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基于物联网技术的可视化智能巡检--输电线路视频图像在线...

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vdianwang 发表于 2021-8-22 21:12:10 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
1、输电线路巡检

输电线路由于输送距离远,线路长,且线经过地区的地形、地貌复杂,气候多变,气象条件恶劣,许多地区为事故多发区。

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▲图  覆冰

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▲图  风灾

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▲图  山火

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▲图  外力破坏

目前线路巡检的主要方式为人工徒步巡检(部分单位采用无人机巡检),其中一个重要且繁重的任务就是测温,巡检人员携带红外热像仪,逐塔进行人工巡测,费时费力。

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▲图  人工徒步巡检


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▲图  无人机巡检


输电线路耐张线夹位置通常在高空,而且往往在人员车辆不易到达的湖泊、山区等处,普通轻便红外热像仪无法对其测温,必须采用非常昂贵的长焦红外镜头,携带与操作都很困难,运检人员工作强度和工作量都很大,且实时性也很差。改变传统的巡检模式,采用智能巡检逐步替代传统人工巡检的输电巡检新模式,力求从根本上解决庞大的设备规模与有限的运检资源之间的矛盾,为输电线路的运行维护提供了安全保障是非常必要。解决这最好的办法就是在输电线路上安装在线监测--既视频巡检。

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▲图  视频巡检

人工巡检、无人机巡检及视频巡检的特点。人工巡检:运行环境复杂,外界环境影响大;人工巡视工作量大;巡视真空期太长;巡检工作不到位。无人机巡检:电池续航、飞控距离受限;操作的难度;平台辅助判断;维护费用高。视频巡检:监测便捷、准确、及时;防范于未然;制定可落实的巡视策略。


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2、各种输电线路在线监测系统

随着电力建设的迅速发展,电网规模的不断扩大,在复杂地形条件下的电网建设和设备维护工作也越来越多。作为电力输送纽带的输电线路具有分散性大、距离长、难以巡视及维护等特点,特别是山区输电线路,因此对输电线路本体及周边环境以及气象参数进行远程监测成为一项迫切工作。输电线路状态监测系统是智能电网输电环节的重要组成部分,是实现输电线路状态运行、检修管理、提升生产运行管理精益化水平的重要技术手段。

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▲图  输电线路状态监测系统
   
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2.1 在线监测系统

2.1.1 输电线路微气象监测

输电线路杆塔、导线的运行情况与环境微气象关系紧密,如微风时易引起微风振动造成风灾害等。通过实时监测杆塔现场的环境温湿度、风速、雨量、照度等参数实时把握现场环境参数,实时监测现场微气象对运维管理有重要意义。

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▲图  输电线路微气象监测

微气象监测仪可以监测温度、湿度、风速、风向、雨量、日照(光辐射)、气压等参数。主要采用超声波风速、风向传感器、日照传感器、雨量传感器、温湿度传感器等监测。仪器通常安装在铁塔上,传感器和数据采集装置间通过有线传输。


2.1.2 输电线路覆冰预警监测

随着全球气候的变化,极端天气频发,架空输电线路覆冰造成的危害越来越严重,常会引起过荷载、冰闪、舞动、脱冰跳跃等现象,导致线路跳闸、断线、倒塔和通信中断等事故,覆冰已成为威胁电网安全运行的重要因素。为了了解输电线路覆冰情况,通过安装输电线路覆冰在线监测装置,时时监测恶劣大气环境中运行的高压输电线路的覆冰(雪)情况,采取相应的防冰措施,保证输电线路的运行安全。

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▲图  输电线路覆冰预警监测

输电线路覆冰预警监测装置监测输电线路绝缘子串拉力、绝缘子串风偏角、绝缘子串倾斜角、环境温度、湿度、风速、风向、图像等。


2.1.3 输电线路导线温度监测

输电线路巡检人员野外作业时很难获取导线工作电流的实时数据,导线、线夹、引流板等的工作温度与导线电流紧密相关,导线的弧垂也与其工作电流紧密相关,所以实时在线监测导线的工作电流可以有效支持现场运维工作。

