邱軍，崔健，高巍，熊友紅

（武鋼有限公司能源環(huán)保部，湖北武漢 430081）

引言

武鋼電網(wǎng)現(xiàn)有多條110 kV與220 kV輸電線路，在廠區(qū)外圍線路途經(jīng)路線上存在3個易遭外力破壞的高危區(qū)域。現(xiàn)3個區(qū)域均存在架空線路導線弧垂對地安全距離較小的問題，存在嚴重安全隱患，一旦有大型器械進入、作業(yè)極易造成電力事故的發(fā)生。

1 需求分析

目前武鋼對于3處隱患區(qū)域的防外破處理手段為人工巡線值班，建立輸電線路隱患臺賬，效率低下。對于上述環(huán)境下實現(xiàn)智能化防外破監(jiān)控，可考慮采用電網(wǎng)輸電線路防外破技術(shù)方案，同時結(jié)合武鋼輸電線路本身特點，防外破方案要考慮具備以下特點：

（1）監(jiān)控設(shè)備探測及監(jiān)控范圍大。監(jiān)控設(shè)備需盡可能覆蓋整個監(jiān)控區(qū)域。

（2）安全隱患區(qū)域施工或作業(yè)期間可實現(xiàn)不中斷監(jiān)控。

（3）設(shè)備的傳輸方式選擇。根據(jù)項目及監(jiān)控設(shè)備自身的特點，不可能選用有線或光纜等方式傳輸，因此前端裝置需采用無線傳輸方式，根據(jù)現(xiàn)場信號強度情況及資費情況選擇合適的運營商。

（4）前端設(shè)備的續(xù)航及供電。前端設(shè)備需有穩(wěn)定可靠的電源以保證設(shè)備的供電，由于安裝點的限制，項目僅能選擇采用太陽能光伏供電方式。為了保證設(shè)備的正常運行，設(shè)備應(yīng)盡可能選用低功耗產(chǎn)品。同時應(yīng)配套合適的運行模式以做到實用與節(jié)能之間的平衡。

（5）報警功能。前端設(shè)備一旦觸發(fā)報警可立刻上傳報警信息并現(xiàn)場開啟聲光報警、播報告警語音，并發(fā)送告警信息或圖像至運維人員手機上。同時也要盡可能減少誤報的發(fā)生以避免誤報過多影響系統(tǒng)正常使用。

（6）在防外破區(qū)域?qū)Ь€上需設(shè)置固定式聲光報警裝置，外破設(shè)備、物體進入該裝置報警區(qū)域，自動播放固定錄音，夜間發(fā)出警示閃光，警示勸其離開，可最大限度避免事故的發(fā)生。

2 監(jiān)測方案選擇

現(xiàn)輸電線路防外破方案主流有激光（紅外）防外破解決方案及智能防外破分析解決方案兩種，激光防外破方案與智能防外破分析方案對比見表1。

表1 激光防外破方案與智能防外破分析方案對比

激光防外破主要是通過激光傳感器對弧垂點下方線路走廊進行全天候監(jiān)控，一旦有物體越界則立刻觸發(fā)報警，以起到防范作用。智能防外破分析主要是通過對現(xiàn)場抓拍的圖像或視頻信號進行行為分析，一旦有物體越界、入侵則立刻觸發(fā)報警。

針對武鋼廠區(qū)周圍環(huán)境特點，擬選擇采用基于深度學習算法的智能防外破分析方案。

在防止因為違章施工等引起的人身事故方面，防外破區(qū)域?qū)Ь€上需設(shè)置固定式聲光報警裝置，擬選擇在每段檔距最下方導線上加裝防外破警示球。警示球采用感應(yīng)取能供電，可以24 h 不間斷閃爍提醒施工作業(yè)人員注意，同時一旦有物體進入其警戒區(qū)域，立刻可播報報警語音。

3 智能防外破分析方案監(jiān)測原理

智能防外破分析方案基于深度學習算法，深度學習人工智能分析防外破系統(tǒng)原理圖，如圖1所示。

前端裝置每天根據(jù)設(shè)置的規(guī)則定時抓拍圖像，經(jīng)由前端裝置初步AI 分析后將確認有問題的圖像立刻上傳至系統(tǒng)后臺人工智能分析模塊進行分析，其它圖像1 次/h 定時上傳后臺自動存儲至數(shù)據(jù)庫保存，用戶可通過系統(tǒng)后臺查看所有抓拍圖片。

系統(tǒng)后臺接收到圖片后自動對圖像分類，有問題的圖像送入人工智能分析模塊進行分析。同時所有上傳的圖像（無論是否有問題）均自動存入數(shù)據(jù)庫以供用戶查看。

人工智能分析模塊基于深度學習算法。分成4個步驟進行。首先在圖像中產(chǎn)生若干個（不小于1 000個）候選目標區(qū)域框，再對每個候選區(qū)域框中的目標采用深度智能分析算法提取圖像視覺特征，對候選框中提取的特征采用分類器判別是否屬于某一個特定類別（如大型器械、塔吊等），最后對于屬于某一特征的候選框用回歸器進一步調(diào)整位置，從而得到最終檢測結(jié)果。

圖1 深度學習人工智能分析防外破系統(tǒng)原理圖

一旦確認存在入侵、進入等行為，系統(tǒng)立刻向前端發(fā)出指令，開啟前端聲光報警功能，播報報警信息。

防外破警示球安裝在線路導線上，通過感應(yīng)取電供電。警示球示意圖如圖2 所示，通電即可長期閃爍，警示球本體為醒目的橙紅色，無論在白天還是夜晚，均清晰可見，以起到提醒、預警、預防大型設(shè)備機械靠近的作用。當有影響線路安全運行的設(shè)備靠近布防區(qū)域時，警示器檢測到后會立刻發(fā)出語音報警。

圖2 警示球示意圖

4 系統(tǒng)部署

（1）在能源調(diào)度中心建立輸電線路防外破監(jiān)控系統(tǒng)后臺。

（2）在3 處隱患區(qū)域分別部署5 套固定式防外破監(jiān)控系統(tǒng)前端裝置，共15套裝置。

（3）配備2套移動式視頻監(jiān)控設(shè)備，以方便隨時對新出現(xiàn)的防外破重點區(qū)域進行監(jiān)測。

（4）在監(jiān)控區(qū)域每段線路段最下方導線上部署防外破警示球，共需12套。

5 結(jié)論

輸電線路防外破技術(shù)在武鋼的應(yīng)用，使得輸電線路的巡檢方式由人工向智能轉(zhuǎn)變。隨著技術(shù)的更迭，越來越多的智能化運維手段會替代原有的人工運維方式，從而提升鋼鐵企業(yè)用電的可靠性。