高分辨率合成孔径雷达技术在特高压输电线路
- 格式:pdf
- 大小:300.40 KB
- 文档页数:3
商务部、科技部关于调整发布《中国禁止出口限制出口技术目录》的公告文章属性•【制定机关】商务部,科学技术部•【公布日期】2020.08.28•【文号】商务部、科技部公告2020年第38号•【施行日期】2020.08.28•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】进出口贸易正文商务部科技部公告2020年第38号关于调整发布《中国禁止出口限制出口技术目录》的公告根据《中华人民共和国对外贸易法》和《中华人民共和国技术进出口管理条例》,商务部、科技部对《中国禁止出口限制出口技术目录》(商务部科技部令2008年第12号附件)内容作部分调整,现予以公布。
属于军民两用技术的,纳入出口管制管理。
商务部科技部2020年8月28日《中国禁止出口限制出口技术目录》调整内容一、禁止出口部分(一)畜牧业1.删去微生物肥料技术(编号:050302J)条目。
2.将蚕类品种、繁育和蚕茧采集加工利用技术(编号:050304J)控制要点1修改为:“除杂交一代蚕品种以外的蚕遗传资源”。
(二)医药制造业3.删去化学合成及半合成咖啡因生产技术(编号:052701J)条目。
4.删去核黄素(VB2)生产工艺(编号:052702J)条目。
5.删去化学合成及半合成药物生产技术(编号:052705J)条目。
(三)交通运输设备制造业6.将航天器测控技术(编号:053701J)控制要点修改为:“我国使用的卫星及其运载无线电遥控遥测编码和加密技术”。
(四)仪器仪表及文化、办公用机械制造业7.地图制图技术(编号:054101J)控制要点修改为:“直接输出比例尺>=1:10万我国地形要素的图像产品”。
(五)电信和其他信息传输服务业8.将空间数据传输技术(编号:056002J)控制要点修改为:“涉及下列其中之一的卫星数据加密技术:1.保密原理、方案及线路设计技术2.加密与解密的软件、硬件”。
9.将卫星应用技术(编号:056003J)控制要点修改为“北斗卫星导航系统信息传输加密技术”。
机载激光雷达数据中电力线的快速提取发表时间:2020-08-17T07:07:46.833Z 来源:《中国科技人才》2020年第9期作者:高亚洲[导读] 为了安全检测和分析高压输电线路,提出了一种基于机载激光雷达功率范围数据的电力线激光点云分割和提取算法。
天津航天中为数据系统科技有限公司天津 300301摘要:随着电力工程的快速发展和电网运行维护的要求,对线路走廊的结构特征进行了深入的分析。
本文首先对高压线路上的点进行了滤波分类和相对地面高程阈值的粗略提取,然后运用随机抽样一致性剔除残留的电塔点,结合点云高程分布特征进一步剔除绝缘子点,实现电力线点的精提取;最后,同一垂直平面上供电线路上各点的高程分布特征,使各供电线路上各点的快速提取成为可能。
实际的技术数据验证了该方法的可靠性和鲁棒性。
最后,支线各点的平均抽提率均大于95%。
关键词:机载激光雷达;电力线建模前言为了安全检测和分析高压输电线路,提出了一种基于机载激光雷达功率范围数据的电力线激光点云分割和提取算法。
该方法(DBSCAN)可用于运输走廊中单个线路的分割和提取。
一、DBSCAN方法1996年DBSCAN 方法被Martin提出,它是基于密度空间数据的全系统方法,是一种典型的聚类算法。
DBSCAN算法通常假设类别可以由样本分布的厚度来确定。
同一类别的样本之间是密切相关的,即同一类别的样本必须与该类别的任何一个样本相邻。
通过对密切相关的样本进行分类,得到一个聚合类别。
所有聚集类的最终结果是通过将所有密切相关的组的样本细分为不同的类别得到的。
该算法将有一个足够密集的区域作为距离的中心,并且该区域将继续增长,这是基于集群只能由其任何一个中心对象来识别的事实。
该算法采用基于密度的聚类概念,要求聚类空间中的对象(点或其他空间对象)数量不小于给定的阈值。
二、电力线提取方法1.电力线路的基本特征与传统的输电线路走廊不同,特高压输电线路与地面高度相差很大。
