輸電線路防外破壞技術(shù)在武鋼的應(yīng)用

邱軍，崔健，高巍，熊友紅

（武鋼有限公司能源環(huán)保部，湖北武漢 430081）

引言

武鋼電網(wǎng)現(xiàn)有多條110 kV與220 kV輸電線路，在廠區(qū)外圍線路途經(jīng)路線上存在3個(gè)易遭外力破壞的高危區(qū)域。現(xiàn)3個(gè)區(qū)域均存在架空線路導(dǎo)線弧垂對地安全距離較小的問題，存在嚴(yán)重安全隱患，一旦有大型器械進(jìn)入、作業(yè)極易造成電力事故的發(fā)生。

1 需求分析

目前武鋼對于3處隱患區(qū)域的防外破處理手段為人工巡線值班，建立輸電線路隱患臺賬，效率低下。對于上述環(huán)境下實(shí)現(xiàn)智能化防外破監(jiān)控，可考慮采用電網(wǎng)輸電線路防外破技術(shù)方案，同時(shí)結(jié)合武鋼輸電線路本身特點(diǎn)，防外破方案要考慮具備以下特點(diǎn)：

（1）監(jiān)控設(shè)備探測及監(jiān)控范圍大。監(jiān)控設(shè)備需盡可能覆蓋整個(gè)監(jiān)控區(qū)域。

（2）安全隱患區(qū)域施工或作業(yè)期間可實(shí)現(xiàn)不中斷監(jiān)控。

（3）設(shè)備的傳輸方式選擇。根據(jù)項(xiàng)目及監(jiān)控設(shè)備自身的特點(diǎn)，不可能選用有線或光纜等方式傳輸，因此前端裝置需采用無線傳輸方式，根據(jù)現(xiàn)場信號強(qiáng)度情況及資費(fèi)情況選擇合適的運(yùn)營商。

（4）前端設(shè)備的續(xù)航及供電。前端設(shè)備需有穩(wěn)定可靠的電源以保證設(shè)備的供電，由于安裝點(diǎn)的限制，項(xiàng)目僅能選擇采用太陽能光伏供電方式。為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，設(shè)備應(yīng)盡可能選用低功耗產(chǎn)品。同時(shí)應(yīng)配套合適的運(yùn)行模式以做到實(shí)用與節(jié)能之間的平衡。

（5）報(bào)警功能。前端設(shè)備一旦觸發(fā)報(bào)警可立刻上傳報(bào)警信息并現(xiàn)場開啟聲光報(bào)警、播報(bào)告警語音，并發(fā)送告警信息或圖像至運(yùn)維人員手機(jī)上。同時(shí)也要盡可能減少誤報(bào)的發(fā)生以避免誤報(bào)過多影響系統(tǒng)正常使用。

（6）在防外破區(qū)域?qū)Ь€上需設(shè)置固定式聲光報(bào)警裝置，外破設(shè)備、物體進(jìn)入該裝置報(bào)警區(qū)域，自動播放固定錄音，夜間發(fā)出警示閃光，警示勸其離開，可最大限度避免事故的發(fā)生。

2 監(jiān)測方案選擇

現(xiàn)輸電線路防外破方案主流有激光（紅外）防外破解決方案及智能防外破分析解決方案兩種，激光防外破方案與智能防外破分析方案對比見表1。

表1 激光防外破方案與智能防外破分析方案對比

激光防外破主要是通過激光傳感器對弧垂點(diǎn)下方線路走廊進(jìn)行全天候監(jiān)控，一旦有物體越界則立刻觸發(fā)報(bào)警，以起到防范作用。智能防外破分析主要是通過對現(xiàn)場抓拍的圖像或視頻信號進(jìn)行行為分析，一旦有物體越界、入侵則立刻觸發(fā)報(bào)警。

