面向高分辨率卫星遥感的电力杆塔自动检测

随着高分辨率遥感卫星的快速发展,基于卫星遥感的输电线路智能巡检逐步成为一个重要的研究趋势。当前真实遥感图像采集电力杆塔样本有限,严格制约电力杆塔自动检测能力。针对样本不足的问题,文章提出一种面向高分辨率卫星遥感地面目标成像特征的样本数据增广方法,基于激光扫描获取的电力杆塔三维模型模拟杆塔经过卫星投影模型后的成像,形成不同高度和扫描角度的电力杆塔卫星图像模拟样本;结合最新的YOLOv4目标检测框架,实现了利用高分辨率遥感卫星对输电杆塔的自动检测。云南地区的输电杆塔自动检测试验结果表明,采用该自动检测方法能将检测精度从83.2%提升到加入模拟样本后的89.7%,可为基于卫星遥感的输电线路智能巡检提供重要的技术支撑。

基于北斗对时的35kV及以下复杂输电线路二次带电核相技术研究

针对35 kV及以下复杂输电线路停电困难的情况,提出了一种将北斗对时功能引入录波仪在线路二次侧进行电压/电流录波的带电核相方法。同一时段在线路两侧用录波仪记录线路二次侧的电压/电流波形,再用MATLAB软件对波形数据进行分析,得出两侧的相位和相序,通过对比线路两侧录到的电压和电流波形的重合程度,就可实现线路两侧相位的核对。现场试验数据证明,该方法能有效地应用于35 kV及以下复杂网络输电线路的场景中,在不停电的情况下实现两侧相序的精准核对。

云南输电线路邻近典型地形区域的雷电地闪活动聚类分析

不同地区由于不同的气候条件、地形地貌等因素的影响,落雷分布存在很大的差异,对复杂地形情况下的落雷分布规律进行研究具有重要的工程实用价值。开展了输电线路区域的局部地形划分,采用基于DBSCAN算法与OPTICS算法相结合的改进聚类分析方法并得到不同地形下单次雷电地闪活动在时间属性和空间属性上的分布。根据结果发现,不同地形对雷电地闪活动的时空分布略有差异,其中,沿峡谷风道地形和山脊地形走向的雷电地闪活动轨迹占比较多,沿山谷地形和河流地形走向的雷电活动轨迹占比次之。同时对单次雷电活动经过不同地形前后的落雷频次和雷电流幅值进行分析,进一步分析地形对雷电地闪活动的影响规律。研究输电线路邻近区域宏观地形和局部地形地面落雷分布规律,能够为今后的差异化防雷工作提供工程借鉴和理论参考。

架空输电塔线体系有限元建模及风载分析

架空输电线路发生严重的微风振动时会造成断线倒塔等电力事故。为此研究了输电线路中某一耐张段所在的塔线体系,建立“三塔两线”有限元模型,通过模态分析发现输电单塔主要表现为铁塔的扭转和侧移振型,塔线体系主要表现为输电导线的侧移和扭转振型。静态风载分析表明,风速与塔线体系中导线的最大位移成正比,导线自重在风速较低时对线路风振影响较大;导线的位移最大发生在导线弧垂最大处,故需重点关注导线弧垂最大的地方。

基于Apriori算法的云南省雷电活动与地表覆盖类型关联性分析

充分了解不同区域的雷电活动特点是有效开展输电线路建设和差异化防雷改造的前提。基于云南省地表覆盖类型数据以及多年雷电活动监测数据,通过统计方法和Apriori算法分析了地表覆盖类型与正闪比、地闪密度、地闪强度、雷电流幅值累积概率分布等雷电活动参数的相关性。结果表明,地表覆盖类型与雷电活动密切相关,中覆盖度草地和裸岩石质地的地闪强度较大。受城市热岛效应的影响,城镇地区的正、负地闪密度相对较高。林地的正闪比例较高,建议关注林地区域输电线路对正极性地闪的防护。

