視頻分析預警技術在輸配電線路防外破中的應用分析

國網青海省電力公司黃化供電公司 李 博 陳 勇 李世俊 王 星 賈世娟

保證輸配電線路的安全運行是提高電網供電可靠性的關鍵措施之一，然而輸配電線路在運行的過程中，容易遭受到外力的破壞，給輸配電線路的安全運行帶來較大的影響。本文分析了視頻分析預警技術在輸配電線路防外破中的應用，通過對視頻圖像技術發現輸配電線路是否出現了外界物體入侵的情況，并將預警信息發送到云平臺，供輸配電線路運維人員參考。

隨著信息技術的發展，將信息技術應用在輸配電線路防外力破壞領域中，能夠明顯提高輸配電線路防外力破壞的保護效果。一般輸配電線路經過的地理環境較為復雜，氣候條件也存在較大的不確定性，容易引發輸配電線路故障。為了保證輸配電線路的運行安全，應在輸配電線路發生故障之前，就主動發出相關的運行預警信息，從而采取相應的措施消除輸配電線路的運行安全隱患，避免線路出現故障。本文根據目前輸配電線路防外力破壞的現狀和實際情況，分析了視頻分析預警技術在輸配電線路防外力破壞中的應用情況，還介紹了輸配電線路防外破主動預警系統的硬件子系統和軟件子系統。

1 輸配電線路防外破

目前在輸配電線路防外力破壞保護中，大部分電力企業依然是采用人工對輸配電線路進行巡檢的方式。這種方式的工作量較大，需要配置的輸配電巡檢人員數量也較多，給電力企業帶來較大的輸配電線路運維成本；并且，這種方式也不能及時發現輸配電線路中存在的安全風險。目前在實際中有采用智能輸配電線路防外力破壞保護裝置。如基于光纖的輸配電線路防外力破壞系統，在該系統中，采用光纖作為輸配電線路主動預警的關鍵材料，由于光纖傳輸通道和輸配電線路一般同桿架設，當有外界物體靠近輸配電線路時，此時光纖的部分特性會發生變化，利用傳感器檢測光纖中出現的變化，可作為判斷輸配電線路是否出現了外界物體入侵的依據。在這種方法中，光纖的檢測靈敏度雖然較高，但造價較為昂貴，難以大規模使用。本文介紹了通過云計算和控制裝置實現輸配電線路防外力破壞的主動預警，以下分別進行分析。

圖1 輸配電線路防外破主動預警系統的硬件結構圖

2 輸配電線路防外破主動預警系統的硬件分析

輸配電線路防外力破壞主動預警系統主要包括硬件系統和軟件系統等兩部分，首先對硬件系統進行分析。在主動預警系統中，通過攝像頭等傳感器將檢測到的輸配電線路入侵信息傳輸到線路桿塔上的控制裝置，控制裝置確認確實為入侵信號時，則啟動聲光報警模塊，并通過通訊模塊發送短信給輸配電線路運維人員的手機終端，同時將數據發送到云端數據庫，進一步傳輸到輸配電線路防外力破壞主站系統，供主站人員在電腦終端上進行分析。圖1為輸配電線路防外破主動預警系統的硬件結構圖。

在該主動預警系統中，攝像頭主要通過控制器中的程序進行拍照，并把圖像數據信息存儲到內存器中，再通過圖像處理算法進行分析，判斷所采集到的圖像形狀及大小，從而得出輸配電線路是否遭受了外界物體的入侵。該輸配電線路防外破視頻分析預警技術具有運行穩定、預警及時可靠的優勢，在控制模塊中采用圖像處理技術來判別輸配電線路的物體入侵情況。通過控制器模塊，還可以傳輸圖像信息，更直觀地掌握輸配電線路的運行狀況。

3 輸配電線路防外破主動預警系統的軟件分析

在輸配電線路防外破主動預警系統的軟件系統中，包括數據處理及傳輸、網絡通信、云端數據共享等多個不同的軟件模塊，以下分別對不同的軟件模塊進行分析。

3.1 數據處理及傳輸

數據處理及傳輸模塊在輸配電線路防外破主動預警系統中占有關鍵地位，通過該模塊，輸配電線路運維人員不用親自到線路現場，就可以掌握線路的運行數據信息，并采取相應的應對措施。數據在進入到傳輸階段之前，需要先經過處理，這樣才能保證數據傳輸的高效性。對于采集到的輸配電線路視頻和圖片數據信息，可以采用數字化壓縮技術進行處理，從而使得數據可以更容易地在網絡通信系統中進行傳輸。但在數據壓縮處理過程中，應保證數據依然具有較高的分辨率，不能影響數據的正常使用。輸配電線路的運行數據一般可以通過公用線路或專用線路進行傳輸，主要的傳輸數量類型包括短信數據和圖片數據等。圖2為GSM模塊和核心控制模塊之間的連接示意圖。

圖2 GSM模塊和核心控制模塊之間的連接

在GSM模塊中包括RS232以及TTL串口等接口，將這些接口和主控制器的接口相互連接，通過控制器中編寫的程序來控制GSM模塊；同時，GSM模塊的數據發送和數據接收接口也和主控制器的數據發送和數據接收接口相連，保證數據傳輸和通信的高效性。

3.2 網絡通信

在輸配電線路防外破主動預警系統中，所有的數據傳輸都需要基于網絡通信系統才能實現。對于輸配電線路預警短信的通信，可以借助無線通信公網實現，如在GSM模塊中具有GPRS通信功能，網絡通信可以通過GSM模塊實現。此外，在網絡通信訪問的過程中，應在所發送的數據中加入驗證的信息部分，當發送的數據為圖片信息時，應指定好圖片具體的存儲路徑，這樣可以更加方便調取圖片數據，滿足實際的應用需求。

3.3 云端數據共享

在輸配電下防外破主動預警系統中，需要開發部署云監控平臺和移動終端，此云監控平臺是一個信息數據高度交互及共享的樞紐，通過該云平臺可以實現輸配電線路現場和主控制室相互通信，所有采集的輸配電線路現場數據信息都可以儲存在云端數據庫中。主動預警系統可以將預警裝置發送的線路圖片數據傳輸到主站，通過調取該數據就可以查看輸配電線路的運行情況。在云平臺中，服務器可以實現虛擬化。虛擬化云平臺通過對物理資源、虛擬資源、業務資源進行統一管理，為輸配電線路防外力破壞應用系統提供高性能、高安全、高可靠的計算、存儲、網絡服務，構建高度可用、按需服務的虛擬數據中心。此外，采用云平臺可提升資源利用率、池化基礎架構資源，按需調度，降低數據中心能耗；同時，其具有強大的冗余機制，滿足輸配電線路防外破系統的應用需求。

結論：為了提高輸配電線路防外力破壞的保護效果，由傳統的被動式防護方式向主動式防護系統轉變是今后輸配電線路防外力破壞技術領域中的重要發展方向。本文系統分析了視頻分析預警技術在輸配電線路防外破中的具體的實現原理和應用情況，在輸配電線路防外力破壞保護實際中可以加以應用。