針對武鋼廠區(qū)周圍環(huán)境特點(diǎn)，擬選擇采用基于深度學(xué)習(xí)算法的智能防外破分析方案。

在防止因?yàn)檫`章施工等引起的人身事故方面，防外破區(qū)域?qū)Ь€上需設(shè)置固定式聲光報(bào)警裝置，擬選擇在每段檔距最下方導(dǎo)線上加裝防外破警示球。警示球采用感應(yīng)取能供電，可以24 h 不間斷閃爍提醒施工作業(yè)人員注意，同時(shí)一旦有物體進(jìn)入其警戒區(qū)域，立刻可播報(bào)報(bào)警語音。

3 智能防外破分析方案監(jiān)測原理

智能防外破分析方案基于深度學(xué)習(xí)算法，深度學(xué)習(xí)人工智能分析防外破系統(tǒng)原理圖，如圖1所示。

前端裝置每天根據(jù)設(shè)置的規(guī)則定時(shí)抓拍圖像，經(jīng)由前端裝置初步AI 分析后將確認(rèn)有問題的圖像立刻上傳至系統(tǒng)后臺人工智能分析模塊進(jìn)行分析，其它圖像1 次/h 定時(shí)上傳后臺自動存儲至數(shù)據(jù)庫保存，用戶可通過系統(tǒng)后臺查看所有抓拍圖片。

系統(tǒng)后臺接收到圖片后自動對圖像分類，有問題的圖像送入人工智能分析模塊進(jìn)行分析。同時(shí)所有上傳的圖像（無論是否有問題）均自動存入數(shù)據(jù)庫以供用戶查看。

人工智能分析模塊基于深度學(xué)習(xí)算法。分成4個(gè)步驟進(jìn)行。首先在圖像中產(chǎn)生若干個(gè)（不小于1 000個(gè)）候選目標(biāo)區(qū)域框，再對每個(gè)候選區(qū)域框中的目標(biāo)采用深度智能分析算法提取圖像視覺特征，對候選框中提取的特征采用分類器判別是否屬于某一個(gè)特定類別（如大型器械、塔吊等），最后對于屬于某一特征的候選框用回歸器進(jìn)一步調(diào)整位置，從而得到最終檢測結(jié)果。

圖1 深度學(xué)習(xí)人工智能分析防外破系統(tǒng)原理圖

一旦確認(rèn)存在入侵、進(jìn)入等行為，系統(tǒng)立刻向前端發(fā)出指令，開啟前端聲光報(bào)警功能，播報(bào)報(bào)警信息。

防外破警示球安裝在線路導(dǎo)線上，通過感應(yīng)取電供電。警示球示意圖如圖2 所示，通電即可長期閃爍，警示球本體為醒目的橙紅色，無論在白天還是夜晚，均清晰可見，以起到提醒、預(yù)警、預(yù)防大型設(shè)備機(jī)械靠近的作用。當(dāng)有影響線路安全運(yùn)行的設(shè)備靠近布防區(qū)域時(shí)，警示器檢測到后會立刻發(fā)出語音報(bào)警。

圖2 警示球示意圖

4 系統(tǒng)部署

（1）在能源調(diào)度中心建立輸電線路防外破監(jiān)控系統(tǒng)后臺。

（2）在3 處隱患區(qū)域分別部署5 套固定式防外破監(jiān)控系統(tǒng)前端裝置，共15套裝置。

（3）配備2套移動式視頻監(jiān)控設(shè)備，以方便隨時(shí)對新出現(xiàn)的防外破重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測。

（4）在監(jiān)控區(qū)域每段線路段最下方導(dǎo)線上部署防外破警示球，共需12套。

5 結(jié)論

輸電線路防外破技術(shù)在武鋼的應(yīng)用，使得輸電線路的巡檢方式由人工向智能轉(zhuǎn)變。隨著技術(shù)的更迭，越來越多的智能化運(yùn)維手段會替代原有的人工運(yùn)維方式，從而提升鋼鐵企業(yè)用電的可靠性。