基于智能远程预警信息平台的超高压输电线路反外损预警系统研制

摘 要： 统计数据表明，输电线路反外损形势的逐渐严峻，正在影响电网安全运行的重要原因。随着远程视频智能监控技术的逐渐成熟，有必要研制一种基于智能远程预警信息平台，实现对输电线路状态的全方位实时智能监控，最大限度的保障电网的安全运行。将详细介绍这种基于智能远程预警信息平台的超高压输电线路反外损预警系统的的概念、特点。重点论述PEDWS系统的设计方案，包括系统环境架构、系统网络架构、系统软件架构、系统流程架构设计等四大构架，实现PEDWS系统的研制。

关键词： 输电线路；反外损；预警系统

近几年，电网结构飞速发展，输电线路日趋增多。由于输电线路所处地理，位置和环境条件非常特殊，主要特点是杆塔点多、线路长、且长年暴露在野外，大风、雷击、暴雨、冰雪等自然灾害侵袭不断，人为因素、外力破坏引起的线路跳闸、线路被迫停电事故的概率呈上升趋势，必须引起我们的极大重视。因此，研究、探讨防止输电设备免遭外力破坏的对策，遏止愈演愈烈的电力设施犯罪，确保电网安全运行，是输电线路管理和维护单位亟待解决的重要课题。

1 PEDWS系统概述

输电线路反外损综合技术及预警系统（Prevent External

Damages on the electric transmission lines and early Warning System，简称PEDWS）是基于智能远程预警信息平台的一个完整实施方案。通过3G通讯网络和网格化信息传输，该系统在智能模式识别，输电线路危险自动判断，预警，外损源监控数据库比对等均有领先优势。

PEDWS配有智能搜索与敏感度分析模型。PEDWS还配备了专家预案和作业指导辅助决策模块，帮助管理人员快速、便捷、有效地组织和指导抢修或处理外损故障。PEDWS还具有创新的全方位鹰眼监控模块，既具有抽象的电网拓扑虚图动态显示外损源分布，也配有真实比例的电网GIS实图动态显示外损源分布，更有实时点播远程外景的摄像视频。PEDWS的这种全新监控方式，可以满足监控中心的指挥员、管理员，以及参与抢修的技术人员准确、真实、快捷地掌握相关外损源所处的全景、实景、真景。

PEDWS构建了一个分布式、网格化、智能化的外损预警和综合处理闭合的专家平台，为保障输电线路安全运行提供了一个完整的解决方案。

2 PEDWS的主要特点

1）分布式：输电线路和铁塔本身具有地域分布的广阔性，监控摄像头分布在输电线路沿线的关键位置；后台外损处理是在分布式网络系统中进行识别、存储和跟踪运作的。

2）网格化：输电线路的站域、站级分布决定了电网分布的网格化，根据网格化协管员的信息反馈，也能纳入系统的外损监管。

3）智能化：分布在外的摄像头具有智能编码、压缩、传输的功能，在服务器端又具有智能的模式识别功能，自动分类预警种类和危险级别。

4）全方位动态监控视图：电网拓扑简图突出显示了外损源动态分布的要素信息，虽然“虚”，但是直观，突出要点；电网GIS地图真实显示了外损动态分布的比例“真”图，能无级缩放、快速定位、并含有详细的地理信息，既有整体方位感，又有细节位置感；监控视频点播摄像头场景，具有身临其境的“实”感。

5）专家指导模块：在制定抢修作业方案时，配有专家系统的指导和标准作业流程，并能进行补充和修正。

6）处理外损跟踪：对纳入外损监管的处理，具有状态追踪功能，随时可以评估相关外损的处理是否妥当和合理，全面掌控外损处理的进程和状态。

3 预警系统设计方案

3.1 系统环境架构

系统基于Visual 2008和Silverlight的开发平台，数据库采用了Oracle和SQL Server 2008，网络模式为混合C/S/B结构。

3.2 系统网络架构

系统的网络架构基于C/S和B/S分布式混合设计。配有一台控制和应用程序服务器、一台数据库服务器、一台ArcGIS服务器和一组图像处理服务器群，通过交换器（或路由器）及若干台浏览器组成了一个快速、安全、稳定的局域网。必要时，配上隔离防火墙，还可以Web方式进行访问和数据交换，随时可扩充系统的远程访问能力。

