输电线路巡检的路径规划与建模

输电线路的巡视、检修、抢修工作是保障电网安全可靠运行的重要基础工作,为提高巡检效率水平,优化资源配置,需制定科学合理的巡检路径规划.车辆路径问题(vehicle routing problem,VRP),通过分析输电线路巡检工作的内容和特点,制定相应的目标体系及约束条件,建立了基于VRP的输电线路巡检路径规划模型并通过算例验证了该模型与求解算法的可行性.利用Microsoft Visual C++ 6.0和Matlab混合编程,开发输电线路巡检的路径规划决策支持软件.通过巡检路径规划模型的建立及分析,为电网科学高效运行、维护奠定理论基础.     

基于多旋翼无人机的输电线路智能巡检系统

针对超/特高压输电线路安全运行所面临的挑战与风险,以当前智能电网发展与"三集五大"电网运行模式改革为背景,开发了基于多旋翼无人机的超/特高压输电线路智能巡检系统,并阐述了系统的组成、功能及其关键技术。该系统已在输电线路巡检中初步应用,结果表明其能够高效、自主、准确识别并诊断特高压输电线路的典型缺陷与故障。     

大型无人机在复杂环境下电力巡检研究

为适应复杂飞行环境,实现远距离、长航时的电网输电线路无人机巡检,该文提出大型无人机电力巡检系统,以Z-5大型无人直升机为飞行平台,搭载中继数据链系统、任务吊舱系统、三维地面站测控导航系统、飞行避障系统、缺陷故障智能诊断系统,使系统具备无人机系统自主起降、三维程控飞行、超视距测控、预警避障、可见光／红外／紫外巡视以及电网设备健康状况诊断评估等多项实用化功能。该系统能够适应有山区、河流等多种复杂地形气候环境的输电线路巡检和防灾减灾应用,并具有远距离、精细化、安全可靠的突出特点,可切实提高电网线路巡检的效率和安全性。该系统已经在福建省投入实用化应用,应用效果良好。     

110 kV架空输电线路无人机巡检点降维优化

无人机对架空输电线路进行智能巡检具有可动态规划路径及高效率、高精度的特点,是当前电力系统智能巡检的主要发展方向。提出了一种针对110 kV架空输电线路输电塔的无人机智能巡检方案。该方案首先根据电力行业相关国家标准对110 ZM型输电塔结构进行数字建模,在此基础上对所有待检修点进行三维离散,从而形成无人机待观测点;采用塔身正、侧视图平面投影方法对所得三维离散模型进行降维优化,依据无人机搭载摄像装置的可视范围和“走停走”的巡检模式形成降维优化模型。最后,基于PSO算法对该模型进行求解和仿真,针对110 ZM型输电塔,使正视图待观测点由87个减少为31个,侧视图待观测点由67个减少为23个,并且均达到巡检可视范围覆盖率100%.     

基于改进RRT的无人机电力杆塔巡检路径规划

为了达到无人机在电力输电线路环境中能够进行有效的路径规划以及轨迹跟踪的目的,立足于RRT(Rapidly Exploring Random Trees)算法,提出一种在电力输电线路中适用于无人机的路径规划算法．该算法在融合无人机的动力学特性,及RRT扩展的随机性的基础上,通过设计最大航向角以及路径高度的约束,使得规划的路径在高度方向上向目标点渐进逼近,并能克服传统RRT在狭窄空间规划失败的问题.算法在ROS(Robot Operating System)-Gazebo环境中进行了仿真试验,验证了该算法在电力输电线路环境下的实用性.     

航迹规划算法在无人机电力巡线系统中的应用

无人机在电网巡检中具有安全性高、检测结果准确、可长时间持续工作等优点。文章对无人机在电力巡检中常用的几种飞行模式进行分析,并对无人机在电力巡线中自主规划航迹加以优化,提出了基于航迹规划的电力巡线方案,同时在地面工作站上标定开始和结束位置,借助航迹规划算法获取待飞航点,组成航线,从而实现对线路的跟踪。     

多模型融合的输电线路绝缘子自爆故障检测

针对输电线路巡检图像中绝缘子自爆区域小、背景复杂与故障绝缘子类型复杂多样的特点,提出一种多模型融合计算的绝缘子自爆故障检测方法.通过分析现有绝缘子自爆故障检测算法差异性,选取检测性能差异较为明显的三个目标检测算法(Mask rcnn、 Retinanet、 Yolov3),计算得到巡检图像中绝缘子自爆区域坐标及置信度.再利用多模型融合计算,融合各模型检测结果.最后实现架空输电线路无人机巡检图像中绝缘子自爆故障检测,得到绝缘子自爆故障检测综合评价值为94.81%.所提方法在平均准确率、召回率、准确率方面均高于单一模型检测结果.实验结果表明,本方法能有效实现架空输电线路无人机巡检图像中绝缘子自爆故障检测,对输电线路智能化巡检故障诊断具有一定参考价值.     

