陸佳政，吳傳平，楊 莉，張紅先，劉 毓，徐勛建

?

輸電線路山火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

陸佳政，吳傳平，楊 莉，張紅先，劉 毓，徐勛建

（國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，國家電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備防冰減災(zāi)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410007）

研發(fā)了輸電線路山火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)并成功應(yīng)用于多省市跨區(qū)電網(wǎng)線路。介紹了火點(diǎn)監(jiān)測基本原理，給出了基于衛(wèi)星遙感的輸電線路山火監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)硬件和軟件架構(gòu)及其組成功能。為提高火點(diǎn)判識準(zhǔn)確度，提出一種火點(diǎn)判斷閾值自適應(yīng)算法；提出了火點(diǎn)與桿塔距離優(yōu)化算法，減少桿塔距離計(jì)算量。研制的輸電線路山火監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)成功應(yīng)用于多省市跨區(qū)電網(wǎng)。應(yīng)用結(jié)果表明，研制的輸電線路大范圍山火監(jiān)測系統(tǒng)能準(zhǔn)確有效地監(jiān)測輸電線路山火并及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，有利于提高電網(wǎng)抵御山火災(zāi)害能力。

輸電線路；山火監(jiān)測；山火預(yù)警；火點(diǎn)判識；衛(wèi)星遙感

0 引言

近年來，受工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活習(xí)俗影響，輸電線路因山火跳閘事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2011年，南方某省110 kV及以上的輸電線路因山火跳閘次數(shù)達(dá)43條次；2012年清明期間，華中地區(qū)山火頻發(fā)導(dǎo)致多起500 kV交流線路故障停運(yùn)事故；2013年3月上旬，多省份發(fā)生了較大范圍山火，導(dǎo)致多條跨區(qū)線路發(fā)生異常。山火已成為威脅輸電線路安全運(yùn)行最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。因此，迫切需要對輸電線路山火采取有效的監(jiān)測，提前發(fā)布山火預(yù)警，提高山火災(zāi)害防控能力。

已有的輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)主要針對輸電線路覆冰、污穢、設(shè)備故障等，不能監(jiān)測到輸電線路附近山火。在輸電線路山火對線路造成跳閘的機(jī)理研究方面，國內(nèi)部分學(xué)者進(jìn)行了深入研究。而在輸電線路山火監(jiān)測預(yù)警方面，少有文獻(xiàn)涉及。進(jìn)行輸電線路山火監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸電線路山火動態(tài)，可以及時(shí)處置和防范山火擴(kuò)大而對線路造成嚴(yán)重影響，具有重要的實(shí)際意義。在森林火災(zāi)監(jiān)測方面，林業(yè)和氣象部門比較關(guān)注，氣象部門開展了天氣雷達(dá)進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測的研究和應(yīng)用；林業(yè)部門采用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)來監(jiān)測林火并成功應(yīng)用。衛(wèi)星數(shù)據(jù)來源主要有中分辨率成像光譜儀（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer，MODIS）系列、改進(jìn)的甚高分辨率輻射儀（Advanced Very High Resolution Radiometer，AVHRR）系列，F(xiàn)Y（風(fēng)云）系列等。部分學(xué)者對MODIS、AVHRR系列衛(wèi)星遙感監(jiān)測林火的火點(diǎn)識別原理和方法進(jìn)行了研究。然而，輸電線路山火與林火存在區(qū)別，森林火點(diǎn)一般為大規(guī)模的林火，而小規(guī)模的雜草火或小灌木火就能引起輸電線路跳閘；此外，林火監(jiān)測沒有結(jié)合輸電線路。林業(yè)部門火災(zāi)監(jiān)測不能滿足電力系統(tǒng)的需求。傳統(tǒng)的輸電線路山火監(jiān)測依靠人工巡視，勞動強(qiáng)度大，且視野有限、監(jiān)測不及時(shí)，效率低。

