输电线路防外破坏技术在武钢的应用

邱军，崔健，高巍，熊友红

（武钢有限公司能源环保部，湖北武汉 430081）

引言

武钢电网现有多条110 kV与220 kV输电线路，在厂区外围线路途经路线上存在3个易遭外力破坏的高危区域。现3个区域均存在架空线路导线弧垂对地安全距离较小的问题，存在严重安全隐患，一旦有大型器械进入、作业极易造成电力事故的发生。

1 需求分析

目前武钢对于3处隐患区域的防外破处理手段为人工巡线值班，建立输电线路隐患台账，效率低下。对于上述环境下实现智能化防外破监控，可考虑采用电网输电线路防外破技术方案，同时结合武钢输电线路本身特点，防外破方案要考虑具备以下特点：

（1）监控设备探测及监控范围大。监控设备需尽可能覆盖整个监控区域。

（2）安全隐患区域施工或作业期间可实现不中断监控。

（3）设备的传输方式选择。根据项目及监控设备自身的特点，不可能选用有线或光缆等方式传输，因此前端装置需采用无线传输方式，根据现场信号强度情况及资费情况选择合适的运营商。

（4）前端设备的续航及供电。前端设备需有稳定可靠的电源以保证设备的供电，由于安装点的限制，项目仅能选择采用太阳能光伏供电方式。为了保证设备的正常运行，设备应尽可能选用低功耗产品。同时应配套合适的运行模式以做到实用与节能之间的平衡。

（5）报警功能。前端设备一旦触发报警可立刻上传报警信息并现场开启声光报警、播报告警语音，并发送告警信息或图像至运维人员手机上。同时也要尽可能减少误报的发生以避免误报过多影响系统正常使用。

（6）在防外破区域导线上需设置固定式声光报警装置，外破设备、物体进入该装置报警区域，自动播放固定录音，夜间发出警示闪光，警示劝其离开，可最大限度避免事故的发生。

2 监测方案选择

现输电线路防外破方案主流有激光（红外）防外破解决方案及智能防外破分析解决方案两种，激光防外破方案与智能防外破分析方案对比见表1。

表1 激光防外破方案与智能防外破分析方案对比

激光防外破主要是通过激光传感器对弧垂点下方线路走廊进行全天候监控，一旦有物体越界则立刻触发报警，以起到防范作用。智能防外破分析主要是通过对现场抓拍的图像或视频信号进行行为分析，一旦有物体越界、入侵则立刻触发报警。

针对武钢厂区周围环境特点，拟选择采用基于深度学习算法的智能防外破分析方案。

在防止因为违章施工等引起的人身事故方面，防外破区域导线上需设置固定式声光报警装置，拟选择在每段档距最下方导线上加装防外破警示球。警示球采用感应取能供电，可以24 h 不间断闪烁提醒施工作业人员注意，同时一旦有物体进入其警戒区域，立刻可播报报警语音。

3 智能防外破分析方案监测原理

智能防外破分析方案基于深度学习算法，深度学习人工智能分析防外破系统原理图，如图1所示。

前端装置每天根据设置的规则定时抓拍图像，经由前端装置初步AI 分析后将确认有问题的图像立刻上传至系统后台人工智能分析模块进行分析，其它图像1 次/h 定时上传后台自动存储至数据库保存，用户可通过系统后台查看所有抓拍图片。

系统后台接收到图片后自动对图像分类，有问题的图像送入人工智能分析模块进行分析。同时所有上传的图像（无论是否有问题）均自动存入数据库以供用户查看。

人工智能分析模块基于深度学习算法。分成4个步骤进行。首先在图像中产生若干个（不小于1 000个）候选目标区域框，再对每个候选区域框中的目标采用深度智能分析算法提取图像视觉特征，对候选框中提取的特征采用分类器判别是否属于某一个特定类别（如大型器械、塔吊等），最后对于属于某一特征的候选框用回归器进一步调整位置，从而得到最终检测结果。

图1 深度学习人工智能分析防外破系统原理图

一旦确认存在入侵、进入等行为，系统立刻向前端发出指令，开启前端声光报警功能，播报报警信息。

防外破警示球安装在线路导线上，通过感应取电供电。警示球示意图如图2 所示，通电即可长期闪烁，警示球本体为醒目的橙红色，无论在白天还是夜晚，均清晰可见，以起到提醒、预警、预防大型设备机械靠近的作用。当有影响线路安全运行的设备靠近布防区域时，警示器检测到后会立刻发出语音报警。

图2 警示球示意图

4 系统部署

（1）在能源调度中心建立输电线路防外破监控系统后台。

（2）在3 处隐患区域分别部署5 套固定式防外破监控系统前端装置，共15套装置。

（3）配备2套移动式视频监控设备，以方便随时对新出现的防外破重点区域进行监测。

（4）在监控区域每段线路段最下方导线上部署防外破警示球，共需12套。

5 结论

输电线路防外破技术在武钢的应用，使得输电线路的巡检方式由人工向智能转变。随着技术的更迭，越来越多的智能化运维手段会替代原有的人工运维方式，从而提升钢铁企业用电的可靠性。