考虑地形地貌影响的云南省落雷孕灾环境敏感性分析

地形地貌特征是影响区域雷电特征的重要因素之一,明确地闪活动与地形地貌的定量关系是评估孕灾环境危险性高低并采取主动防护措施的前提。该文融合利用云南省2010-2019年雷电定位观测数据、30m分辨率数字高程模型数据以及10m分辨率地表覆盖数据,利用数理统计方法分析了海拔高度、坡度、坡向、地形位置指数、地表覆盖类型与地闪密度的统计特性。利用熵权法构建落雷孕灾环境敏感度综合指标,对不同因子的定量化评估得到地形位置指数的影响权重最大,海拔次之,坡度的权重最小。通过地闪密度与敏感度的相关性分析得到两者之间的相关系数为0.473,说明了用落雷孕灾环境敏感度评估区域落雷风险的有效性。

基于改进语义分割网络的输电走廊遥感变化检测

利用不同时间卫星遥感图像的变化检测,可以及时发现输电走廊周边的地质灾害、人为破坏和违章建设等潜在风险。目前,由于卷积网络需要池化,基于深度学习的高分辨率遥感图像变化检测通常采用降采样提取抽象特征,导致检测结果分辨率降低。针对这个问题,文章提出一种综合语义分割和孪生网络的变化检测算法,利用语义分割网络的编码功能提取高级抽象特征,通过解码功能恢复成原始分辨率,并利用孪生网络的参数共享机制实现不同时相图像的协同处理。面向云南省昆明市西南某高压线覆盖区域,利用2018年1月和11月的“高景一号”0.5m分辨率遥感图像进行变化检测,实验表明:文章提出的算法在分辨率保持不变的情况下,能获得优于93%的检测精度,为输电走廊遥感变化检测提供有效的技术支撑。

多因子协同作用下的云南省山火风险评估

为了更加全面、准确地对山火风险进行评估,提高架空输电线路周边的火灾管理水平,从地形、人为因素、遥感和气象4个方面选取高程、坡度、坡向、植被覆盖类型、距最近道路距离、距最近水体距离、距最近居民点距离、地表温度、可燃物含水率、归一化植被指数、降水量、平均气温、最低气温、最高气温、平均相对湿度、最大阵风风速、最大阵风风向这17个相关评价因子对山火进行评估风险。然后应用相关性分析,剔除相关系数大于0.6的平均气温和最低气温2个因子。最后以云南省为研究区域,基于Logistic回归模型,协同所选15个因子对云南省山火风险进行评估。实验结果表明,所提出的协同多因子山火风险评估方法优于基于其他相关因子的山火评估方法。

基于SBAS技术的输电线路地表形变监测

地质灾害对输电杆塔和电网系统运行带来安全隐患,人工巡查无法及时发现地表缓慢形变导致的杆塔形变,且巡查效率低,成本高。为解决地质形变给输电线路带来的威胁,需监测输电线路沿线的地表形变。基于Sentinel-1A卫星数据,以SBAS-InSAR为技术手段,对RT甲、乙线和YF直流线沿线实现周期性、低成本和高精度的形变监测,并分析监测结果,提供输电线路维护建议,以消除输电杆塔因地表形变导致的杆塔形变威胁。

基于差分干涉的大理“5.21”震后地质形变分析及其对电网设施影响

地震具有突发性强、破坏性大的特点,震后也会造成大面积的地形变化,形成地质沉降、滑坡等次生灾害,此类次生灾害可能会造成电网杆塔沉降、移位等,威胁线路安全运行,提前进行相应的地质沉降风险排查具有重要意义。星载合成孔径雷达作为一种全天时、全天候的微波遥感成像技术,为高精度、低成本地实现大范围观测以及地表形变监测提供了可能,为灾情的勘测及处置措施提供辅助指导。本文以大理市漾濞县“5.21”地震为例,分析了本次地震中地质形变的变化,以及地震中电网输电设备的地质沉降风险情况,给出了相应的运维建议。