為了實(shí)現(xiàn)大范圍的輸電線路山火集中監(jiān)測，研制了基于衛(wèi)星遙感的輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)。介紹了火點(diǎn)監(jiān)測的基本原理，設(shè)計(jì)基于衛(wèi)星遙感的輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)硬件和軟件架構(gòu)，開發(fā)了輸電線路山火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。為提高火點(diǎn)判識準(zhǔn)確度，提出一種火點(diǎn)判斷閾值自適應(yīng)算法；并提出一種基于數(shù)據(jù)庫引擎和網(wǎng)格索引的火點(diǎn)最近桿塔距離優(yōu)化算法，避免火點(diǎn)與桿塔距離的海量計(jì)算。成功應(yīng)用于電網(wǎng)進(jìn)行山火監(jiān)測預(yù)警，應(yīng)用效果良好。

1 火點(diǎn)監(jiān)測原理

1.1 火點(diǎn)判識原理

根據(jù)適用于絕對黑體的普朗克公式，可推導(dǎo)亮度溫度計(jì)算公式：

式中：為真空中的光速；是玻爾茲曼常數(shù)，1.38×10J/K；為普朗克常數(shù)，6.63×10J·S；為輻射出射度。

1.2 衛(wèi)星介紹

本文開發(fā)的輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)基于具有山火監(jiān)測功能的極軌衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)，為AVHRR和MODIS兩種極軌氣象衛(wèi)星。

（1）基于AVHRR的極軌氣象衛(wèi)星

本系統(tǒng)采用AVHRR極軌氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)來源于美國的NOAA系列。AVHRR為五個(gè)探測通道的掃描輻射計(jì)，目前運(yùn)行的有NOAA16、17和18。衛(wèi)星各通道、波段和相應(yīng)功能如表1所示。AVHRR輻射計(jì)星下點(diǎn)的分辨率為1.1 km，探測溫度的動態(tài)范圍為190~330 K。在地表常溫下，AVHRR圖像中相鄰像素的輻射率，通道CH3、CH4和CH5相差都不大。但當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)火點(diǎn)等高溫目標(biāo)時(shí)，即使這個(gè)火點(diǎn)的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于像素分辨率，由于高溫目標(biāo)在CH3的輻射值大大高于周圍背景像素的輻射值，因而在CH3上包含火點(diǎn)的像素與周圍像素產(chǎn)生明顯反差，而對于CH4和CH5，相鄰像素的反差很小，這樣易于區(qū)別出火點(diǎn)。

表1 AVHRR部分光譜通道特性

（2）基于MODIS的極軌氣象衛(wèi)星

本系統(tǒng)接受的基于MODIS極軌衛(wèi)星主要有美國的TERRA和AQUA系列衛(wèi)星，均搭載了MODIS傳感器。MODIS傳感器有36個(gè)通道，光譜范圍寬，從0.4~14.4全光譜覆蓋；同時(shí)多通道觀測大大增強(qiáng)了對地球復(fù)雜系統(tǒng)的觀測能力和對地表類型的認(rèn)識能力。MODIS傳感器用來識別火點(diǎn)的通道CH21、CH22和CH23的空間分辨率為1 km。掃描寬度達(dá)到2 330 km。每日可全覆蓋、多頻次觀測。對多種突發(fā)性、快速變化的自然災(zāi)害有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測能力。

因上述衛(wèi)星過境時(shí)間不同，可相互驗(yàn)證不同衛(wèi)星數(shù)據(jù)對同一火點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測的準(zhǔn)確性，并可持續(xù)跟蹤火情。

2 輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理

輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)硬件由衛(wèi)星接收裝置、前端接收服務(wù)器、后端應(yīng)用服務(wù)器和山火預(yù)警服務(wù)器組成。衛(wèi)星通過紅外遙感傳感器獲取地面溫度數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給地面衛(wèi)星接收裝置。衛(wèi)星接收裝置將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，進(jìn)行圖片預(yù)處理，再將圖片傳輸給后端火點(diǎn)判識與預(yù)警服務(wù)器，進(jìn)行火點(diǎn)的判識與線路告警計(jì)算。最后將監(jiān)測與預(yù)警信息發(fā)布給輸電線路運(yùn)行維護(hù)單位，進(jìn)行山火應(yīng)急處置。

