摘要：我国电力线路覆盖范围广、穿越区域地形复杂并且自然环境恶劣。电力线路、杆塔长期在野外暴露，加上机械张力、材料老化等外界因素影响，容易发生线路断股、绝缘子破损及发热、线路走廊安全距离不足等安全隐患，如不及时发现并处理，可能会导致严重事故。电力部门每年都要花费巨大的人力和物力资源进行巡线工作，以便掌握线路的运行状况，及时排除线路的潜在隐患。如果在输电线路发生故障后，能快速、准确地排除故障，不但能提高电力系统运行的可靠性，而且还可以减少因为停电而造成的巨大损失。
关键词：电力线路；故障；精确定位
目前无人机巡线已成为巡线领域的一种有效手段，对无人机系统的故障识别和定位研究代表了目前的研究趋势。图像匹配定位算法拥有良好的实时性、可靠性和可行性，但其计算量大、处理过程复杂以及对于信息匮乏的图像的准确率有待改进。坐标变换定位方法无需进行特征提取等繁琐的图像处理，通过计算即可进行精确定位，具有良好的实时性、精确性。随着机器学习、深度学习、大数据等领域的发展，为电力线巡线故障识别和精准定位提供了新方案。
1输电线路故障定位的现实意义
与交流输电相比，直流输电线路具有电网互联便捷、输送容量大且线路走廊窄等优势，被广泛运用于电能的远距离传输、分布式能源接入电网以及非同步电网互联等领域。从市场环境来看，我国各方面能源与负荷呈逆向分布，这使得高压直流输电技术具备广阔的发展空间。当前阶段，因直流输电工程的运用优势，其工程数量与发展规模程度已逐渐和交通输电工程持平。但从直流输电线路的实际运行过程来看，直流系统的故障率较高，经对运行数据分析发现，我国直流输电的可靠性指标较低。因为直流输电线路易受雷击、污秽以及数值等环境因素的影响，降低了线路的绝缘水平，易造成对地故障。直流输电线路工程建设人员应从问题角度出发，即明确高压直流输电线路故障定位分析技术运用现状的情况下，对具体的定位技术方法进行优化控制，以强化直流输电线线路的运行可靠性。
2电力电路的故障精确定位
目前基于可见光图像的电力线故障精确定位主要分为图像匹配和坐标转换两大类，下面将对定位过程中的具体方法进行简要的概述：
2.1图像匹配的定位方法
图像匹配的定位方法通常经过图像预处理、图像特征提取和图像匹配几步骤，其中主要过程就是特征提取，一般使用SIFT（ScaleInvariantFeatureTransform）算法以及改进SIFT算法实现。提出了一种改进SIFT的匹配方法，采用简单的准欧式距离作为相似度量准则按照DoG空间结构由粗至精进行匹配。通过航拍图像目标在遥感图像上的位置，结合遥感图像上的经纬度得到目标的准确位置。该方法使无人机摆脱对GPS的依赖，具有定位精度高，抗干扰性强等优点。但该算法没有得出目标最终的大地坐标，也无法满足实时性的要求。对图像预处理后进行小波分解，利用SIFT算法检测斑点特征和小波高频系数检测角点特征，并采用SIFT描述子描述特征，特征匹配后得到的两个图像变换模型进行相似性判断，以此保证配准结果的可靠性，最后解算出遥感图像目标在基准图像中的位置。采用基于侧抑制竞争的特征点检测算法对局部图像中目标特征点的检测，利用图像局部信息的配准算法，完成目标所处局部区域图像的精确配准，最终实现目标的高精度定位。
2.2坐标变换的定位方法
对于坐标变换的定位方法而言，通过机载传感器等已知信息来建立多种坐标系，再通过几何关系模型推导出目标的精确定位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过分析图像上像点与空间物标点的对应关系，建立摄像机中心、图像上的像点、海上目标3者之间几何关系模型，最终实现航拍图像对海上目标的定位。首先根据像点在像片坐标系中位置，算出像点在摄像机坐标系中的坐标，由转换矩阵求解出像点在载机机体坐标系中的坐标，再由载机机体坐标系与载机地理坐标系间的转换关系，求解出像点在载机地理坐标系中的坐标，最后根据像点与目标点之间的几何关系，求解出目标的大地坐标，完成定位。利用无人机光电系统获得实时图像信息，把目标在图像上坐标和无人机自身飞行参数结合，通过坐标变换构建出定位方程，计算出目标的大地坐标。这种算法可快速准确的定位目标，精度达到了12.68m，具有良好的实时性、精确性。依据已知的载机位置、姿态等信息，利用齐次坐标变换的方法求解配准点在大地坐标系下的投影。利用大地坐标-84坐标系模型确定匹配点的经纬度信息，将相同地理位置信息的配准点进行配准。该算法无需进行特征提取，对于无人机电力线巡线的特征点不明显的区域该算法也可进行配准，并且精度不受图像特征及文理的影响。
3优化输电线路故障定位的控制对策
3.行波故障定位
当高压直流输电线路出现运行故障，行波定位故障的初期不会对直流线路造成影响。直流输电线路系统的母线结构不会发生变化，只有一条出现且无需分辨，其他线路也不会对故障的定位操作造成影响。目前，行波故障定位的测距原理有两种，即A型单端原理与D型双端原理。但在实践故障定位控制过程中，大多选用D型，A型仅起辅助作用。具体故障定位分析过程，主要将识别波头与标定波头作为起始时刻，且对定位分析人员的专业素质要求较高。当行波波头的幅值与过渡电阻受到限制时，定位的精度与可靠性就会受到影响，进而难以确定高压直流输电线路的故障发生位置。在定位直流输电线路故障时，单一采用行波故障方法，并不能为故障定位的准确性与结果可靠性提供保证。相关人员应采用多种方法结合的故障定位操作，来进行优化控制。
3.故障分析法定位
高压直流输电线路的故障分析法，就是根据既定的参数与测量获取的电压电流进行分析计算，来确定故障点的距离。该方法运用具有简单特点，只需采用故障录波器就可实现故障定位目标。该定位方法也有两种，即单端量法与双端量法。前者，只需根据本侧信息就可实现高压直流输电线路的故障定位目标，但会对侧系统造成影响。而双端量法，虽不对侧系统带来影响，但需借助通信技术进行定位控制。此情况下，却会对数据同步与计算量控制带来影响。因此，从精度角度来看，行波故障的定位要优于故障分析法定位。在上述两种方法均存在缺陷与优点的情况下，应与高压直流输电线路工程的实际情况进行结合，以提高故障点定位的有效性控制。
结论
输电线路的故障定位工作，应从已经开展的故障定位工作情况入手，即明确行波故障定位与故障分析法运用过程存在的问题基础上，采取最具效用的措施方法，来强化故障点定位工作开展的效率。只有这样，才能使直流输电线路工程的建设优势充分发挥出来。
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论文作者:陈玉龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
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