输电线路视频监控与运行状态智能分析系统研究与应用
时间:2018-08-03      点击:

随着国民经济的快速发展,电网规模不断扩大,远距离大容量输电线路越来越多,作为电力系统输送电力的物理通道,其地域分布广泛,运行条件复杂,极易受极端天气影响,导致覆冰、舞动、绝缘子闪络等事故频发,严重影响电网安全运行和供电可靠性。特别是1998年美加大停电事故和2008年我国南方大范围冰灾,使电力行业认识到仅靠传统的检修方式无法保证输电线路的安全运行。因此对输电线路运行状态的实时监测、诊断、研究等就显得尤为重要。而研发的输电线路视频监控与运行状态智能分析系统可在确保系统稳定、设备安全、不改变线路现行规程和确保电网安全运行的前提下,实现对输电线路运行状态的实时智能可视化监控,及时对输电线路的异常运行工况进行图像采集、智能分析以及故障报警,最大限度地预防输电线路外力破坏隐患和减少输电设备的损耗,具有极大的经济和社会效益。

研发的输电线路视频监控与运行状态智能分析系统是集数字视频压缩、图像识别与分析、组合式通讯网络、新能源及低功耗应用、抗干扰、软件数据库、电磁兼容等技术为一体的高新技术产品。系统本身集成了智能视频监控前端(包括摄像机、ARM+DSP主控单元、视频/图像智能分析模块、组合式通信模块、低功耗电源模块等),利用ARM+DSP强大的双核处理功能和视频/图像智能分析模块,对输电线路导线绝缘子不规则覆冰、线下大型机械施工、塔下可疑行人、线下树木生长触线、导线覆冰舞动、绝缘子破损等视频/图像差异化智能分析算法进行了理论研究与试验分析,并采用组合式通信网络进行实时视频/图像数据传输,结合专家知识库和特定视频/图像差异化智能分析算法诊断出输电线路的异常运行工况,并将现场故障情况以报警信息的形式发给线路运维人员以便及时排除隐患,可有效解决部分线路因地势险峻难以巡检或人员疏漏引起的安全隐患问题,确保电网安全运行。

该项目主要研究内容有:(1)研究了输电线路绝缘子或导线不规则覆冰、运动目标(大型机械施工、塔下可疑行人等)、线下树木生长触线、导线覆冰舞动、绝缘子破损等现象的理论特征模型,在此基础上设计特定的视频/图像差异化智能分析算法,以实现对上述现象的智能识别以及联动报警,并且建立了覆冰、舞动等现象的有效数据库,进一步研究线路覆冰的形成机理;(2)研制抗电磁干扰能力强的CDMA/3G无线通信模块和OPGW有线通信模块,提出组合式通信网络,进行底层软、硬件开发,完善通信协议,提高无线数据传输的可靠性;(3)进行野外系统前端监测装置的软件设计、硬件设计以及低功耗设计,保证系统前端监测装置可以免维护长期工作;(4)编制监控中心的专家软件以及方便线路运维人员查询的手机APP软件,建立大型数据库和二次开发相应的数据库管理软件。

目前国家电网已全面安装输电线路视频监控与运行状态智能分析系统,并已成为国家智能电网建设的重要组成部分。该项目在视频/图像差异化智能分析算法、覆冰机理研究、组合式通信网络、系统可靠性设计、专家软件开发等方面取得了大量创新性成果,研发的产品设计水平处于国内领先地位,已与西安金源电气股份有限公司进行合作,借助其在输电线路在线监测领域的品牌影响和强大的销售网络将该产品成功推向全国市场,自2011起年累计销售了5447套,累计经济效益1.47亿元,近三年新增销售额9756万元,新增利润2126万元,产生巨大的经济效益和社会效益。

该项目授权发明专利10项、实用新型7项,软件著作权1项,在国内外知名期刊上发表SCI等检索论文28篇,其中SCI检索论文9篇,取得中国电力科学研究院、陕西省软件评测中心等第三方权威机构试验报告和检测报告5份,相关成果获得中国专利奖优秀奖1项,陕西省专利奖一等奖1项,陕西省优秀软件产品奖1项。