前端接收服務(wù)器主要進(jìn)行快視、投影和傳輸。快視即將獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示為包含經(jīng)緯度信息的原始衛(wèi)星云圖。投影是將獲得的衛(wèi)星圖片投影到監(jiān)測目標(biāo)地理范圍。后端應(yīng)用服務(wù)器是山火監(jiān)測的核心，主要進(jìn)行圖像處理、與其他資料融合疊加和山火判識等，可同時(shí)處理多顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)。圖像處理環(huán)節(jié)將圖片進(jìn)行過濾（去除斑點(diǎn)、濾波、銳化等）、幾何變換（快速傅立葉變換、離散余弦變換、沃爾什變換等）、點(diǎn)運(yùn)算（線性變換、閾值變換、灰度均衡等）、顏色處理（顏色調(diào)整、灰度化、反色）等一系列處理，消除各種干擾因素，以便于火點(diǎn)判識。經(jīng)處理后的圖片可以疊加地理信息，經(jīng)火點(diǎn)判識處理后，得到火點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)及其地理信息。山火預(yù)警服務(wù)器將接收的火點(diǎn)信息導(dǎo)入包含地理和線路桿塔信息的預(yù)警系統(tǒng)，計(jì)算火點(diǎn)與線路距離，給出告警結(jié)果，并將告警進(jìn)行發(fā)布。山火預(yù)警信息具有信息存儲、歷史查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能。

圖1 山火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)軟件流程

系統(tǒng)軟件處理流程如圖2所示。首先根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行軌道預(yù)測衛(wèi)星過境的時(shí)間，然后進(jìn)行衛(wèi)星資料的實(shí)時(shí)接收和顯示，并將衛(wèi)星圖片進(jìn)行投影到目標(biāo)監(jiān)視區(qū)域，接著進(jìn)行消噪、圖像增強(qiáng)等預(yù)處理，提高圖片的質(zhì)量，使之滿足山火識別系統(tǒng)的要求。然后進(jìn)行火點(diǎn)判識。經(jīng)過火點(diǎn)識別之后，可獲得實(shí)時(shí)的山火火點(diǎn)信息，包括火點(diǎn)的經(jīng)緯度、實(shí)時(shí)火點(diǎn)圖等，其中火點(diǎn)的經(jīng)、緯度信息存儲到數(shù)據(jù)庫中。再將火點(diǎn)信息與輸電線路結(jié)合，計(jì)算火點(diǎn)與線路桿塔距離，最后通過短信信息平臺將山火監(jiān)測信息實(shí)時(shí)群發(fā)給現(xiàn)場線路運(yùn)維人員。

圖2 系統(tǒng)軟件整體流程圖

3 火點(diǎn)識別算法

3.1火點(diǎn)判識模型

根據(jù)山火燃燒時(shí)亮溫異常高，輻射能力大的特點(diǎn)，同時(shí)燃燒象元同周圍象元的亮溫差值較大，提出了火點(diǎn)的判斷模型：

傳統(tǒng)的火點(diǎn)判識方法采用固定的火點(diǎn)判斷閾值對各地區(qū)的火點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一判識。應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，此方法未考慮各地區(qū)差異、季節(jié)性差異等，容易造成火點(diǎn)誤判或漏判。為解決此問題，提出一種基于地面氣溫的火點(diǎn)判斷閾值動態(tài)計(jì)算方法，根據(jù)不同地區(qū)的地面實(shí)時(shí)氣溫和不同月份等對火點(diǎn)判識判斷閾值進(jìn)行動態(tài)計(jì)算，從而進(jìn)行火點(diǎn)判識。

所提算法考慮不同季節(jié)和地表溫度對于地面物體的發(fā)射率特征對亮溫造成的影響，結(jié)合地面的環(huán)境溫度、季節(jié)特性，建立動態(tài)判斷閾值函數(shù)，用動態(tài)判斷閾值函數(shù)代替固定閾值進(jìn)行火點(diǎn)判識，提出火點(diǎn)判斷閾值的自適應(yīng)算法，從而提高火點(diǎn)監(jiān)測的準(zhǔn)確性。自適應(yīng)算法的步驟如下：