基于暂态波形相似度的特高压输电线路故障定位技术
孔伟伟;何安明;吴立刚
【期刊名称】《机械设计与制造工程》
【年(卷),期】2024(53)5
【摘要】为提升输电线路故障定位精度,提出基于暂态波形相似度的特高压输电线路故障定位技术。
根据输电线路正反向差电流与故障点电流的关联关系,采用Pearson关联系数分析故障数据正反向差电流波形细节处的相似度,构建故障测距函数,结合细菌觅食优化算法及改进蚁群算法优化故障测距函数,求解行波流经故障位置两侧的时间差,通过计算输电线路端点到故障点的距离,实现特高压输电线路故障定位。
实验结果表明:该技术可实现对输电线路各位置、各类型故障的精准定位,且受过渡电阻、噪声的影响较小。
【总页数】6页(P109-114)
【作者】孔伟伟;何安明;吴立刚
【作者单位】国网信通股份公司安徽继远软件有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM721
【相关文献】
1.基于暂态电流波形斜率的中压柔性直流配电线路故障定位方法
2.基于暂态信息融合的输电线路单端故障定位方法
3.基于分布式监测的特高压输电线路故障定位方
法4.基于改进双端行波法的特高压输电线路故障定位方法研究5.基于EMD分解算法的长距离特高压输电线路接地故障定位
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
激光雷达在输电线路巡检中的关键技术及应用发布时间:2021-06-01T07:09:09.544Z 来源:《中国电业》(发电)》2021年第4期作者:赵云[导读] 还原输电线路走廊地貌,弥补了人工巡检的不足,无疑成为输电线路巡检技术未来探索和发展的方向。
云南建源电力工程有限公司云南昆明 650000摘要:我国在“十三五”规划期间又对电力行业提出更高要求,指出要在2016-2020年间开始建设±1100kv高压输电线路,同时提升大电网调度运行能力,加强电网灾害预防,使电网安全运行技术达到世界前列。
如今电网结构日益复杂,线路长度不断增长,采用传统人工巡检不但耗时耗力,而且无法做到及时发现隐患、排除隐患。
机载激光雷达技术作为一种新型对地观测技术,能够快速进行探测,获取目标探测物的三维空间信息,并利用点云数据构建真三维模型,还原输电线路走廊地貌,弥补了人工巡检的不足,无疑成为输电线路巡检技术未来探索和发展的方向。
关键词:激光雷达;输电线路;应用1关键技术1.1激光雷达系统激光雷达技术是近十几年发展起来的一种新的空间信息采集技术,通过发射高频率激光脉冲,对目标地物进行扫描,获取海量点云数据。
这些数据不仅包含目标物体的三维信息,还包含几何结构、弱纹理和语义信息。
激光雷达系统在功能上整合了激光雷达技术、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS),通过搭载于不同的遥感平台,实现了高精度地形地貌数据的快速采集。
其拥有以下几个特点:(1)数据精度高,目前激光雷达可获得毫米甚至微米级别的探测。
(2)数据量大。
激光雷达每秒可以获取数十万个点云数据,这为后期对目标地物进行还原和建模提供了大量可靠的数据资源。
(3)不受天气、太阳高度角、地形等自然条件影响,支持全天候作业。
(4)激光雷达不受电磁波的干扰,因此在低空、超低空的条件下仍可获得清晰的影像。
激光雷达系统根据搭载平台的不同可分为星载、机载、车载和地面4类,其中机载激光雷达(如图1)受天气影响小,扫描角度灵活,应用最为广泛,目前已有70余种机载激光雷达系统投入市场,如瑞士Leica公司研发的ALS60、加拿大Optech公司的ALTM、奥地利IGI公司的RIGEL等。
我国远距离输电新技术通过鉴定输电能力提高45%
佚名
【期刊名称】《机电设备》
【年(卷),期】2009(26)3
【摘要】5月17日,由华能北方电力公司牵头研发的远距离点对网输电线路加装串补装置抑制次同步谐振技术获得成功并通过专家鉴定。
截至17日20时45分,串补装置己在该公司所属内蒙古上都电厂稳定运行一个月。
该技术的成功投运使上都电厂输电能力提高45%。