无人机图像的输电线断股检测方法研究

输电线路受外界环境的影响,输电导地线极易出现断股现象.断股故障对电力系统的稳定运行有较大的影响,为了确保输电线路的安全及稳定运行,需要周期性的进行巡视和维修.近年来,输电线的巡视方式慢慢从人工巡视转变为无人机巡视.为了让巡检更高效、电网更可靠,更好的实现电力系统的智能巡检.结合图像处理技术,设计了一种根据输电线分叉特征...     

多源数据融合的森林火灾监控方法

针对林区人员巡视难度大、效率低的问题,提出了一种多源融合的火灾监控方法。首次引入烟尘颗粒浓度来识别可能发生火灾的异常区域,并结合人类活动和气象因子与森林火灾间的关联性来评估火险程度,进而筛选出高风险的区域。实验结果显示提出的方法能够在一定程度上过滤掉伪火点的区域,从而促进巡防人员集中有限力量快速处置火情隐患。     

基于GA-SA算法的无人机巡检输电铁塔三维航迹优化

无人机巡检输电铁塔本体和金具、绝缘子等附属部件的航迹优化属于典型的旅行商问题。由于巡检对象的结构复杂、巡检部件多,采用单一的启发式算法会造成航迹重叠、容易陷入局部最优解等问题。为此,考虑无人机航迹三维空间结构的特点,引入全局搜索能力强的遗传算法(genetic algorithm, GA)与局部收敛速度快的模拟退火算法(simulated annealing, SA)相结合的无人机三维航迹混合GA-SA寻优算法。以无人机巡检500 kV超高压交流双回鼓型塔为例,根据三维有限元仿真得到的无人机电磁防护安全距离为2 m,结合巡检对象及常见缺陷出现的位置确定了61个高空安全悬停点,分别采用GA、SA和混合GA-SA算法对无人机遍历高空安全悬停点的航迹进行优化。结果表明：混合GA-SA算法的迭代收敛次数相比GA和SA分别减小了45.6%与55.2%,最优航迹距离分别缩短了8.1%与8.9%,验证了所提方法的有效性。     

多无人机平滑巡检路径规划算法

针对石化中多无人机巡检路径问题,利用Dubins曲线,并提出滚动式分支定界算法实现最短的平滑轨迹规划。算法将多无人机巡检路径规划问题描述为基于Dubins的多旅行商问题,以实现最优巡检路径规划为目标,提出滚动式分支定界算法不断预估并更新路径长度,并利用上界及下界的不断迭代优化寻求最优路径。此外,算法利用最小插入算法对贪婪算法的改进获得优质的候选解从而剔除更多分支来优化巡检路径。最后,通过离散化各监测点位置的航向角及滑动窗口的限制来规划Dubins路径,实现路径平滑。实验仿真结果表明与现有的巡检路径规划算法相比,该算法在路径长度方面具有更好的性能。     

对运动船舶的多无人机协同查证路径规划方法

为解决无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)对运动船舶进行查证面临的最优路径生成问题,设计了一种面向运动目标的多无人机路径规划方法,通过模拟退火算法对查证路径进行优化,确定完成查证任务所需的最少无人机数量、查证序列和运动路径。结果表明：所设计的方法能够生成满足时间约束的多无人机协同运动船舶查证路径,可为海事监管领域开展无人机路径规划应用及优化资源配置提供技术支撑。     

基于优化ResNet的输电线路航拍图像分类方法

图像分类算法常被搭载在无人机系统中,以剔除无人机巡线过程中采集到的大量无用数据.针对这一问题,本文在分析了无用图像及有用图像特征的基础上,提出了一种基于卷积神经网络的输电线路智能图像筛选方法.收集无人机巡检捕捉到的航拍图像,并以此为基础建立了一个输电线路航拍数据集,基于ResNet优化并利用航拍图像数据集训练该网络,经...     