① 選擇經(jīng)過火點(diǎn)驗(yàn)證的地區(qū)（以地級市為單位）歷史火點(diǎn)判斷閾值。

② 計(jì)算歷史火點(diǎn)判斷閾值與當(dāng)時(shí)地面平均溫度、最高溫度、最低溫度的相關(guān)性，選擇重要的影響因子。

③ 建立監(jiān)測月份、相關(guān)性強(qiáng)的重要影響因子與歷史判斷閾值之間的數(shù)學(xué)函數(shù)。

④按照最小二乘法的原則，采用粒子群優(yōu)化算法（Particle Swarm Optimization algorithm，PSO）對判斷閾值的函數(shù)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，確定判斷閾值的數(shù)學(xué)模型。

PSO算法中用粒子對應(yīng)尋優(yōu)問題的可行解，每個(gè)粒子都有一個(gè)自己的位置和速度，用于決定優(yōu)化的方向和距離，還有一個(gè)由被優(yōu)化的函數(shù)決定的適應(yīng)值，用來衡量粒子的優(yōu)劣。

⑤根據(jù)建立的判斷閾值計(jì)算模型，結(jié)合監(jiān)測時(shí)間、監(jiān)測地面實(shí)況溫度計(jì)算出獲取的監(jiān)測衛(wèi)星數(shù)據(jù)對應(yīng)的火點(diǎn)判斷閾值，實(shí)現(xiàn)動態(tài)判斷閾值的計(jì)算。

4 線路桿塔與火點(diǎn)距離優(yōu)化算法

輸電線路桿塔數(shù)量眾多，多達(dá)數(shù)十萬基，在出現(xiàn)大范圍山火，火點(diǎn)數(shù)多達(dá)數(shù)百個(gè)時(shí)，如進(jìn)行遍歷搜索，則計(jì)算火點(diǎn)與輸電線路距離費(fèi)時(shí)非常長，且嚴(yán)重影響到服務(wù)器的工作效率。本文提出一種基于數(shù)據(jù)庫引擎和網(wǎng)格索引的火點(diǎn)最近桿塔距離優(yōu)化算法，如圖3所示。通過在數(shù)據(jù)庫引擎端將地圖區(qū)域網(wǎng)格化，優(yōu)先搜索火點(diǎn)所在網(wǎng)格內(nèi)的最近桿塔，如未找到則擴(kuò)展至臨近網(wǎng)格，直至找到離火點(diǎn)最近的桿塔，實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算火點(diǎn)與輸電線路距離，當(dāng)距離小于門檻值時(shí)，及時(shí)發(fā)布輸電線路山火告警信息，指導(dǎo)線路運(yùn)維人員盡快趕赴現(xiàn)場處置輸電線路山火。

圖3 火點(diǎn)與桿塔距離計(jì)算方法示意圖

方法如下：

①在數(shù)據(jù)庫引擎端，建立起線路桿塔分布區(qū)域，整個(gè)區(qū)域被劃分為大小相等的若干塊網(wǎng)格。

②導(dǎo)入火點(diǎn)信息表時(shí)，在火點(diǎn)信息表上建立一條結(jié)構(gòu)化查詢語言（Structured Query Language，SQL）查詢的觸發(fā)器，該觸發(fā)器查詢各個(gè)火點(diǎn)所屬的桿塔區(qū)域網(wǎng)格，若火點(diǎn)所屬的網(wǎng)格四周無桿塔分布，則以該網(wǎng)格為中心向四周逐層擴(kuò)大單元格，直到在擴(kuò)展區(qū)域內(nèi)尋找到周圍桿塔。