该技术具有占地少、投资省、施工周期短、调试维护
简便等优点,填补了我国远距离点对网输电技术的一项空白并处于世界领先水平。
【总页数】1页(PI0008-I0008)
【关键词】远距离输电;谐振技术;能力提高;专家鉴定;串补装置;输电线路;电力公司;稳定运行
【正文语种】中文
【中图分类】TM722;TP17
【相关文献】
1.综合措施提高远距离大容量交流输电系统稳定性水平 [J], 周群;张益;黄家裕;武寒;郭佳田;卞蓓蕾
2.提高超高压远距离交流输电功率的途径及方法 [J], 刘润
3.我国远距离输电新技术通过鉴定 [J], 无
4.提高输电能力为何使用特高压输电方式 [J], 无
5.使用双励机提高远距离输电线路的稳定性 [J], 常鲜戎;颜湘武;潘云江;王仁洲;杨以涵
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
跨越万水千山,聚力远距离输电——记高压电气设备智能运检安徽省重点实验室常务副主任傅中 郑 心 王 鹏回看我国电力工业发展史,从曾经的落后追赶,到如今特高压输电领跑全球,日新月异的发展背后倾注着无数电力科技工作者的心血。
他们面向国家重大需求,兢兢业业、攻艰克难,为保障国家能源安全作出了巨大的贡献,高压电气设备智能运检安徽省重点实验室常务副主任傅中就是其中的佼佼者。
“我国能源资源与电力负荷呈逆向分布,中东部能源需求大,但资源相对匮乏;而能源资源集中的西北部,需求又相对较小。
发展远距离特高压输电技术是全国范围能源资源优化配置的必然选择。
”作为从“中国创造”到“中国引领”的参与者与见证者,傅中介绍,长距离特高压输电技术必须依靠准确的线路电气参数才能落地,一旦参数出现偏差,将会直接威胁到整个工程的安全运行。
“从我国西北部到中东部,负荷中心距离能源基地800~3000千米,新疆昌吉至安徽古泉线更是长达3200多千米,沿线地质条件复杂,理论计算根本无法获取准确的线路电气参数,只能通过测量获取。
”他说,但是在特高压工程建设上马之初,长距离线路参数的准确测量缺少适用理论模型、测量方法及适用装置,这就成了电力科研工作者亟须解决的三大技术难题。
十年磨一剑。
从2011年开始,针对这些问题,傅中就坚持科研服务实际应用的理念,主持或参与完成了长距离交、直流单回,同塔多回线路电气参数测量技术研究,解决了多项技术难题,获得国内外业界多项荣誉,为长距离输电测试领域实现“技术引领”,写下了浓墨重彩的一笔。
“从0到1”的探索新冠疫情期间,不少国家用电量剧增,老旧的电网直接崩溃,疯狂断电。
看到中国还能保持灯火通明,不少外国网友发出了“为什么中国不停电”的疑问。
事实上,回顾输电网发展历史,起步输电技术从低压到高压,我国一直在西方国家后面跟跑,甚至到了超高压技术,我国也比发达国家落后大约20年。
加拿大在1965年就建成了超高压输电工程,而我国在2005年才有了第一个750千伏输电工程,这比西方发达国家整整落后了40年。
激光雷达在电力输配和智能电网中的应用方案随着科技的不断进步,激光雷达作为一种非常先进的测距技术逐渐在电力输配和智能电网领域展现出巨大的潜力。
激光雷达通过发射激光束并接收反射回来的信号,可以精确测量目标物体的位置和距离,因此被广泛应用于电力输配和智能电网中的多个方面。
首先,激光雷达在电力输配过程中的应用能够提高输配系统的可靠性和安全性。
通过激光雷达对输配线路和设备进行实时监测,可以提前发现线路上的隐患和故障,避免发生电力系统的事故。
例如,对于输电线路来说,激光雷达可以实时监测塔杆的倾斜和变形情况,及时发现并处理变形严重的塔杆,避免发生塔杆倒塌引发的事故。
对于变电站和配电设备来说,激光雷达可以检测设备的温度、压力和振动情况,及时发现设备的异常状况并进行维护,防止设备故障导致停电。
其次,激光雷达在智能电网的应用方案中可以提升系统的智能化和自动化程度。
智能电网是一个以信息化、智能化和交互化为特点的电力系统,通过激光雷达对电力设备和供电网络进行高精度的实时监测,可以实现对电网的智能管理和控制。
例如,在智能电网中,激光雷达可以用于定位移动设备定位,可以实时追踪供电车辆的位置和行进轨迹,方便监管部门对供电车辆进行管理和调度。
