基于深度学习的输电线路异物检测算法研究
这是一篇关于输电线路,深度学习,目标检测,CenterNet,YOLOv5的论文, 主要内容为输电线路作为电能传输的重要载体,其重要性不言而喻。若输电线路出现故障,会对电力系统造成不可逆转的损害。因此,电力系统的维护人员需要经常对输电线路上,诸如鸟巢、垃圾、风筝和气球等异物展开巡检,避免这些异物造成输电线路短路,从而引发突发停电。但是,人工巡检不仅消耗大量的人力和物力,而且还会发生一些漏检情况。为了降低电力巡检时人力和物力的消耗以及提高巡检的准确率,本论文基于无人机巡检并结合深度学习的主流算法对输电线路异物的检测展开研究,其主要的研究内容如下:(1)本文提出一种基于改进Center Net的输电线路异物检测算法。针对输电线路上小目标检测效果不佳的问题,提出了改进后的Center Net算法,具体改进为:为了能够提取到更丰富的语义特征,将Center Net算法的残差网络改进为宽体残差网络。并结合注意力机制,加强了对特征信息的提取。经过实验验证,改进后的Center Net算法能够有效的对输电线路异物进行检测,m AP相较于改进前提升了5.03%。(2)本文提出一种基于C-YOLOv5的输电线路异物检测算法。C-YOLOv5算法是在YOLOv5算法的基础上,将特征提取网络的C3模块进行改进,使之可以更好的提取图像中的特征信息。并且使用结合Swin Transformer设计的模块,对特征提取网络提取到的特征信息进行处理,还将Neck网络中的第一个C3模块替换成结合Swin Transformer设计的模块以此来达到提升算法检测精度的目的。通过实验表明,与YOLOv5算法相比,C-YOLOv5算法对输电线路异物的检测效果更加出色,m AP相较于改进前提升了1.3%。(3)由于C-YOLOv5算法频繁的下采样,使得小目标的语义信息发生丢失,影响算法的整体性能,本文提出一种基于C-YOLOv5-new的输电线路异物检测算法。CYOLOv5-new算法在C-YOLOv5算法频繁下采样之前,将浅层的特征图跳跃连接到多层后的Neck网络中,结合残差连接,并引入设计的Multicat模块,将大、中、小三种不同尺寸的特征图进行融合,能够保留更多小目标的语义信息,从而使得输电线路异物的小目标特征信息得以保留。通过实验表明,与C-YOLOv5算法相比,C-YOLOv5-new算法在输电线路异物检测上效果更佳,m AP相较于改进前提升了1.6%。最后,与其他主流算法对比,C-YOLOv5-new算法性能也更加出色。
基于深度学习的输电线路异物检测算法研究
这是一篇关于输电线路,深度学习,目标检测,CenterNet,YOLOv5的论文, 主要内容为输电线路作为电能传输的重要载体,其重要性不言而喻。若输电线路出现故障,会对电力系统造成不可逆转的损害。因此,电力系统的维护人员需要经常对输电线路上,诸如鸟巢、垃圾、风筝和气球等异物展开巡检,避免这些异物造成输电线路短路,从而引发突发停电。但是,人工巡检不仅消耗大量的人力和物力,而且还会发生一些漏检情况。为了降低电力巡检时人力和物力的消耗以及提高巡检的准确率,本论文基于无人机巡检并结合深度学习的主流算法对输电线路异物的检测展开研究,其主要的研究内容如下:(1)本文提出一种基于改进Center Net的输电线路异物检测算法。针对输电线路上小目标检测效果不佳的问题,提出了改进后的Center Net算法,具体改进为:为了能够提取到更丰富的语义特征,将Center Net算法的残差网络改进为宽体残差网络。并结合注意力机制,加强了对特征信息的提取。经过实验验证,改进后的Center Net算法能够有效的对输电线路异物进行检测,m AP相较于改进前提升了5.03%。(2)本文提出一种基于C-YOLOv5的输电线路异物检测算法。C-YOLOv5算法是在YOLOv5算法的基础上,将特征提取网络的C3模块进行改进,使之可以更好的提取图像中的特征信息。并且使用结合Swin Transformer设计的模块,对特征提取网络提取到的特征信息进行处理,还将Neck网络中的第一个C3模块替换成结合Swin Transformer设计的模块以此来达到提升算法检测精度的目的。