③采用球面距離計(jì)算公式

（6）

④依據(jù)火點(diǎn)與最近桿塔的距離滿足的告警級別，并形成告警信息并發(fā)布。線路告警一、二、三級距離范圍設(shè)定為

5 系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)成功應(yīng)用于國家電網(wǎng)湖南、湖北、四川、安徽等11省市跨區(qū)輸電線路的山火監(jiān)測與預(yù)警工作。2013年初清明節(jié)期間，4月1日至4月17日，共監(jiān)測到869個(gè)火點(diǎn)，其中跨區(qū)電網(wǎng)輸電線路山火一級告警29個(gè)，27個(gè)得到驗(yàn)證確有山火。如4月2日上午11時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)測到安徽銅陵地區(qū)朱桂2882線24#東南側(cè)422 m處有一級告警火點(diǎn)，火點(diǎn)亮溫值為329，高于火點(diǎn)判斷閾值320，如圖4（a）、（b）所示。經(jīng)安徽電力公司線路運(yùn)維人員現(xiàn)場驗(yàn)證，朱桂2882線24#東南側(cè)約500 m處確有山火發(fā)生，線路轉(zhuǎn)冷備用狀態(tài)。4月2日15時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)測到湖北省電力公司磁永線181#桿塔西側(cè)952 m處發(fā)生一級告警山火，火點(diǎn)亮溫值為330，高于火點(diǎn)判斷閾值321，如圖4（c）、（d）所示。經(jīng)現(xiàn)場人員核實(shí)，磁永線181#桿塔西側(cè)約1 000 m處確實(shí)發(fā)生山火；4月13日9時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)測到咸夢II回湖北段34#桿塔西南側(cè)965 m處發(fā)生山火一級告警，火點(diǎn)亮溫值為328，高于火點(diǎn)判斷閾值322，如圖4（e）、（f）所示。經(jīng)現(xiàn)場人員核實(shí)現(xiàn)場確有山火，火場面積較大。現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明系統(tǒng)能有效監(jiān)測到較大地理區(qū)域范圍的山火，及時(shí)對輸電線路進(jìn)行山火預(yù)警。

圖4 山火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用

表2 跨區(qū)電網(wǎng)線路山火告警部分桿塔列表

6 結(jié)論

（1）設(shè)計(jì)了基于衛(wèi)星遙感的輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)硬件和軟件架構(gòu)，并開發(fā)了輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)。

（2）提出了火點(diǎn)判斷閾值自適應(yīng)算法，實(shí)現(xiàn)火點(diǎn)閾值動態(tài)計(jì)算，提高火點(diǎn)判別的準(zhǔn)確度；提出基于數(shù)據(jù)庫引擎和網(wǎng)格索引的火點(diǎn)最近桿塔距離優(yōu)化算法，減少了火點(diǎn)與桿塔距離計(jì)算量，縮短了預(yù)警計(jì)算時(shí)間。

（3）開發(fā)的輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)成功應(yīng)用于工程實(shí)際，成功監(jiān)測到輸電線路現(xiàn)場山火，經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證，監(jiān)測準(zhǔn)確度高。

[1] 胡軍, 劉登遠(yuǎn), 劉俊, 等. 咸寧輸電線路防山火跳閘措施分析[J]. 湖北電力, 2011, 35(5): 29-30.

HU Jun, LIU Deng-yuan, LIU Jun, et al. Analysis of fire prevention trip measures of Xianning power transmission line[J]. Hubei Electric Power, 2011, 35(5): 29-30.

[2] 黃樂, 舒雙焰. 南方電網(wǎng)2010年第一季度線路山火跳閘情況分析[J]. 廣東電力, 2011, 24(3): 95-97.

HUANG Le, SHU Shuang-yan. Analysis on fault trips caused by forest fire in CSG in the First Quarter of Year 2010[J]. Guangdong Electric Power, 2011, 24(3): 95-97.

[3] 吳田, 阮江軍, 張?jiān)? 等. 輸電線路因山火跳閘事故統(tǒng)計(jì)特性與識別分析[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2012, 40(10): 138-148.

WU Tian, RUAN Jiang-jun, ZHANG Yun, et al. Study on the statistic characteristics and identification of AC transmission line trips induced by forest fires[J]. Power System Protection and Control, 2012, 40(10): 138-148.

[4] 胡湘, 陸佳政, 曾祥君, 等. 輸電線路山火跳閘原因分析及其防治措施探討[J]. 電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào), 2010, 25(2): 73-78.

HU Xiang, LU Jia-zheng, ZENG Xiang-jun, et al. Analysis on transmission line trip caused by mountain fire and discussion on tripping preventing measures[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2010, 25(2): 73-78.

[5] 陸佳政, 張紅先, 方針, 等. 湖南電力系統(tǒng)冰災(zāi)監(jiān)測結(jié)果及其分析[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2009, 37(12): 99-105.

LU Jia-zheng, ZHANG Hong-xian, FANG Zhen, et al. Result and its analysis of ice disaster monitoring of Hunan power system[J]. Power Svstem Protection and Control, 2009, 37(12): 99-105.