同时,激光雷达还可以用于检测太阳能和风能发电设备的运行状态,通过对设备的振动和温度进行实时监测,及时发现并解决设备故障,提高能源的利用效率。
此外,激光雷达还可以用于智能电网中的负荷管理和能源调度。
在智能电网中,激光雷达可以通过测量室内或室外环境的光照强度和温度变化,判断用电设备的使用情况和能源的消耗情况,从而合理规划电力的供应和调度方案。
通过激光雷达的精准测量和数据分析,可以准确预测负荷峰值和低谷,进而合理分配电力资源,提高能源利用的效率和经济效益。
综上所述,激光雷达作为一种高精度测距技术,在电力输配和智能电网中具有广阔的应用前景。
它可以提高输配系统的可靠性和安全性,实现对电力设备和供电网络的实时监测,从而减少电力事故的发生。
【独家】特高压输电工程关键技术成果一览导语:我国开发了全套具有自主知识产权,世界领先的特高压输电技术。
完成特高压关键技术研究课题309项,其中国家科技支撑计划16项,覆盖规划、设计、建设和运行各个领域,形成特高压交流技术标准体系,包括7大类77项国标/行标,制定52项特高压直流企业标准,申请429项国家专利。
特高压交流关键技术成果标准电压:确定了特高压系统标称电压为1000KV,最高运行电压为1100KV。
过电压控制:提出并验证了采用高抗、高性能避雷器和断路器合闸电阻深度限制系统过电压的综合方案。
潜供电流控制:高抗中性点加装小电抗,结合线路全换位成功抑制潜供电流,实现1秒内单相重合闸。
绝缘配合:首次采用1000 u s长波前操作波试验数据进行绝缘配合,合理控制了各类间隙距离,有效地减小了搭头尺寸。
外绝缘:开展了特高压设备全尺寸污秽特性试验,在世界上首次研制复合绝缘子和复合套管,成功成功的解决了重污秽地区特高压工程的外绝缘配置难题。
电磁环境:开展变电站及线路的全场域三维电场计算及真型试验,优化导线选型和布置,研制出成套金具,成功开发了低噪音设备.开发了全封闭隔音室.工程的电晕损失和噪声控制水平国际领先。
防雷设计:进行全线雷电活动监测,优化避雷器选型和布置在变电站进线段地采用三地线设计方案,山区线路采用地线负保护角设计。
煤矿采空区线路设计:开创性地采用三维物探勘察、塔基变形预测、杆塔倾斜监测等手段,采用分体式耐张塔、大板基础地基灌浆处理等措施.成功解决了线路通过煤矿采空区的结构。
防舞动设计:在世界上首次研制成功线夹回转式防舞间隔棒结合线路走向优化、耐张段长度优化等措施.实现了舞动多发地区特高压线路的安全设计。
结构优化设计:全线杆塔承力构件采用0420高强钢,耐张塔采用铝管式刚性跳线,开展真型杆塔强度试验和缩尺寸构架强度试验,保证了结构设计安全,实现技术、经济有机统一特高压直流关键技术成果直流输电序列确定了由±500KV、±600KV、±800KV、±1000KV构成直流输电电压等级序列,提出了各电压等级直流工程的经济输电距离和推荐接线方式。
机载激光雷达技术在输电线路工程中的应用摘要:机载激光雷达技术(airborne light detectionand ranging,LiDAR)是90年代初投入商业应用的一种主动式对地观测新兴技术,它由于具有快速获取高精度激光点云和高分辨率数码影像的优点,给线路的建设带来了以往测绘手段所不具备的应用模式和技术优势。对新建的输电线路而言,通过机载激光雷达测量技术采集和处理的数据,可应用到电力线路的路径优化、优化排位、外业施工等整个流程。本文将结合厄瓜多尔工程阐述LiDAR在输电线路工程中应用的适宜性。关键词:机载激光;雷达技术;输电线路工程;应用1应用思路输电线路走廊的地形、地貌、地物等会对线路的建设和安全运行产生重大的影响,是线路设计和建设最为关注的部分。
机载激光雷达系统集成了GPS、IMU、激光扫描仪、数码相机等光谱成像设备。
采用LiDAR测量系统可以直接采集线路走廊高精度激光点云和高分辨率的航空数码影像,进而获得高精度三维线路走廊地形地貌、线路设施设备以及走廊地物(杆塔、挂线点位置、电线弧垂、树木、建筑物等)的精确三维空间信息,从而为电力线路规划设计和建设提供高精度测量数据成果。