通过实验表明,与YOLOv5算法相比,C-YOLOv5算法对输电线路异物的检测效果更加出色,m AP相较于改进前提升了1.3%。(3)由于C-YOLOv5算法频繁的下采样,使得小目标的语义信息发生丢失,影响算法的整体性能,本文提出一种基于C-YOLOv5-new的输电线路异物检测算法。CYOLOv5-new算法在C-YOLOv5算法频繁下采样之前,将浅层的特征图跳跃连接到多层后的Neck网络中,结合残差连接,并引入设计的Multicat模块,将大、中、小三种不同尺寸的特征图进行融合,能够保留更多小目标的语义信息,从而使得输电线路异物的小目标特征信息得以保留。通过实验表明,与C-YOLOv5算法相比,C-YOLOv5-new算法在输电线路异物检测上效果更佳,m AP相较于改进前提升了1.6%。最后,与其他主流算法对比,C-YOLOv5-new算法性能也更加出色。
微地形环境下输电线路微气象特征与覆冰灾害预测研究
这是一篇关于微气象特征,输电线路,覆冰湿增长特性,冰闪电压,覆冰灾害预测的论文, 主要内容为随着电网规模的扩大,通过复杂地理环境及恶劣气候条件的输电线路日益增多,微地形、小气候区域造成的冰、雪等极端气象条件会导致输电线路覆冰过载,进而引发覆冰舞动、断线、倒塔等重大事故。覆冰绝缘子会使得外绝缘电气强度大大降低,极易在正常工作电压下引发闪络事故,造成线路跳闸甚至是电网大面积停电,严重威胁着电网的安全运行。因此,开展微地形环境中输电线路微气象特征研究及覆冰灾害预测,有助于进一步提升灾害性覆冰天气下电网运行可靠性。首先,本文在微地形小气候理论的基础上分析了影响微地形环境下输电线路覆冰的温度、湿度和风速等微气象因子,深入探讨了山区微地形中微气象特征及其形成机理,基于宏观大气参数和地形因子分析预测微地形环境下的温度、湿度和风速,采用多元回归分析法建立了微地形区域微气象预测数学模型并进行了实例验证。其次,通过分析温度、湿度、风速对输电线路覆冰形成的影响规律,并结合能量守恒定律与质量守恒定律以及覆冰过程中过冷却液滴的碰撞、捕获和冻结特性建立起覆冰湿增长预测模型,之后根据灰关联度对覆冰厚度的计算进行校正,同时依据覆冰厚度对输电线路覆冰危害程度进行等级划分。基于覆冰闪络与覆冰厚度、电弧发展路径和冰层剩余电阻之间的关系,提出覆冰闪络电压预测技术,建立起输电线路覆冰绝缘子临界闪络电压预测模型,以此来对覆冰绝缘子闪络电压进行预测。为微地形环境下输电线路覆冰灾害预测系统的建立奠定基础。最后,在基于输电线路覆冰厚度预测模型和绝缘子覆冰闪络预测模型的基础上对输电线路覆冰灾害预测系统进行研发。先对系统的框架与B/S结构的软件架构进行设计,使用Adobe Dreamweaver CC 2019进行可视化编程,基于OA系统框架对覆冰灾害预测系统进行交互界面的设计,使其能够实现并显示出输电线路覆冰厚度和覆冰绝缘子闪络电压的预测结果,据此划分覆冰灾害等级和发出覆冰预警信息。此外,为了在覆冰灾害预测的同时兼顾对覆冰的实时监测,将在线监测系统也并入到覆冰灾害系统当中,对于少数装有在线监控设备的杆塔,利用ZHY810C输电线路在线监测设备中的智能监拍装置并配合Canny算子的边缘检测算法对输电线路的覆冰厚度进行识别。最终完成了微地形区域输电线路覆冰灾害预测系统的研发。此项研究成果可以减少依靠人工检测线路覆冰的巡检工作量,大大节约人力物力,降低输电线路运维人员的工作危险系数。对电网在恶劣极端天气下的覆冰灾害预测具有重要的实际意义。
输电线路覆冰在线监测系统研究与实现
这是一篇关于输电线路,在线监测,线路覆冰,模块架构的论文, 主要内容为输电线路运行状态直接影响电网安全，08年以来冰灾频繁发生，导致多起骨干网架线路的倒塔断线事故。冰灾高危地区巡视人员往往不易到达，巡视周期难以满足安全需要。输电线路覆冰在线监测系统的出现，为输电线路的防冰巡视及安全维护开辟了新思路：将线路覆冰的定量测量与定性分析两者结合，提高覆冰测量和预测的准确度，有效防止“冰害”事故危害电网运行安全。 输电线路覆冰在线监测系统涉及计算机技术、软件工程技术、微量信号传感技术、数据信息处理技术、电磁兼容技术、网络通讯技术等高新技术。