[6] 陳金熠, 范春菊, 胡天強(qiáng), 等. 考慮架空輸電線路狀態(tài)的線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2012, 40(15): 93-98.

CHEN Jin-yi, FAN Chun-ju, HU Tian-qiang, et al. Study on monitoring system of transmission line icing considering the state of overhead transmission lines[J]. Power System Protection and Control, 2012, 40(15): 93-98.

[7] 昃萌, 廖敏. 故障電流限制器的晶閘管閥觸發(fā)與監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2010, 25(10): 191-195, 206.

ZE Meng, LIAO Min. Thyristor Triggering and Monitoring system of fault current limiter[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2010, 25(10): 191-195, 206.

[8] 熊蘭, 劉鈺, 姚樹友, 等. 污穢絕緣子紫外在線監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2010, 25(7): 186-191.

XIONG Lan, LIU Yu, YAO Shu-you, et al. Ultraviolet online monitoring system for contaminated insulators[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2010, 25(7): 186-191.

[9] 任海鵬, 劉丁, 李琦, 等. 變電站絕緣子污穢閃絡(luò)在線監(jiān)測技術(shù)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2010, 25(3): 77-81.

REN Hai-peng, LIU Ding, LI Qi, et al. Design of insulator contamination online detecting technique for substation[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2010, 25(3): 77-81.

[10] 尤飛, 陳海翔, 張林鶴, 等. 木垛火導(dǎo)致高壓輸電線路跳閘的模擬實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2011, 31(34): 192-197.

YOU Fei, CHEN Hai-xiang, ZHANG Lin-he, et al. Experimental study on flashover of high-voltage transmission lines induced by wood crib fire[J]. Proceedings of the CSEE, 2011, 31(34): 192-197.

[11] 吳田, 阮江軍, 胡毅, 等. 500 kV輸電線路的山火擊穿特性及機(jī)制研究[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2011, 31(34): 163-170.

WU Tian, RUAN Jiang-jun, HU Yi, et al. Study on forest fire induced breakdown of 500 kV transmission line in terms of characteristics and mechanism[J]. Proceedings of the CSEE, 2011, 31(34): 163-170.

[12] 吳田, 胡毅, 阮江軍, 等. 交流輸電線路模型在山火條件下的擊穿機(jī)理[J]. 高電壓技術(shù), 2011, 37(5): 1115-1122.

WU Tian, HU Yi, RUAN Jiang-jun, et al. Air gap breakdown mechanism of model AC transmission line under forest fires[J]. High Voltage Engineering, 2011, 37(5): 1115-1122.

[13] 黃克慧, 張道印, 何婧, 等. 新一代多普勒天氣雷達(dá)在林火監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 林業(yè)科技, 2007, 32(5): 33-36.

HUANG Ke-hui, ZHANG Dao-yin, HE Jing, et al. Forest fires observations by using the new Doppler weather radar[J]. Forestry Science & Technology, 2007, 32(5): 33-36.

[14] 李家國, 顧行發(fā), 余濤, 等. 澳大利亞東南部森林山火HJ衛(wèi)星遙感監(jiān)測[J]. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 36(10): 1221-1224.

LI Jia-guo, GU Xing-fa, YU Tao, et al. Detection of Australian southeast forest fire using HJ satellite[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2010, 36(10): 1221-1224.

[15] 肖利, 湯家法, 倪星航. MODIS數(shù)據(jù)監(jiān)測森林火災(zāi)方法的研究[J]. 四川測繪, 2008, 31(1): 10-13.

XIAO Li, TANG Jia-fa, NI Xing-hang. A method of identify forest fire on MODIS data[J]. Survey and Draw of Sichuan, 2008, 31(1): 10-13.

[16] 周小成, 汪小欽. MODIS林火識別算法的驗(yàn)證分析[J]. 火災(zāi)科學(xué), 2006, 15(1): 31-38.

ZHOU Xiao-cheng, WANG Xiao-qin. Validation analysis of the algorithm for identifying forest fire based on MODIS data[J]. Fire Safety Science, 2006, 15(1): 31-38.