根据实际工作情况,在不改变现有的作业流程情况下,图1是LiDAR测量技术在输电线路工程(主要针对输电线路施工图设计阶段)现阶段中的应用思路。
图1 LiDAR测量技术在输电线路(施工图设计阶段)中的应用思路2机载激光雷达在输电线路中的应用2.1机载激光雷达在输电线路勘测设计中的应用2.1.1机载激光雷达数据处理机载激光雷达数据通常包括激光点云数据(又称为距离图像数据)回波强度图像数据。
通常情况下,可通过对激光点云数据进行分类(分为地表激光点云数据和非地表激光点云数据)以生成DEM(DigitalElevationModel)数据。
而通过利用DEM数据以及航空数码影像的内外方位元素(在机载激光雷达航飞数据采集中通过DGPS以及IMU可获取航空数码影像的外方位元素),则可对航空数码影像进行正射纠正以生成DOM(DigitalOrthophotoMap)数据。
交流特高压输电线路对雷达台站的无源干扰研究卢莹;张建功;干喆渊;赵志斌【摘要】交流特高压输电线路对其附近的对空情报雷达站的电磁干扰影响,包括有源干扰和无源干扰.本文分析了两种干扰的计算方法,并建议了交流特高压输电线路对对空情报雷达站的防护距离.文中分别对交流特高压输电线路的有源干扰和无源干扰进行分析,计算了线路电晕导致的无线电干扰和特高压输电线路的塔、线对对空情报雷达的距离探测性能影响.综合阵地反射面影响、遮蔽影响和二次辐射回波干扰影响,并依据保护距离最终确定选择两者中较大的原则,提出了交流特高压输电线路与对空情报雷达站的无源干扰防护距离建议.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2018(034)007【总页数】6页(P1-6)【关键词】特高压;输电线路;有源干扰;无源干扰;雷达【作者】卢莹;张建功;干喆渊;赵志斌【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;电网环境保护国家重点实验室(中国电力科学研究院武汉分院),湖北武汉430074;电网环境保护国家重点实验室(中国电力科学研究院武汉分院),湖北武汉430074;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TM630 引言随着科学技术的迅速发展,对周边电磁环境有严格要求的特高频无线电台站(如用于模拟电视及数码电视广播台站、军用航空雷达等)大量涌现,具有大尺寸金属结构的特高压输电线路对这些台站的无源干扰问题成为研究热点[1~3]。
对空情报雷达是用于搜索、监视与识别空中目标并确定其坐标和运动参数的雷达,也称对空搜索雷达[4]。
它所提供的情报,主要用于对空警戒、引导歼击机截敌方航空兵器和为防空武器系统指示目标,也用于保证飞行训练和飞行管制,是现代战争中获取空中目标情报的重要电子技术装备。
本文首先对交流特高压输电线路的有源干扰进行分析,重点研究输电线路正常运行时,线路电晕导致的无线电干扰对其附近的对空情报雷达有源影响问题,提出了1 000 kV交流特高压输电线路与对空情报雷达站的有源干扰防护距离建议值。
国网武汉高压研究院2006年科技成果丰硕
佚名
【期刊名称】《高电压技术》
【年(卷),期】2007(33)3
【摘要】国网武汉高压研究院2006年科技成果丰硕,《1000kV级交流输变电工程过电压和绝缘配合研究》、《1000kV级交流工程电磁环境的研究》、《1000kV级输电系统防雷防护技术研究》、《1000kV级交流输变电工程设备外绝缘特性研究》、《1000kV级交流输变电工程高海拔设备电晕特性研究》、《1000kV级交流输电工程导线截面及其分裂形式研究》、《1000kV级交流输变电工程带电作业技术的研究》7项特高压重大专项研究为特高压试验示范工程输电线路的设计提供了重要的参考依据。
【总页数】1页(P8-8)
【关键词】高压试验;科技成果;研究院;武汉;输变电工程;工程设备;外绝缘特性;绝缘配合
【正文语种】中文
【中图分类】TM83
【相关文献】
1.超高压电缆附件实现国产化的第一步——访国网武汉高压研究院电缆技术研究所杨黎明所长 [J], 韩伟
