輸電線路防外破壞技術在武鋼的應用

邱軍，崔健，高巍，熊友紅

（武鋼有限公司能源環保部，湖北武漢 430081）

引言

武鋼電網現有多條110 kV與220 kV輸電線路，在廠區外圍線路途經路線上存在3個易遭外力破壞的高危區域。現3個區域均存在架空線路導線弧垂對地安全距離較小的問題，存在嚴重安全隱患，一旦有大型器械進入、作業極易造成電力事故的發生。

1 需求分析

目前武鋼對于3處隱患區域的防外破處理手段為人工巡線值班，建立輸電線路隱患臺賬，效率低下。對于上述環境下實現智能化防外破監控，可考慮采用電網輸電線路防外破技術方案，同時結合武鋼輸電線路本身特點，防外破方案要考慮具備以下特點：

（1）監控設備探測及監控范圍大。監控設備需盡可能覆蓋整個監控區域。

（2）安全隱患區域施工或作業期間可實現不中斷監控。

（3）設備的傳輸方式選擇。根據項目及監控設備自身的特點，不可能選用有線或光纜等方式傳輸，因此前端裝置需采用無線傳輸方式，根據現場信號強度情況及資費情況選擇合適的運營商。

（4）前端設備的續航及供電。前端設備需有穩定可靠的電源以保證設備的供電，由于安裝點的限制，項目僅能選擇采用太陽能光伏供電方式。為了保證設備的正常運行，設備應盡可能選用低功耗產品。同時應配套合適的運行模式以做到實用與節能之間的平衡。

（5）報警功能。前端設備一旦觸發報警可立刻上傳報警信息并現場開啟聲光報警、播報告警語音，并發送告警信息或圖像至運維人員手機上。同時也要盡可能減少誤報的發生以避免誤報過多影響系統正常使用。

（6）在防外破區域導線上需設置固定式聲光報警裝置，外破設備、物體進入該裝置報警區域，自動播放固定錄音，夜間發出警示閃光，警示勸其離開，可最大限度避免事故的發生。

2 監測方案選擇

現輸電線路防外破方案主流有激光（紅外）防外破解決方案及智能防外破分析解決方案兩種，激光防外破方案與智能防外破分析方案對比見表1。

表1 激光防外破方案與智能防外破分析方案對比

激光防外破主要是通過激光傳感器對弧垂點下方線路走廊進行全天候監控，一旦有物體越界則立刻觸發報警，以起到防范作用。智能防外破分析主要是通過對現場抓拍的圖像或視頻信號進行行為分析，一旦有物體越界、入侵則立刻觸發報警。

針對武鋼廠區周圍環境特點，擬選擇采用基于深度學習算法的智能防外破分析方案。

在防止因為違章施工等引起的人身事故方面，防外破區域導線上需設置固定式聲光報警裝置，擬選擇在每段檔距最下方導線上加裝防外破警示球。警示球采用感應取能供電，可以24 h 不間斷閃爍提醒施工作業人員注意，同時一旦有物體進入其警戒區域，立刻可播報報警語音。

3 智能防外破分析方案監測原理

智能防外破分析方案基于深度學習算法，深度學習人工智能分析防外破系統原理圖，如圖1所示。

前端裝置每天根據設置的規則定時抓拍圖像，經由前端裝置初步AI 分析后將確認有問題的圖像立刻上傳至系統后臺人工智能分析模塊進行分析，其它圖像1 次/h 定時上傳后臺自動存儲至數據庫保存，用戶可通過系統后臺查看所有抓拍圖片。

系統后臺接收到圖片后自動對圖像分類，有問題的圖像送入人工智能分析模塊進行分析。同時所有上傳的圖像（無論是否有問題）均自動存入數據庫以供用戶查看。

人工智能分析模塊基于深度學習算法。分成4個步驟進行。首先在圖像中產生若干個（不小于1 000個）候選目標區域框，再對每個候選區域框中的目標采用深度智能分析算法提取圖像視覺特征，對候選框中提取的特征采用分類器判別是否屬于某一個特定類別（如大型器械、塔吊等），最后對于屬于某一特征的候選框用回歸器進一步調整位置，從而得到最終檢測結果。

圖1 深度學習人工智能分析防外破系統原理圖

一旦確認存在入侵、進入等行為，系統立刻向前端發出指令，開啟前端聲光報警功能，播報報警信息。

防外破警示球安裝在線路導線上，通過感應取電供電。警示球示意圖如圖2 所示，通電即可長期閃爍，警示球本體為醒目的橙紅色，無論在白天還是夜晚，均清晰可見，以起到提醒、預警、預防大型設備機械靠近的作用。當有影響線路安全運行的設備靠近布防區域時，警示器檢測到后會立刻發出語音報警。

圖2 警示球示意圖

4 系統部署

（1）在能源調度中心建立輸電線路防外破監控系統后臺。

（2）在3 處隱患區域分別部署5 套固定式防外破監控系統前端裝置，共15套裝置。

（3）配備2套移動式視頻監控設備，以方便隨時對新出現的防外破重點區域進行監測。

（4）在監控區域每段線路段最下方導線上部署防外破警示球，共需12套。

5 結論

輸電線路防外破技術在武鋼的應用，使得輸電線路的巡檢方式由人工向智能轉變。隨著技術的更迭，越來越多的智能化運維手段會替代原有的人工運維方式，從而提升鋼鐵企業用電的可靠性。