基于WAResNet和GS+ATPRK的多光谱和全色影像融合

针对传统的全色波段融合算法会改变原始影像的光谱特征问题,提出两种新的几乎不改变原始影像的多光谱影像全色波段融合方法——基于WAResNet和Gram-Schmidt(GS)+area-to-point regression kriging(ATPRK)算法。以高景1号卫星影像进行实验,选取亮度值均方根误差、亮度值相关性分析、结构相似性、平均清晰度梯度、峰值信噪比、计算时间作为评价指标,并与传统的全色波段融合算法进行比较。实验结果表明,两种新算法具有最佳的光谱保真性,且WAResNet算法融合影像的平均清晰度、峰值信噪比和运算速度与传统算法接近。

粗DEM辅助的广域PS-InSAR数据预处理方法及应用

PS-InSAR技术是一种高精度的地表形变探测方法,小区域PS-InSAR处理的研究较为深入,但处理方法并不适用广域的形变探测和数据处理方法。本文针对卫星实时轨道精度差的问题,首先提出利用辅助DEM进行斜距误差和轨道系统误差校正提升差分干涉相位反演精度的方法;其次,针对广域图像配准误差的空变性,提出了一种由粗到精的层级配准方法,解决了配准误差空变对PS-InSAR永久散射体选取和图像相干性的影响;最后,通过对形变观测结果的地理编码结合加权处理,实现对超广域观测图像的拼接。利用仿真数据验证了粗DEM对系统误差校正的有效性,并进一步通过Sentinel-1A的2000多景雷达影像对云南省全境39.4万平方千米的覆盖区域进行了处理,结果表明了本文方法对系统误差校正和对广域形变探测处理的有效性。

基于变化检测的输电走廊外力破坏隐患区域识别

电力行业是国民经济与社会发展的重要行业。可靠的输电走廊环境监测有利于电力系统的安全运行。近年来,卫星遥感因为其大范围观测、高频次重返特性,展现出优于传统巡线方法的优点,开始应用于电力行业研究。然而,基于变化检测技术的输电走廊巡线研究还几乎处于空白。文章提出了一种基于卫星影像的外力破坏隐患区域识别方法,具体而言,提出了基于深度学习模型、植被指数与聚类模型的分层分类方法,构建了基于特殊地类变化的外力破坏隐患识别方案。在石林县的“高分一号”、“高分六号”卫星影像上进行了实验,结果显示:分层分类方法提高了深度学习方法的裸地分类精度。研究同时验核了石林县外力破坏台账记录区域的识别情况,识别结果与台账描述基本一致。研究成果有利于提高电网巡线效率,及时发现输电走廊环境变化异常,同时也为遥感影像分类与变化检测研究提供参考。

局部放电测试对金属氧化物避雷器阀片缺陷的敏感度分析

一起金属氧化物避雷器故障分析中发现,对阀片存在缺陷的避雷器进行局部放电测试时未检出局部放电特征信号。对该现象进行深入分析,采用COMSOL Multiphysics®多物理场仿真软件建立金属氧化物避雷器模型,研究阀片柱中不同位置阀片存在缺陷时,以及不同缺陷类型时避雷器阀片表面的电场分布规律,通过对比存在缺陷时和无缺陷时的金属氧化物避雷器阀片柱的表面电场分布,研究局部放电测试对金属氧化物避雷器阀片缺陷的敏感程度,并针对仿真研究内容搭建试验进行验证,验证试验的结果与仿真得到的结论一致。研究发现:局部放电测试对金属氧化物避雷器两端的阀片缺陷较为敏感,对金属氧化物避雷器中间部位的阀片缺陷敏感度较低。研究结果为金属氧化物避雷器的局部放电现场测试提供技术参考。