2.中国气象科学研究院大气探测研究所所长张义军研究员来国网武汉高压研究院进行学术交流 [J],
3.国网武汉高压研究院4位专家受聘为武汉大学博士生导师、兼职教授 [J],
4.“武汉高压研究所”更名为“国网武汉高压研究院” [J],
5.我国特高压电磁环境研究取得新进展——国网武汉高压研究院电磁兼容室测试特高压试验基地雨雪天电磁环境 [J],
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
特高压输电通道激光-雷达三维可视化系统的建设与研究李震宇【摘要】介绍了特高压输电通道激光-雷达三维可视化系统建设的目标、结构及其特点,阐述了激光-雷达三维可视化技术在特高压输电通道风险评估中的应用理念,为提升特高压输电通道运检管理水平提出了一种新的技术方法.【期刊名称】《山西电力》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P5-7)【关键词】特高压;输电通道;激光-雷达三维成像;风险评估【作者】李震宇【作者单位】国网山西省电力公司,山西太原030001【正文语种】中文【中图分类】TM73;TP242机载激光雷达三维成像技术能够精确、快速获取地面三维数据,已经得到广泛的认同。
在国外,多应用于海洋管控、矿山勘测、林业监察、水利灌溉、土地环保以及城市建设等领域,发展了立体摄影测量技术,具有超强的任务载荷、续航能力,以及安全性。
至今全球已经有超过30类不同型号的激光雷达扫描系统投放市场,形成了较成熟的商业系统。
近年来,我国也在专业低空遥感方面进行了积极的探索与研究。
自主产权的机载激光雷达可以实时、动态、大量采集空间点云信息,实现了点云和影像数据同步采集,支持真彩色点云快速生成,逐渐在农业、环境、测绘等多个行业广泛应用。
随着数据处理技术以及相应的行业应用平台的逐步完善成熟,机载激光雷达三维成像技术在电力行业尤其是特高压输电线路运维管理中的应用也将逐步普及。
1 特高压输电通道风险评估存在的问题山西电网架空输电线路规模大,所处自然环境复杂恶劣,火灾、冰害、风害、地质灾害、污闪、异物、雷击、树线放电、鸟害等危险因素的核查工作量大,给特高压重要输电通道风险评估工作带来极大的困难。
目前特高压输电通道风险评估工作主要存在以下技术问题。
a)数据收集难,缺乏足够翔实的通道走廊数据,无法有效支撑风险评估工作的顺利开展。
b)缺乏高效实用的走廊数据采集工具,人工模式工作量繁重而且精度不高。
c)缺乏有山西地域特色的走廊数据分析模型,无法精确判定危险因素。
2009特高压输电技术国际会议论文集 1高分辨率合成孔径雷达技术在特高压输电线路广域自然灾害监测中的应用研究胡毅,王力农,刘艳,胡建勋,刘凯,刘庭,肖宾摘要:本文针对特高压输电线路广域灾害遥感监测应用的现状和需求,研究高分辨率合成孔径雷达技术在特高压输电线路广域自然灾害监测中的应用。
首先,分析SAR成像的特点,并和光学成像对比,得出在灾害条件下应用SAR图像进行监测输电线路的可行性。
然后,研究高分辨率SAR图像中特高压铁塔的目标特性和目标识别技术,利用铁塔目标峰值特征对武汉特高压交流试验基地中的特高压铁塔进行识别。
试验结果表明,利用SAR目标识别技术对特高压输电铁塔的结构、受损情况进行识别的方法可行。
关键词:特高压输电线路;输电铁塔;合成孔径雷达;线路监测1 引言2009年1月6日,我国晋东南~南阳~荆门1000kV特高压交流示范工程正式投运,这是目前世界上电压等级最高、技术水平最高的输变电工程。
输电线路的安全可靠运行在很大程度上决定着整个特高压输电系统的稳定和安全[1]。
此外,我国是一个自然灾害多发国家,晋东南~南阳~荆门1000kV特高压交流试验示范工程穿越山西、河南和湖北3省,输电线路将处于各种灾害天气(风、雨、雪、雾、冰、地震等)的运行环境之下。
因此,为保障特高压输电线路的可靠运行,研究特高压输电线路广域自然灾害监测技术具有重要意义。
人工巡检、机器人巡线、直升机巡线、航空数字摄影巡线或各种在线监测装置都能从“点”或“线”的层面解决特高压输电线路环境监测和管理问题。
输电铁塔上安装各种在线传感器如气温、气压、压力和摄像头传感器等,通过各种通信方式直接将线路运行情况传送到监视中心。
