基于無(wú)人機(jī)點(diǎn)云圖像深度學(xué)習(xí)的架空輸電線路樹(shù)障清理預(yù)測(cè)研究
——評(píng)《輸電線路故障電壓行波定位與保護(hù)技術(shù)》

劉主光,諸加榮,應(yīng)偉俊,劉 浩,許 濤

(1.浙江圖盛輸變電工程有限公司溫州科技分公司;2.溫州圖盛控股集團(tuán)有限公司;3.福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;4.福建天巡通航科技有限公司)

為了能夠穩(wěn)定、持續(xù)地為人們生產(chǎn)、生活提供電力能源,就必須保證輸電線路的運(yùn)行安全。樹(shù)障是當(dāng)前輸電線路故障發(fā)生的關(guān)鍵因素,提前發(fā)現(xiàn)樹(shù)障隱患、解決樹(shù)木對(duì)線路的影響問(wèn)題是當(dāng)前電力巡檢人員需要關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。目前,許多地區(qū)電力巡檢模式逐漸向著智能化方向轉(zhuǎn)變,無(wú)人機(jī)巡檢逐漸應(yīng)用于架空輸電線路的巡檢當(dāng)中。在巡檢過(guò)程中,利用無(wú)人機(jī)操作方便、體積小、速度快、成本低的特點(diǎn),巡檢人員能夠大大降低工作難度,實(shí)現(xiàn)快速清理樹(shù)障隱患的目的?，F(xiàn)在,我國(guó)智慧電網(wǎng)建設(shè)也要求巡檢工作向著人機(jī)協(xié)同的方面轉(zhuǎn)變。

李澤文等著、科學(xué)出版社出版的《輸電線路故障電壓行波定位與保護(hù)技術(shù)》是一本專(zhuān)門(mén)介紹輸電線路故障判斷與保護(hù)的書(shū)籍。該書(shū)針對(duì)廣域電網(wǎng)故障行波檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)定位和同步時(shí)鐘等關(guān)鍵理論技術(shù)展開(kāi)了深入研究,通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析,構(gòu)建了基于電壓行波的廣域電網(wǎng)故障保護(hù)與定位理論體系。該體系不僅突破了互感器信號(hào)傳變的非線性與帶寬局限,還論述了時(shí)空多尺度故障信息深層挖掘技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)線路故障多特征量提取。其次,提出了故障行波定位同步時(shí)鐘誤差在線監(jiān)測(cè)與修正的方法,通過(guò)天地網(wǎng)三源互補(bǔ)授時(shí)的分布自治式廣域時(shí)間同步技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障信號(hào)的廣域同步測(cè)量。最后,作者還分析了突破單元式行波故障定位模式,提出了多信息融合動(dòng)態(tài)干擾辨識(shí)、波速在線測(cè)量和定位裝置的優(yōu)化配置方法,顯著提高了故障定位精度和可靠性。

該書(shū)分為8個(gè)章節(jié),第一章為緒論,概述了輸電線路的故障行波問(wèn)題,闡述了相關(guān)保護(hù)技術(shù)發(fā)展的歷程;第二章,對(duì)電網(wǎng)故障行波傳播特性進(jìn)行了深入分析,對(duì)故障行波的產(chǎn)生與傳播、影響行波在電網(wǎng)中傳播的主要因素、電網(wǎng)故障行波傳播分析等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究;第三章,介紹了電網(wǎng)故障行波提取的主要問(wèn)題,對(duì)互感器的行波傳播特性分析的問(wèn)題、 CVT接地線上提取行波方法、變壓器外殼接地線上提取行波方法進(jìn)行了論述;第四章,介紹了輸電線路中電網(wǎng)故障行波的分析與辨識(shí)方法,如基于小波分析的行波波頭檢測(cè)、基于希爾伯特-黃算法的行波波頭檢測(cè)、基于Kalman濾波算法的行波波頭檢測(cè)等;第五章,對(duì)點(diǎn)位故障行波的反演技術(shù)進(jìn)行了研究,論述了行波傳感器特性測(cè)試與建模問(wèn)題,提出了一些反演技術(shù),如基于SR-D算法的行波反演、基于Tikhonov正則化的行波反演、EMD結(jié)合維納濾波的行波反演等;第六章,介紹了電網(wǎng)廣域時(shí)鐘同步技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題;第七章,解答了電網(wǎng)故障行波定位方法,如通過(guò)行波定位網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,對(duì)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,對(duì)故障行波進(jìn)行定位,還提出了網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化方法應(yīng)用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的方式;第八章,對(duì)電網(wǎng)故障行波保護(hù)方法進(jìn)行了研究。

我國(guó)國(guó)土面積遼闊,高壓輸電線路輸送距離長(zhǎng),輸電線路多暴露在曠野,發(fā)生故障后難以及時(shí)進(jìn)行處理,并且,城市輸電線路也易發(fā)生故障。在日常的輸電線路故障排查與處理中,大多數(shù)故障點(diǎn)通常由巡線人員沿線路查找,查巡時(shí)間長(zhǎng),定位困難;故障如果不能及時(shí)清除,易導(dǎo)致多重故障,引發(fā)大面積停電,在冰災(zāi)、地震、臺(tái)風(fēng)等情況下,嚴(yán)重危及電網(wǎng)運(yùn)行,影響社會(huì)穩(wěn)定。在此情況下,利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢,以人機(jī)協(xié)同的方式進(jìn)行故障排查與處理,能夠大大降低故障點(diǎn)排查難度,并且能夠在巡查中第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)樹(shù)障等問(wèn)題,及時(shí)進(jìn)行清障處理,避免發(fā)生輸電線路故障。

基于無(wú)人機(jī)點(diǎn)云圖像深度學(xué)習(xí)的架空輸電線路樹(shù)障清理預(yù)測(cè)技術(shù)不同于傳統(tǒng)的衛(wèi)星或航空拍攝測(cè)量,無(wú)人機(jī)能夠在傾斜角度對(duì)樹(shù)障問(wèn)題進(jìn)行多角度拍攝,并根據(jù)圖像處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、坐標(biāo)系的精確計(jì)算,對(duì)樹(shù)障進(jìn)行定位、三維還原,幫助巡檢人員了解樹(shù)障問(wèn)題的實(shí)際情況。在無(wú)人機(jī)巡檢的過(guò)程中,無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)是智能化、自動(dòng)化的。許多無(wú)人機(jī)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)多場(chǎng)景、自動(dòng)化巡檢,人工操作難度直線下降,巡檢作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。其次,基于無(wú)人機(jī)點(diǎn)云圖像深度學(xué)習(xí)的架空輸電線路樹(shù)障清理預(yù)測(cè)技術(shù)是以無(wú)人機(jī)智能控制算法為核心,根據(jù)實(shí)際巡檢的需求,內(nèi)置手動(dòng)飛行、樹(shù)障巡視、通道精細(xì)化巡視、正攝傾斜攝影等智能學(xué)習(xí)系統(tǒng),在滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)據(jù)采集需求的同時(shí),主動(dòng)學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)測(cè)算,對(duì)可見(jiàn)光的樹(shù)障進(jìn)行智能分析,實(shí)現(xiàn)輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢數(shù)據(jù)的智能化分析。

《輸電線路故障電壓行波定位與保護(hù)技術(shù)》一書(shū)內(nèi)容豐富,專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)。作者在分析輸電線路故障分析的過(guò)程中,對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入探究,為無(wú)人機(jī)點(diǎn)云圖像深度學(xué)習(xí)的架空輸電線路樹(shù)障清理預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ),也為我國(guó)輸電線路的安全運(yùn)行提供了保障。