基于無人機點云圖像深度學習的架空輸電線路樹障清理預測研究
——評《輸電線路故障電壓行波定位與保護技術》

劉主光,諸加榮,應偉俊,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.溫州圖盛控股集團有限公司;3.福建農林大學機電工程學院;4.福建天巡通航科技有限公司)

為了能夠穩定、持續地為人們生產、生活提供電力能源,就必須保證輸電線路的運行安全。樹障是當前輸電線路故障發生的關鍵因素,提前發現樹障隱患、解決樹木對線路的影響問題是當前電力巡檢人員需要關注的重點問題。目前,許多地區電力巡檢模式逐漸向著智能化方向轉變,無人機巡檢逐漸應用于架空輸電線路的巡檢當中。在巡檢過程中,利用無人機操作方便、體積小、速度快、成本低的特點,巡檢人員能夠大大降低工作難度,實現快速清理樹障隱患的目的。現在,我國智慧電網建設也要求巡檢工作向著人機協同的方面轉變。

李澤文等著、科學出版社出版的《輸電線路故障電壓行波定位與保護技術》是一本專門介紹輸電線路故障判斷與保護的書籍。該書針對廣域電網故障行波檢測、網絡定位和同步時鐘等關鍵理論技術展開了深入研究,通過對實際問題進行分析,構建了基于電壓行波的廣域電網故障保護與定位理論體系。該體系不僅突破了互感器信號傳變的非線性與帶寬局限,還論述了時空多尺度故障信息深層挖掘技術,實現了對線路故障多特征量提取。其次,提出了故障行波定位同步時鐘誤差在線監測與修正的方法,通過天地網三源互補授時的分布自治式廣域時間同步技術,實現了對故障信號的廣域同步測量。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態干擾辨識、波速在線測量和定位裝置的優化配置方法,顯著提高了故障定位精度和可靠性。

該書分為8個章節,第一章為緒論,概述了輸電線路的故障行波問題,闡述了相關保護技術發展的歷程;第二章,對電網故障行波傳播特性進行了深入分析,對故障行波的產生與傳播、影響行波在電網中傳播的主要因素、電網故障行波傳播分析等問題進行了深入研究;第三章,介紹了電網故障行波提取的主要問題,對互感器的行波傳播特性分析的問題、 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行了論述;第四章,介紹了輸電線路中電網故障行波的分析與辨識方法,如基于小波分析的行波波頭檢測、基于希爾伯特-黃算法的行波波頭檢測、基于Kalman濾波算法的行波波頭檢測等;第五章,對點位故障行波的反演技術進行了研究,論述了行波傳感器特性測試與建模問題,提出了一些反演技術,如基于SR-D算法的行波反演、基于Tikhonov正則化的行波反演、EMD結合維納濾波的行波反演等;第六章,介紹了電網廣域時鐘同步技術的相關問題;第七章,解答了電網故障行波定位方法,如通過行波定位網絡的構建,對電網拓撲結構圖進行簡化處理,對故障行波進行定位,還提出了網絡簡化方法應用于實際網絡的方式;第八章,對電網故障行波保護方法進行了研究。

我國國土面積遼闊,高壓輸電線路輸送距離長,輸電線路多暴露在曠野,發生故障后難以及時進行處理,并且,城市輸電線路也易發生故障。在日常的輸電線路故障排查與處理中,大多數故障點通常由巡線人員沿線路查找,查巡時間長,定位困難;故障如果不能及時清除,易導致多重故障,引發大面積停電,在冰災、地震、臺風等情況下,嚴重危及電網運行,影響社會穩定。在此情況下,利用無人機進行巡檢,以人機協同的方式進行故障排查與處理,能夠大大降低故障點排查難度,并且能夠在巡查中第一時間發現樹障等問題,及時進行清障處理,避免發生輸電線路故障。

基于無人機點云圖像深度學習的架空輸電線路樹障清理預測技術不同于傳統的衛星或航空拍攝測量,無人機能夠在傾斜角度對樹障問題進行多角度拍攝,并根據圖像處理系統、數據系統、坐標系的精確計算,對樹障進行定位、三維還原,幫助巡檢人員了解樹障問題的實際情況。在無人機巡檢的過程中,無人機的控制系統是智能化、自動化的。許多無人機已經能夠實現多場景、自動化巡檢,人工操作難度直線下降,巡檢作業的安全風險大大降低。其次,基于無人機點云圖像深度學習的架空輸電線路樹障清理預測技術是以無人機智能控制算法為核心,根據實際巡檢的需求,內置手動飛行、樹障巡視、通道精細化巡視、正攝傾斜攝影等智能學習系統,在滿足不同應用場景的數據采集需求的同時,主動學習、精準測算,對可見光的樹障進行智能分析,實現輸電線路無人機巡檢數據的智能化分析。

《輸電線路故障電壓行波定位與保護技術》一書內容豐富,專業性強。作者在分析輸電線路故障分析的過程中,對相關技術進行了深入探究,為無人機點云圖像深度學習的架空輸電線路樹障清理預測技術的發展提供了理論基礎,也為我國輸電線路的安全運行提供了保障。