输电线路覆冰在线监测系统集成环境条件的监测（温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、金具倾角）、视频图片的覆冰外貌和生成观察，采用现有联通/移动成熟的通信网络进行实时数据传输，借鉴国内外研究成果进行覆冰载荷计算、覆冰生长机理、杆塔和金具强度校验的理论研究，通过专家软件库进行冰情预报，开展除冰工作。 本文阐述了输电线路覆冰在线监测系统的研究现状和亟待解决的问题,对监测系统的实现技术和可靠性等问题进行了分析，给出覆冰在线监测系统架构，提出了输电线路覆冰在线监测系统的实现方法、解决方案。本文对四川省电力公司输电线路覆冰在线监测系统进行了整体架构设计，对四川省电力公司不同厂家前端设备与后台管理系统联调困难的问题，通过数据通讯中间层的思路进行解决。建立起的四川省电力公司输电线路覆冰在线监测系统，具备了如下功能：1.通过系统管理模块，对应线路属性、监测信息，实现设计、运行等不同参数的详尽设置，形成线路属性、状态信息的统一数据资料，设置不同权限分级完成线路维护和数据管理工作。2.通过统计分析模块，分析统计在线监测数据和故障报警信息，向线路运行检修单位提供输电线路运行分析、覆冰预测的报表、报告，使运行人员掌握输电线路的运行状态。3.通过报警管理模块，分类处理提示、预警、报警信息，发布线路面临的冰害隐患，帮助线路运行人员决策融冰，智能化管理融冰处置流程，提高工作处理效率。
凉山供电公司输电线路信息管理系统的设计与实现
这是一篇关于电力系统,输电线路,信息系统,SSM框架的论文, 主要内容为输电线路是连接发电站、变电站、配电网以及用户的重要枢纽,也是电网运行的核心组成单元。输电线路能够正常运转是电网安全工作的基础条件,同时也影响到电能的使用质量。目前,凉山供电公司的输电线路维护仍主要采用传统人工管理的方式,巡检人员现场纸质记录巡视和维护记录,并需要再次将纸质记录录入到系统中。此外,由于凉山大部分线路地处环境恶劣的位置,巡检人员无法进入或不便于人工巡检,导致这些区域的线路运行状况无法被管理人员及时掌握。如何对输电线路进行有效、高水平的科学管理,保证线路的生产质量,360度无死角排查线路隐患,成为了凉山供电公司亟需解决的难题。本文针对凉山供电公司在线路管理存在的困难,通过软件工程、网络通信、传感器、数据库等多种综合技术手段,提出基于公司实际需求建立输电线路信息管理系统的方案。首先对输电线路的文献资料以及关键开发技术进行了系统学习,然后结合凉山供电公司线路管理的现状,对系统进行了需求分析,并完成了系统的详细设计、实现以及测试。本系统引入移动终端设备以及线路前端的测设备,采用J2EE技术基于B/S架构进行研发,让巡检人员可以通过移动设备上传巡视、检测记录,并实现了对线路状况的在线监测。本文的研究结果实现了对输电线路中的杆塔、导线、避雷器等多种设备台账信息的统一管理。利用移动设备录记录、上传巡检数据,避免了多次手工记录和录入系统的操作。通过在输电线路前端安装监测设备,实现对输电线路的全程监控,形成高效统一的运行和监管一体的协作系统,保证输电线路正常安全运转,帮助运行维护人员对输电线路高效、科学、便捷的智能化管理。
输电线路温度在线监测技术研究
这是一篇关于输电线路,测温终端,在线监测,动态增容,ZigBee的论文, 主要内容为输电线路是我国电网的主要架构,其运行状况直接影响着整个电网的安全可靠运行,与我国经济发展、社会民生密切相关,特别是在重大政治和文体活动中,保电要求更高。我国输电线路分布广泛、周围环境复杂,极易出现故障,近几年线路事故频发。进行输电线路温度在线监测不仅可以实时了解前端设备运行状况,为故障诊断、线路设计提供可靠数据,还可以通过实时监测温度等信息进行输电线路动态增容,为提高线路载流量提供技术支持。开展输电线路温度在线监测技术,是实现我国“坚强智能电网”的基础。首先,本文阐述了研究输电线路温度在线监测技术的背景和意义,介绍了当前国内外该技术的研究现状。分析了当前的测温方式,然后从输电线路载流量与线路温度的关系入手,构建了基于输电线路温度的动态增容数学模型。