龔其波 楊鵬星 國網(wǎng)新疆電力有限公司巴州供電公司

一、輸電線路智能巡檢系統(tǒng)需求

（一）總體需求

針對不同區(qū)段線路缺陷，擬通過“輸電線路智能巡檢系統(tǒng)”的開發(fā)，達成以下目標：一方面，設計數(shù)字化巡線方案。另一方面，建立相應的監(jiān)控、巡線以及管理平臺。輸電線路智能巡檢系統(tǒng)的構建，不但可縮短巡檢周期，優(yōu)化巡檢流程，提升巡檢效率，且可在實時監(jiān)控和傳感裝置的輔助之下，獲取更多現(xiàn)場信息，從而更加精確的識別隱匿于線路中的缺陷之處，并做好后期處理和維護工作。

（二）系統(tǒng)相關技術

（1）裝置自檢技術。一般，前端裝置主要安裝在鐵塔上，但為確保前端裝置在露天作業(yè)下仍保持運行的穩(wěn)定性，需配備更為完善和全面的功能，如，自潔凈、智能溫濕調(diào)控、自動保養(yǎng)以及智能防霧等等。若非嚴重機械故障，部分常規(guī)故障可由前端裝置還原。比如，調(diào)節(jié)裝置故障或失效，前置裝置可對該缺陷自行復核，并于備份庫調(diào)取正常配置，不影響其他參數(shù)，在優(yōu)化前端裝置穩(wěn)定性的同時，實現(xiàn)了運行維護的無人化目標。

（2）智能巡檢技術。從系統(tǒng)組成來看，智能巡視技術包含三部分，即智能識別部分、智能輸入部分、智能預警部分：①智能識別技術。智能識別技術主要是通過對圖像的大量收集和分析，并以Hough 算法數(shù)學模型為參考所開展的故障識別過程。該技術主要是運用高精度診斷模型識別現(xiàn)場圖像，未來其診斷范圍還將拓寬至多個維度[1]；②智能輸入技術。智能輸入技術所針對的作業(yè)目標為各巡線狀態(tài)和故障信息，以巡檢任務、目標區(qū)域以及設備圖像為依據(jù)，對巡線狀態(tài)和故障信息進行完整輸入，并以智能化方式對故障信息進行合理分類；③智能預警技術。對于輸電線路現(xiàn)場因無人看守或監(jiān)督不到位引起的線路故障，智能預警技術的系統(tǒng)應用能夠有效應對上述問題。例如，采用SG186 接口并按照其故障管理程序便可有效預警故障，該系統(tǒng)對運行線路故障的識別和隱患的預警主要是以分類統(tǒng)計、數(shù)學模型算法以及診斷信息為基礎。目前，常見的預警方案主要有以下幾種：a.網(wǎng)絡提醒。借助網(wǎng)絡技術進行預警信號的發(fā)送以及語音信息的上報；b.短信提醒。將預警報告在第一時間以短信形式發(fā)送至管理人員。

二、圖像智能識別分析

從輸電線路巡檢業(yè)務開展目標來看，主要是為了對長期潛藏于輸電設備的內(nèi)部缺陷和外部隱患進行有效挖掘。通過深入調(diào)查輸電設備缺陷情況發(fā)現(xiàn)，缺陷的發(fā)生主要受兩方面因素影響：一方面，外部因素。主要包括線路走廊距離不足或偷盜線路等，該部分占總缺陷的90%左右；另一方面，內(nèi)部因素。主要是導線、絕緣子、避雷器等各方面原因，盡管該部分占比較小，大約在10%左右，但仍不可忽視，特別是對于部分難以從外觀檢查發(fā)現(xiàn)的缺陷，需以高清監(jiān)測視頻系統(tǒng)進行智能識別。

（一）絕緣子缺陷識別

絕緣子缺陷識別主要針對的是外觀上較為明顯的缺陷內(nèi)容，如復合絕緣子斷串、絕緣子自爆等。具體識別過程如下：首先，明確視頻拍攝的具體維持，并對缺陷所在區(qū)域進行標記，圈定缺陷所覆蓋范圍；其次，通過圖像去噪處理，對圖像背景中的各影響因子進行徹底消除；最后，比較區(qū)域內(nèi)像素和正常狀態(tài)下圖像去內(nèi)像素的差異性，進而實現(xiàn)識別報警功能。

（二）導、地線缺陷識別

目前，在散股和斷落等故障的識別過程中，識別精準度較高的識別方法主要是導、地線缺陷識別，具體識別步驟與絕緣子缺陷識別無異[2]。但導、地線識別范圍受線路檔距影響，其范圍無法有效確定，本次研究通過對導、地線掛點狀態(tài)的有效識別，從而判斷導、地線是否存在斷落缺陷，并嘗試以掛點為前提通過導、地線弧垂懸鏈線方程，對導、地線在圖像上的范圍進行模擬，最后對該范圍內(nèi)散股或受損缺陷進行科學合理的判斷。

（三）異物懸掛識別

現(xiàn)階段，輸電線路常見的異物懸掛缺陷主要包括以下幾類：即，鳥巢、風箏、廣告幅等等，而異物懸掛識別主要是懸掛在塔頭或導、地線上的各種外飄物進行識別。由相關分析可發(fā)現(xiàn)，鳥巢和風箏是主要懸掛物，其中相較于藏于塔材中的鳥巢，風箏更易于被識別。而在視頻拍攝鳥巢時，由于鐵塔遮擋視頻圖像模糊不全，對此通過采用機器學習方法，搜集全網(wǎng)范圍內(nèi)近些年來拍攝的鳥巢圖片，以機器學習構建其鳥巢模型，借助模型對是否有鳥巢進行綜合判斷。

三、智能巡檢系統(tǒng)功能設計

（一）預置位設置

在視頻云臺控制界面，不但可實現(xiàn)對當前位置的有效保存，且能夠以分組形式對各部件進行檢測，其中重點巡視部件主要有導線、地線、絕緣子、線路走廊以及金具等等。依據(jù)各部件歷史主要缺陷類型，對主要識別區(qū)域進行有效劃定，以確保識別工作開展的準確性及有效性。

（二）標準圖片設置

在一設置預置位的基礎上，需確保各位置配相應的圖片，用于巡檢圖片分析。對已經(jīng)設置好的標準圖片，重點識別區(qū)域進行統(tǒng)計劃分和標記，并做到與該類缺陷主要識別區(qū)域相對應。

（三）巡視周期設置

根據(jù)線路狀態(tài)等級設置定期拍照巡檢周期以及巡檢預置位順序，系統(tǒng)會自動按建立的路線進行巡檢，可針對攝像頭設置多個位置。在設定的周期內(nèi)，系統(tǒng)自動調(diào)用攝像頭進行拍照并調(diào)用智能分析接口分析當前是否存在異常，如果異常給出異常圖片位置及產(chǎn)生告警。

四、結束語

隨著電網(wǎng)信息化基礎建設水平的不斷提升，采用圖像識別技術等方式開展線路巡視已成為新常態(tài)。而基于圖像識別技術對輸電巡故障識別進行研究，通過智能巡檢系統(tǒng)需求、圖像智能識別技術以及智能巡檢系統(tǒng)功能設計等內(nèi)容，進行深入探索研發(fā)示范系統(tǒng)開展了場景化驗證工作，對電網(wǎng)行業(yè)未來開展基于圖像識別技術的輸電線路巡視具有重要參考價值。