[17] 王釗. 新一代極軌氣象衛(wèi)星FY3A-VIRR數(shù)據(jù)的地表火監(jiān)測算法研究與評價(jià)[J]. 火災(zāi)科學(xué), 2011, 20(3): 140-145.

WANG Zhao. Research and evaluation of the algorithm of land surface fire detection based on FY3-VIRR data[J]. Fire Safety Science, 2011, 20(3): 140-145.

[18] 楊珊榮, 李虎, 余濤, 等. 基于MODIS的秸稈焚燒火點(diǎn)識別原理及算法IDL實(shí)現(xiàn)[J]. 遙感應(yīng)用, 2009(2): 91-97.

YANG Shan-rong, LI Hu, YU Tao, et al. Principle of indentifying crop straw fire based on MODIS and its algorithm implementation using IDL language[J]. Remote Sense Application, 2009(2): 91-97.

[19] 付迎春, 袁修孝, 宋妍, 等. 基于MODIS影像的森林火線檢測方法[J]. 遙感學(xué)報(bào), 2009, 13(3): 535-548.

FU Ying-chun, YUAN Xiu-xiao, SONG Yan, et al. Automatic extraction of forest fire line using MODIS data by multi-spectral image gradient technique[J]. Journal of Remote Sensing, 2009, 13(3): 535-548.

[20] 趙彬, 趙文吉, 潘軍, 等. NOAA-AVHRR數(shù)據(jù)在吉林省東部林火信息提取中的應(yīng)用[J]. 國土資源遙感, 2010, 83(1): 77-80.

ZHAO Bin, ZHAO Wen-ji, PAN Jun, et al. The application of NOAA-AVHRR to forest fire detection in eastern Jilin Province[J]. Remote Sensing for Land & Resources, 2010, 83(1): 77-80.

[21] FLASSE S P, CECCATO P. A contextual algorithm for AVHRR fire detection[J]. International Journal of Remote Sensing, l996, l7(2): 419-424.

[22] 蘇和, 劉桂香. 應(yīng)用NOAA衛(wèi)星數(shù)據(jù)監(jiān)測與評估內(nèi)蒙古草原火災(zāi)的初步探討[J]. 中國草地, 1995(2): 12-14.

SU He, LIU Gui-xiang. Application of NOAA satellite data to monitor fire disaster in inner Mongolia grassland area[J]. Grassland of China, 1995(2): 12-14.

[23] CUOMO V, LASAPONARA R, TRAMUTOLI V. Evaluation of a new satellite-based method for forest fire detection[J]. International Journal of Remote Sensing, 2001, 22(9): 1799-1826.

Research and application of forest fire monitor and early-warning system for transmission line

LU Jia-zheng, WU Chuan-ping, YANG Li, ZHANG Hong-xian, LIU Yu, XU Xun-jian

(Department of Power Scientific Research of Hunan Province Power Company of State Grid, Power Transmission and Distribution Equipment Anti-Ice & Reducing-Disaster Technology Key Laboratory of State Grid Corporation, Changsha 410007, China)

The research and application of forest fire monitor and early-warning system for transmission line are discussed. The fundamental principle of fire monitor is introduced, and the structure and components of hardware and software of the monitor system are given. A self-adaption algorithm for fire judgment threshold is proposed to enhance the fire identification accuracy. And an optimization calculation method for the distance between fire and tower is presented to decrease the calculation amount. The developed forest fire monitor and early-warning system for transmission line is applied to the trans regional power transmission lines. Application results indicate the developed system can monitor the fire with high accuracy and publish the early-warning message, which is useful for the enhancement of resist ability of forest fire disaster for transmission lines.

transmission line; forest fire monitor; forest fire early-warning; fire judgment; satellite remote

TM726

A

1674-3415(2014)16-0089-07

2013-10-30；

2013-11-22

陸佳政（1969-），男，博士，高級工程師，主要從事高電壓技術(shù)、電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究；

吳傳平（1984-），男，博士，工程師，主要從事輸變電設(shè)備防冰減災(zāi)技術(shù)、電能質(zhì)量控制方面的研究。E-mail: jandom@126.com

國家電網(wǎng)公司科技攻關(guān)重大項(xiàng)目（KG10K16003）