根据系统设计原则和要求,从供电方式和通信方式上进行分析与研究,针对测温终端取电难的问题,提出了一种改进的高压电场感应取电技术,解决供电问题,为保证系统通信可靠,采用ZigBee近距离与GPRS远程通信相结合的方式,实现测温终端、主机、基站、监控中心之间的通信,之后,提出了输电线路温度在线监测系统总体方案,并分析了系统每部分结构的功能以及系统实现的功能,由于输电环节会产生海量的数据,传统的数据库很难应对当下数据存储与分析的要求,本文在系统总体结构中的后台监控中心加入大数据分析模块。最后,在前面研究的基础上,本文对测温终端和测温主机硬件部分进行设计与研究,终端主控制器采用领先的CC2530芯片,它本身可以无线收发数据,无需外接通信模块。并根据系统功能完成了软件设计,对测温系统进行了测试,并在淄博市市属线路中进行应用。
输电线路温度在线监测技术研究
这是一篇关于输电线路,测温终端,在线监测,动态增容,ZigBee的论文, 主要内容为输电线路是我国电网的主要架构,其运行状况直接影响着整个电网的安全可靠运行,与我国经济发展、社会民生密切相关,特别是在重大政治和文体活动中,保电要求更高。我国输电线路分布广泛、周围环境复杂,极易出现故障,近几年线路事故频发。进行输电线路温度在线监测不仅可以实时了解前端设备运行状况,为故障诊断、线路设计提供可靠数据,还可以通过实时监测温度等信息进行输电线路动态增容,为提高线路载流量提供技术支持。开展输电线路温度在线监测技术,是实现我国“坚强智能电网”的基础。首先,本文阐述了研究输电线路温度在线监测技术的背景和意义,介绍了当前国内外该技术的研究现状。分析了当前的测温方式,然后从输电线路载流量与线路温度的关系入手,构建了基于输电线路温度的动态增容数学模型。根据系统设计原则和要求,从供电方式和通信方式上进行分析与研究,针对测温终端取电难的问题,提出了一种改进的高压电场感应取电技术,解决供电问题,为保证系统通信可靠,采用ZigBee近距离与GPRS远程通信相结合的方式,实现测温终端、主机、基站、监控中心之间的通信,之后,提出了输电线路温度在线监测系统总体方案,并分析了系统每部分结构的功能以及系统实现的功能,由于输电环节会产生海量的数据,传统的数据库很难应对当下数据存储与分析的要求,本文在系统总体结构中的后台监控中心加入大数据分析模块。最后,在前面研究的基础上,本文对测温终端和测温主机硬件部分进行设计与研究,终端主控制器采用领先的CC2530芯片,它本身可以无线收发数据,无需外接通信模块。并根据系统功能完成了软件设计,对测温系统进行了测试,并在淄博市市属线路中进行应用。
基于知识图谱的输电线路故障数据库构建
这是一篇关于知识图谱,图数据库,输电线路,故障数据库的论文, 主要内容为随着中国经济社会的高速、持续、稳定地发展,社会各界对电量的需求日渐提高,导致了输电线路电压等级的增加,对输电线路的运营维护提出了更高的要求。输电线路故障报告的深入挖掘对事故后深入分析和事故前预警具有重要作用,但将非结构化的输电线路故障报告存储到数据库人力成本过高。本文以输电线路跳闸故障为例,基于知识图谱,以Neo4j数据库为根基建立输电线路跳闸故障数据库的自动存储系统,以满足对于数据深度挖掘的需求。本文的主要工作如下:(1)输电线路跳闸故障报告的知识抽取。经综合分析采用Bi LSTM+CRF的组合模型进行知识抽取,通过人工标注制作训练集训练模型。将训练好的模型应用于输电线路跳闸故障报告的知识抽取,通过相应指标对其识别效果进行评价。(2)输电线路跳闸故障数据库的搭建。通过对比选用合适的数据库;根据文本特征和数据库存储需求对输电线路跳闸故障报告文本进行预处理;根据输电线路特点提出基于输电线路跳闸故障报告结构和基于输电线路电网结构的两种组织结构,并完成依照此两种组织结构的自动存储。(3)输电线路跳闸故障报告识别存储系统软件设计。进行需求分析,拟定实现预处理模块、知识抽取模块、存储模块、数据库连接模块和输电线路跳闸故障统计模块五个功能模块;完成拟定功能模块的编写,其中在输电线路跳闸故障模块中内置按时间和按线路统计输电线路跳闸故障两种统计方式。以此两种方式为例,其余输电线路运维过程中所关注的信息统计均可采用类似的方法实现。
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