这些监测方式的缺陷是受到天气条件的限制,在大范围冰灾和地震的环境下难以持续工作。
光学遥感、多光谱遥感、雷达遥感已广泛用于输电线路选线的前期勘察和施工作业[2]-[4],主要是通过不同分辨率(15米、5米、2.5米)、不同传感器(光学、多光谱、红外、激光扫描等)得出输电线路走廊范围的地质结构图、地形图等。
在电力系统的输电线路GIS运行管理系统中,航空摄影测量技术和光学卫星图像也得到了广泛应用。
合成孔径雷达(SAR)是一种利用微波进行感知的主动传感器,和光学、红外等其它传感器相比,SAR成像不受云雾、雨雪、太阳光照条件等限制,可对感兴趣的目标进行全天候、全天时的监测,在冰雪灾害,地震灾害、洪水灾害等大范围自然灾害条件下有特殊的优越性。
SAR卫星是侧视成像,可以完全展现输电铁塔的姿态,而光学卫星是星下点成像,不能利用单幅影像判别铁塔的姿态和状态。
本文针对特高压输电线路广域灾害遥感监测应用的现状和需求,研究利用高分辨率SAR技术对特高压输电线路进行广域自然灾害监测的可行性,融合特高压输电线路的GIS数据,在冰雪、地震、洪涝等突发性灾害条件下,准实时遥感监测特高压输电铁塔以及线路周边的受损状况,为灾后重建和灾前预警提供准确的卫星遥感信息。
本文第二部分陈述国内外研究现状,第三部分为高分辨率SAR影像中特高压输电铁塔目标特性分析,第四部分为特高压输电铁塔目标识别,第五部分为结束语。
2 国内外研究现状由于高分辨率卫星影像包含丰富的地理信息, 具有数据新、更新快、覆盖范围广等特点,现已在输电线路工程选线中得到了一定程度的应用。
在660kV宁东~山东输电线路工程中,采用215m的P5全色卫星影像数据和数字高程模型(DEM),建立了高分辨率卫片三维选线平台,辅助设计人员进行了输电线路的前期规划选线工作, 取得了很好的应用效果[2]。
山东电力工程咨询院2005年6月利用法国的SPOT 卫星影像和美国的TM卫星影像对500kV 送电工程(滕州~临沂~日照~黄岛,全长约380km ,由聊城~长清~济南组成) 进行了勘测设计工作[3]。
三峡水利水电枢纽在右岸计划建设右一电站、右二2 高分辨率合成孔径雷达技术在特高压输电线路广域自然灾害监测中的应用研究电站, 共规划500kV送电线路7回。
规划出线回路多,走廊拥挤, 出线困难。
出线地区多为山地, 山高沟深, 多悬崖峭壁, 交通闭塞,野外勘测工作难度很大。
为此利用了IKONOS数据为1m分辨率的自然彩色影像(红绿蓝3波段融合文件)来进行了优化勘测[4]。
光学卫星影像对气象条件及光照情况要求严格,在多云和有雾的情况下,影像质量不能得到保证,在灾害性天气条件下无法进行实时监测和预警。
而雷达遥感技术能克服以上缺陷、弥补其不足,在高分辨率雷达影像中识别高压输电铁塔目标的研究中,中科院遥感应用研究所有较早的发现与报告:廖静娟[5]从2003年淮河洪水淹没区的机载SAR 图像中清晰分辨了输电铁塔的目标与走向;朱俊杰[6]对比了北京北五环上青桥附近的SAR图像和快鸟(Quickbird)图像,在两幅影像中都清晰辨别了立交桥旁边的铁塔,快鸟影像中得到的是铁塔太阳阴影,而SAR图像中得到的是铁塔的雷达侧视成像回波信号。
武汉大学的杨文等[7]依据高分辨率极化SAR图像建立了自动的输电铁塔识别模型,准确的提取了农田中的输电线路。
高分辨率SAR图像能够识别地物目标的组织结构等多方面的信息,地物在图像上不再是多目标的电磁波反映,而更体现了地物的结构组织信息。
如何利用这些信息来分析特高压输电铁塔及线路在灾害条件下的安全状态(毁损、覆冰等),目前还没有相关的研究报道。
3 特高压输电铁塔目标特性分析本文采用的SAR数据为VV极化聚束式Terra SAR-X卫星影像,分辨率为1m。
3.1 SAR图像的基本特性SAR成像系统和其它成像系统特别是和光学成像系统相比,生成的二维图像具有很多明显的差异。
SAR图像主要反映了目标的两类特性:电磁散射特性和结构特性。
其目标特性在很大程度上依赖于雷达系统参数和地域参数,如:工作波长、电波入射角、入射角的极化方向、地域表面粗糙度、地域目标的集合形状和走向、地域材料的复介电常数等。