3.3 系统软件架构

系统设计的软件架构，总体划分为四个层面。它们分别是基础平台、数据存储层、应用平台支撑层、应用组织和展现层：

1）基础平台采用Windows Server 2003操作系统，数据库系统采用SQL Server和Oracle。

2）数据存储层存储了PEDWS系统的预警信息、特巡单处理追踪信息、专家支持信息、数据仓库信息、人员班组信息等；同时还存储了GIS的输电线路、铁塔的影像数据；输电线路、铁塔的图形数据、基础地理信息、故障及危险源空间数据；也储存了实时视频图像及分析、预警结构数据。

3）应用平台支撑层包括了.NET和Silverlight运行及开发平台，以及ArcGIS地理信息平台、视频播放和图像处理平台。

4）应用组织层包括了PEDWS各个应用模块并集成融合成完整系统：

① 远程摄像头视频接受模块运用3G网络摄像机对高压输电线路及铁塔进行远程监控，采集实时视频图像信号，用3G无线通讯技术把视频信号传送到监控中心。

② 图像智能预警模块运用先进的模式识别人工智能技术实现智能监控，当发生外力破坏隐患时发出预警信号，并实现本地声光报警。

③ 监控中心模块具有对远程监控点任何一路图像的监控、录像回查、资料保存等功能。

④ 外损源监控追踪模块全程追踪外损源从发生、处理进展到排除的过程。外损总汇一览全部外损的处理进程和即时信息。

⑤ 特巡单处理模块提供了抢修全程的监控和管理，记录了抢修环节中的各个阶段详细信息。

⑥ 综合分析模块对正在或以往处理过的外损提供离线和在线分析和智能挖掘，提高处理外损的效率和质量。

⑦ 多模式监控集成模块提供了动态的电网外损源简图、GIS实图和视频真图三位一体的立体监控模型。

⑧ 专家智库和决策辅助模块提供了在决定抢修方案时的标准规范和优秀案例。

3.4 系统流程架构设计

根据需求分析、环境分析、网络构架和采用的运行和开发平台，我们设计了软件架构和流程模型。集成了从预警到处理追踪、多模式监控模块、专家支持和数据挖掘模块。

4 结语

随着我国输电线路总长度和传输容量的迅速增长，输电线路的日常巡视、维检工作的难度也越来越大，同时需要大量的人力、物力，且难以获得实时数据。在此情况下，对输电线路的智能监控显得更加重要，它能够从很大程度上代替人力对输电线路进行实施监控。本文综述了输电线路反外损综合技术及预警系统的概念、特点，重点论述设计方案和基本构架，希望能为业界人士提供一些借鉴。

参考文献：

[1]陈海波、王成、李俊峰、王常飞，徐国庆，特高压输电线路在线监测技术的应用[J].电网技术，2009年10期.

[2]赵作利，输电线路导线舞动及其防治[J].高电压技术，2004年02期.

[3]李兴源、魏巍、王渝红、穆子龙、顾威，坚强智能电网发展技术的研究[J].电力系统保护与控制，2009年17期.

[4]胡建华、徐健健，一种基于遗传算法和卡尔曼滤波的运动目标跟踪方法[J].计算机应用，2007年04期.

[5]杜永红，高压输电线路绝缘子闪络监测系统的研究[J].四川电力技术，2006年06期.

[6]王盼，视频中运动目标检测与跟踪技术研究[D].杭州电子科技大学，2009年.

[7]郭建春，基于GPRS的低压配电网监测终端设计[D].南昌大学，2010年.

[8]付延生，基于智能学习的多传感器目标识别与跟踪系统研究[D].哈尔滨工业大学，2008年.

[9]王宏，图像分割中阴影去除算法的研究[D].哈尔滨工业大学，2008年.

[10]邱靖邦，面向智能视频监控的事件检测建模及优化[D].上海交通大学，2010年.

作者简介：

朱春晖（1984-），浙江宁波人，男，大学本科，助理工程师，从事输电线路运维管理技术研究。