区域内有物体移动时，相邻的帧之间会有较大的差异，相反的如果是物体没有移动，检测到的帧间差很相近。通过运算，将相邻的两个帧做差，如果改值大于给定的某值，则有物体在监测区域中运动。否则认为该区域内没有运动物体。三帧差法也具有同样的原理，只需将连续的三个帧做差，之后将差值与给定值进行比较，得出监测结果。
1.1.3背景差分法
原理是对视频背景的场景建模，然后监测到的图像序列帧与背景模型帧进行差值运算，然后可以获得差分图像，将背景模型与差分图像中的像素值进行比较，如果改点的像素值大于给定的值则认为该点属于运动目标区域。否则为背景区域。背景差分法的优点在于提取的运动目标更为完整，而且目标定位准确，处理速度快。但是该算法也容易受到外界环境如噪声、阴影等影响，同时对背景模型的要求也很高。因此，背景差分法的关键就在于背景得建模，它的准确性对算法的结果骑着至关重要的作用。针对这一现状，很多的专家和学者们都进行了大量的研究，提出了多种建模方法，在多种方法中，高斯模型的应用最为广泛。
1.2雷达监测技术
雷达监测动态目标的原理是通过发射无线电的方法检测和发现动态目标的位置以及它们的运动速度。雷达探测器可以通过发射装置发射出电磁信号，经过转换功能传输至天线，之后天线将能量发送至空气当中，形成一束比较窄的波束向前传播，当该电磁波遇到监测区域内的物体目标时，会产生反射，此时雷达天线又可以捕捉到空气中的回波，回波中存在大量的信息，经转换功能传输至接收机，此时，带有信息的回波就传输至处理器中心，从而计算、分析出目标的信息。因此，回拨信号许通过信号处理单元提取信息，并输送至显示器，显示器可以直接显示出目标物体的方向，位置以及距离等信息。在测量目标距离的过程中，电磁波信号从发射开始至接收到回波的时间，称为延迟时间。
2输电线路防外力破坏预警系统硬件设计
2.1视频模块硬件设计
视频模块的硬件设计包括对系统监控中心智能监控主板的研究，视频硬件工作原理以及高清摄像头进行研究。系统通过智能主板控制整个系统核心模块，通过高清摄像头对现场信息进行采集，系统通过 DSP 模块进行数据的处理，通过高斯背景建模法对入侵物体进行图像识别，进而在监控中心显示现场情况，便于工作人员及时了解输电线里是否存在外力破坏危害。
2.2雷达模块硬件设计
雷达模块内部有对地扇形区域监测雷达、空间三维重力加速度传感器、电池系统、线上取电单元等组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对地雷达实时采集扇形区域内的各项运动参数，因为现场可能会因为导线舞动和弧线垂度变化，造成对地垂直距离的测量发生偏移，针对此情况，系统采用三维度重力加速度传感器，计算其发生的偏移角度，计算垂直和水平距离，准确定位物体位置以及高度参数。其供电系统完全采用线上单元取电，由电流互感器采集实时变动电流，通过电流控制系统，平稳电流输入单元电池内，完成储电，由电池完成单元供电。线上单元内加入了导线测温传感器，实时与运动参数一起输入给塔上监测分机，采用短波形式与分机进行交互，完成线上采集汇总输送。
2.3预警模块设计
(1) 现场报警现场监测到由外物入侵，就会产生报警。将视频模块与报警模块结合起来，如果现场有入侵物体出现，则视频监测分析单元开关就会打开，进而触发喊话喇叭报警。
(2) 监控中心报警在现场报警的基础上，还要设计监控中心对报警模块进行控制，在监控中心的会安装智能分析软件，提醒工作人员注意输电线路安全。
(3) 报警器连接报警器的连接包括声光报警两个部分，高音喇叭和交流负载接收到主控制器命令后，电路联通，发出报警。
3输电线路防外力破坏监测系统软件设计
3.1远程视频模块的设计
图像差异分析算法主要是指对智能监控装置中实现对输电线路本体及通道的图像数据进行的各种运算，以去除干扰、噪声及差异，它包括图像的变换、增强、滤波等的图像预处理。高斯建模法不但可以改善图片的质量，也能提高系统处理器的运行速度。为了使图像中重要部位显示得更加清晰，系统引入了各种数学方法以及变换手段，得到人们需要的重点部分清晰，无用部分削弱的优点。对于图像的处理具体包括灰度修正、图像平滑、噪声去除、图像边缘增强等等。同时，通过对图像信息的整理、分析、归纳等方法，在图像中抽取可以反映图像本质，判定图像类型的特征向量，进而判断出图像的状态以及具体形状，得到监测最终结果。
3.2雷达模块的设计
利用雷达技术原理，进行雷达模块软件算法设计。雷达测距模块采用 IVS-163 型雷达传感器，通过 I2C 接口与中心控制模块 DPU 相连，对 DPU 控制模块发出的命令进行响应。首先装置进行初始化，启动雷达传感器。如果雷达监测到外物入侵，为防止误报以及鸟类干扰，系统自动开启延时装置，如果监测到入侵时间持续超过 5s，则系统启动视频对现场拍照，并启动报警装置进行报警。
3.3信息传输模块
数据接口：在与外界系统进行交互过程中，防外力破坏系统可以通过协议通讯进行交互，系统可支持电力行业常规的传输，如 IEC61850、IEC103、IEC104、CDT 协议，亦可以根据不同系统的实际需要，双方协商交互协议与通讯渠道。据文件：防外力破坏系统可将分析图片和分析文字以文件的形式存放至制定目录，其中报警文字可以自由定制存放形式。GPRS 信息传输模块综合里用 GPRS 技术与 Internet 技术，将前端监控平台采集的数据信息远距离传输到监控中心。本系统采用 LQ1000 GPRS DTU 模块作为信息传输模块，该芯片可以直接将 TCP 协议打包，并传输至监控中心。GPRS 模块与监控中心之间的链接是通过 TCP/IP 协议进行连接的。在系统通过GPRS 上网时，无线网络运行商会自动分配一个 IP，次 IP 可以向主机发出请求，之后主机通过端口，调用侦听函数，此时主机与分机就通过 GPRS 建立起了连接。
结束语
输电线路防外力破坏技术可以对输电线路自身以及周边状况进行实时监测，便于值班人员实时了解现场状况；可以对现场出现的入侵行为迅速进行现场报警，震慑违法违规行为，起到及时制止的作用。对地监测雷达可以有效测量出经过监视区域物体的高度和移动速度，以此来判定外力入侵的物体类型同时通过短信等方式及时通知工作人员，及时处理现场情况，防止输电线路遭受破坏。
参考文献:
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[2] 肖杰，黄新波. 输电线路雷达防外力破坏的在线监测[J]. 西安工程大学学报，2016，30(1)：70-85.
申家琪身份证号码：13018319931012XXXX
论文作者:申家琪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
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