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▲图  输电线路导线温度监测

输电线路导线温度监测可以监测导线温度、环境温度、风速、风向、日照等参数。


2.1.4 输电线路杆塔倾斜监测

输电线路的杆塔因基础沉降、导向张力改变等因素而出现倾斜、扭转形变,倾斜与扭转量关系到杆塔的稳固,一旦超出安全极限将会产生重大安全事故。日常巡检过程中,杆塔倾斜一般通过架设经纬仪或者全站仪进行检测,如遇到地形复杂或人员无法到达的区段,检测工作将无法开展。无线杆塔倾斜传感器可实现重力参考系下倾斜角度的测量,通过对杆塔的横线路倾斜度和顺线路倾斜度等数据的在线监测,结合线路设计参数给出杆塔倾斜的预警信息。

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▲图  输电线路杆塔倾斜监测

输电线路杆塔倾斜监测杆塔的顺线倾斜角、横向倾斜角、环境温度、风速、风向、三维倾角传感器等参数


2.1.5 输电线路微风振动、风偏、舞动监测

输电线路运行经验表明风害会造成输电线路风偏跳闸、绝缘子和金具损坏、导地线断股和断线、杆塔损坏等后果,对输电线路的安全运行产生严重影响。为了时时掌握输电线路微风振动情况、悬垂串及跳线串风偏情况、覆冰跳跃舞动情况,安装器监测仪器监测器动态。

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▲图  输电线路振动监测

铁塔上的监测装置对本塔所在微气象区的风速、风向、环境温度等参数进行实时采集,将所有数据通过SMS/GPRS/CDMA1X等通讯方式将数据传往监测中心,中心系统据IEEE和CIGRE方法, 判断导、地线和OPGW的危险程度, 预测疲劳寿命。根据测量数据评估防振措施的有效性,并及时做出修正。


2.1.6 输电线路导线弧垂监测

架空输电线路导线弧垂是输电线路设计和运行的重要指标,其值大小关系到整个输电线路运行的安全。架空输电线路弧垂的影响因素有很多,其中主要有导线应力、输送容量、大气温度、风、导线覆冰等,最重要的是弧垂对地或其他跨越物的安全距离。输电线路的输送容量以及周围环境的变化都可能会导致输电线路弧垂变化,弧垂过大、过小都可能会导致严重的电气或机械强度的安全隐患。

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▲图  弧垂监测

输电线路导线弧垂监测主要监测导线对地距离、导线温度、环境温度、环境湿度、风速、风向、图像等。通常采用雷达/激光测导线最低点距地面距离。


2.1.7 输电线路视频图像监测系统

通过对输电线路跳闸原因分析,不难看出,导致线路跳闸的主要因素为通道环境隐患造成的外破,考虑传统的人工巡视方法不可能在全过程、全时段对线路所有区段进行全覆盖,特别是异物的管控比较困难,如能及时发现风筝、塑料薄膜等异物挂线,并及时采取针对措施进行清除,可以有效地避免事故跳闸的发生。

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▲图  输电视频监测

输电线路视频图像监测主要监测输电线路视频图像等;主要内容包括:通道变化情况,线路附近房屋、超高树木、重型机械施工等变化,塔基附近地形变化情况,保坎、护坡、排水沟是否完好等;标示牌、警示牌是否完好,铁塔塔材是否丢失、腐蚀、塔上是否有异物等;防振锤是否脱落或滑移,间隔棒是否倾斜或滑移,地线放电间隙变化情况;绝缘子是否破裂,绝缘子串是否倾斜,金具零件是否腐蚀和变形;杆塔附近出现偷盗、蓄意破坏电力设施人员等等。

   
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2.2  常规线路巡检方式
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输电线路无人机巡检技术
作者:何健,李婷,张涛
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3、在线视频监测解决方案
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3.1 输电外力破坏