航拍图像中电力杆号牌的检测与信息识别

电力杆号牌包含了塔杆的标号及其所承载的电力线的电压、线路位置等信息,是输电线路上必须装设的标志牌之一。当输电线路或电力设备发生故障时,通过杆号牌上的信息能够快速定位到电力设备的故障所在位置。无人机航拍技术与图像处理技术已经被广泛用于输电线路巡检中。为快速定位输电线路所在位置,提出了一种航拍图像中电力杆号牌的检测与信息识别方法,该算法先从航拍图像中精确定位并提取出电力杆号牌,然后对杆号牌中的文本信息进行识别与智能分类存储。实验结果表明该算法能精确提取出航拍图像中的电力杆号牌,并对杆号牌上的信息具有较好的文字识别效果,极大地方便了巡检工作人员,提高了巡检效率。     

基于航拍图像的输电线路异物识别

为提高无人机电网巡线故障点排查的效率,针对输电线路走廊悬挂异物的潜在故障,提出一种可从大量航拍输电线路图像中筛选出挂有异物的图像的方法.基于形态学算法改进Otsu(最大类间方差)自适应阈值分割算法分割图像背景,提出一种新的基于输电线路特征的滤波方法进一步滤除背景;通过梯度法获取电力线的边缘,选取Hough变换累加器中局部极大值个数与最终检测到的线路数量作为异物特征向量来识别异物.最后,开发出批处理系统识别验证.结果表明,该算法能将挂有异物的电力线图像准确识别,为输电线路可靠性提供保障.     

修正的布龙-戴维斯森林火险气象指数模型在中国的适用性

 利用国家气象信息中心提供的2005-2014年中国基本、基准、一般气象站的历史观测资料,建立了基于布龙-戴维斯方案的修正森林火险气象指数模型,制定森林火险气象等级划分标准,利用国家林业和草原局提供的对应全国林火、灌木火逐日次数统计进行验证,并结合实例进行效果检验。结果表明：修正后的森林火险气象指数在5大区域的春、秋季均为高值期,这与国家林业和草原局制定的重点防火服务季节大体一致,指示性较好;在中国三大森林防火气象服务重点区（东北、华南、西南林区）,修正后的森林火险气象指数实际森林火灾次数相关度较高,2017年内蒙古林火实例分析说明适用性较高。     

计及路径影响的变电站供电区域划分

本文在利用Voronoi图对变电站供电区域划分的基础上，提出了计及路径影响的顶点加权Voronoi图的构造方法。通过抽样统计负荷到变电站的输电线路和空间直线距离之间的差异大小，得出以变电站为顶点的加权权重值，用以反映输电路径对变电站供电区域划分的影响强弱，进而得出变电站供电区域的优化划分。实例表明，利用计及路径影响的加权Voronoi图对变电站供电区域的优化划分，一定程度上可以提高电网运行的经济性和合理性。     

电力线路设计与应用探讨

随着国民经济快速增长,电网建设迅猛发展,在电力工程建设中,输电线路设计是整个工程建设中十分重要的一个环节。首先讨论了直线小转角塔,分析了同塔多回路在电力线路设计中的应用﹑合理选择线路路径﹑推行限额设计,最后提出了对三个校验的思考。     

基于无人机巡检平台的劣化绝缘子带电检测技术

绝缘子是输电线路中起到机械支撑及电气连接的重要部件,一旦发生本体劣化,可能导致断串、绝缘失效等严重故障,对电网的稳定运行造成威胁。绝缘子串的空间电场曲线能够反映其绝缘性能,早期大多通过人工登塔操作检测仪器测量得到空间电场值,随着无人机技术的迅猛发展,搭载各类检测仪器的无人机在电力系统的应用越来越广泛。采用高集成度光学元件,设计完成小型化的空间电场传感器,分析了无人机介入对绝缘子原有空间电场的影响。搭建了包括机载端和地面端的无人机巡检平台,配套研制基于A/D转换模块和射频模块的电场信号无线传输装置,实现了无人机巡检平台电场测量信号在机载端与地面端的传输,并进行了复合绝缘子芯棒局部导通的带电检测试验。实验证明基于无人机巡检平台的电场测量系统能够检测出复合绝缘子芯棒导通缺陷。研究结果有利于推进无人机平台在绝缘子检测领域的应用。     

基于弹道下降方式的无人机风险评估与航路规划

针对无人机系统失效后对地面人员及财产安全的威胁,提出了一种基于弹道下降方式下的无人机风险评估及航路规划方法。分析了无人机失效后的下降特点及规律,采用栅格法划分空域环境,以地面不同属性构建低空空域环境风险评估模型。结合无人机飞行的风险值、路径长度和空域情况,建立了多目标、多约束的无人机飞行航路规划模型。利用改进蚁群算法进行求解：优化转移概率,避免蚂蚁陷入死区间和减少盲目搜索;对信息素的更新进行改进,调整自适应系数增强最优路径的信息素浓度,提高算法收敛速度与稳定性。相比传统蚁群算法的路径规划,运行时间缩短6.7%、最优路径风险值降低41.45%、整体性能提高18.0%。仿真结果表明：本文模型及改进算法可以在提高路径安全性的前提下,缩短规划路径生成时间且保障运行的经济性。