输电线路常常会因为一些外力破坏导致故障,综合分析这几年的情况,主要为:

(1)违章施工作业。表现在一些单位和个人置电力设施安全不顾,在电力设施保护区内盲目施工,有的挖断电缆,有的撞断杆塔,有的高空抛物,有的围塘挖堰,在线下钓鱼等,导致线路跳闸。特别是夏季天气炎热,施工单位一般夜间作业,在无人看管情况下,违规施工。

(2)交叉跨越公路危害电网安全。部分线路距离高速路距离正好达到安全标准,如果车辆超高,经过输电线路时候容易导致放电跳闸。

(3)房障、树障危害电网安全,清除步履艰难。一些单位和个人违反电力法律、法规,擅自在电力线路保护区内违章建房、种树、修路、挖堰,严重威胁着供电安全。

(4)输电线路下焚烧农作物、山林失火及漂浮物(如放风筝、气球、白色垃圾),导致线路跳闸。

(5)城中村中私拉电线网线跨越输电线路,导致线路跳闸。

(6)部分输电线路杆塔附近是村庄,容易被盗、恶意破坏

虽然可以通过人工巡视来减少故障和事故的发生,但是输电线路巡视有一定的困难点:

(1)运行线路长、分布范围广

(2)运行环境复杂,外界环境影响大

(3)人工巡视工作量巨大、难以管理

(4)巡视真空期太长,无法持续监控

为此根据现有情况,采用输电线路视频图像装置来实现对架空线路输电通道、架空线路输电设备进行监控,是提高输电线路运行安全水平的有效手段。


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2.2 金三立解决方

采用各种可视化在线监测。监测设备作用前面已经介绍过,下面进行简单阐述各种用途。

(1)通道可视化

●  施工活动,如建筑、挖掘等

●  漂浮物、异物悬挂等

●  树障、房障等

●  交叉跨越


(2)设备可视化

●  绝缘子、金具及其他附件

●  杆塔塔基、杆塔本体


●  导线和地线

(3)全天候可视

24小时全天可视

恶劣天气可用


输电线路视频图像监控常规产品:

(1)图像监控类

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▲图  像监控类


(2)视频监控类

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▲图  输电线路防外破监控装置

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▲图  输电线路微气象监控装置

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▲图  输电线路防山火监控装置
4、关键效果优异性展示
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4.1 在线监测视野展示

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图像监控:

固定枪机,监控范围有限且固定,存在大量的监控场景盲区;

定时抓拍图像,存在很大的时间盲区。


视频监控

球型摄像机,监控范围虽广,但是同时只能看一个位置,时间上存在盲区。

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▲图  监控

双摄像头设计,水平方向采用1600万像素固定摄像头;垂直方向采用200万像素星光级云台摄像头。

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▲图  双摄像头


1600w和200W配合监控:

前置1600万像素工业级传感器,优于市场其他2倍(800w)光学清晰度,细节更清晰,例如:导线、绝缘子等有无结冰,实时监测覆冰厚度;地置200万星光级工业级传感器,结合“三跨”实际需求,实时监测塔基及周围活动;双摄像的工业级监控,也能达到低功耗。工作功耗≤5W。

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▲图  双摄像头


水平固定摄像机采用1600万像素传感器,4.5mm广角镜头,实现输电线路通道及其周边环境的完全掌握;可以实现24小时通道值守。

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▲图 水平摄像图

垂直方向云台摄像机,采用200万像素25X星光级摄像机,水平359°旋转,垂直0~90°旋转,可以灵活观测输电线路导线、金具、杆塔本体、塔基、周边临近杆塔;细节监控全掌握。

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▲图 垂直摄像图

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▲图实现杆塔输电线路通道监测

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▲图  实现杆塔底部场景监测

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▲图  三跨视频监控场景

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▲图  杆塔基础工地监测

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▲图  杆塔完整监控实测图
   
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4.2  杆塔销钉级监控效果展示
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▲图 实测图

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4.3 夜晚补光监测效果展示
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▲图 实测图





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