与光学图像相比,SAR图像视觉可读性较差,并且受到相干斑噪声及阴影、叠掩、透视收缩等几何形变的影响,使得SAR图像信息处理更加困难。
因此,需要根据SAR成像特点来研究地物目标的成像特性。
图1是武汉特高压交流试验基地的高分辨率光学与雷达影像对比。
光学影像中,特高压交流试验基地尚未完全建成,其东北角的一座铁塔已经树立起来;雷达影像是2008年5月拍摄,此时所有基地设施已完工。
光学影像是星下点成像,影像中铁塔的阴影清晰可见,但是当其阴影的背景为水面或者植被时,由于影像反差太小,影子很难被辨认出来。
雷达为侧视成像,获得铁塔在雷达视角上的投影。
雷达影像与光学影像相反,在有植被和水面的地区,影像反差变大,易于识别,这使得我们在监测位于山区高植被地区的特高压输电铁塔称为可能。
图1铁塔光学影像与雷达影像对比3.2 SAR图像中1000kV铁塔的目标特性分析武汉特高压交流试验基地中有1000kV铁塔8基,其中单回4基,双回4基,本文针对该地区的米级分辨率SAR图像,研究特高压铁塔的目标特征。
特高压输电铁塔结构为角钢和构件组成的网状体,塔身和横担的材料都为金属,这种特征使得特高压铁塔在SAR图像中有很强的后向散射特性,如图2所示。
由于铁塔的横担为南北方向,与SAR 平台飞行方向一致,使得铁塔目标的结构在图像上非常清晰,尤其是横担部分亮度极高。
总体而言,铁塔横担的亮度高于铁塔主体结构的亮度,其原因在于横担的结构较为密集,雷达有效反射截面远大于铁塔主干的反射面积。
在高分辨率SAR图像上特高压输电铁塔以结构信息表现,而不再是点目标形式,因此,通过其几何形状结构、空间拓扑关系、纹理特征等信息的提取来分析其毁损状态具有可行性。
1000kV铁塔SAR图像参见图2,其中有几基塔的投影与其它的塔或者试验基地中的架构重合,2009特高压输电技术国际会议论文集 3因此难以将其SAR 图像结构分离出来,这也增加了在复杂背景下铁塔目标特征提取与目标识别的难度。
1000kV 铁塔照片参见图3。
图2 武汉特高压交流试验基地1000kV 铁塔(1米分辨率雷达图像)图3 武汉特高压交流试验基地1000kV 铁塔(照片,对应图2 SAR 图像)4 高分辨率SAR 影像中1000kV 铁塔目标识别基于实地测量和施工建设图纸所提供的1000kV 特高压输电铁塔坐标、朝向和结构等信息,建立了铁塔识别的初步模型,并利用该模型对1m 分辨率TerraSAR 卫星影像中的铁塔目标进行了提取和识别。
首先对输入的大幅SAR 图像依据铁塔目标的尺寸设置检测窗口的大小,利用恒虚警率(CFAR)方法检测得到所有潜在目标区域,然后提取目标的峰值特征进行识别。
CFAR 检测后图像中比较亮的像素不仅包括目标像素,还包括杂波像素。
一般而言,SAR 图像上目标区域的峰值总要比杂波区域的峰值稠密,因此,可通过基于峰值密度的门限检测方法来去除来自杂波区域的峰值[8]。
图4是1000kV 双回线性塔峰值提取结果,图5是1000kV 单回猫头塔的峰值提取结果。
由图可见,所提取的峰值精确地对应于目标区域的局部亮点,且其空间分布与目标的轮廓相符。
铁塔的塔基和横担被清晰提取出来,表明通过该方法识别该类型铁塔严重受损情况的技术方案可行。
图4 1000kV 双回线性塔目标提取结果图5 1000kV 单回猫头塔目标提取结果5 结束语本文利用1m 分辨率TerraSAR-X 雷达影像研究特高压输电铁塔的雷达散射特性和网状铁塔结构的成像特点,在高分辨率雷达影像中进行铁塔目标检测和识别。
试验结果证明,利用SAR 目标识别技术对特高压输电铁塔的结构、受损情况进行识别的方法可行,为电网广域自然灾害监测提供了新的技术方案。
参考文献[1] 王晓希. 特高压输电线路状态监测技术的应用[J]. 电网技术, 2007,31(22): 7-11.[2] 闰平, 熊晓光, 蒋荣安, 郑小兵, 钱卫兵. 应用高分辨率卫片三维选线平台进行规划选线[J]. 电力勘测设计, 2008, 4: 58-61.[3] 刘瑾瑜. 卫星遥感影像在高压送电线路工程中的应用[J]. 山东电力技术, 2007, 5: 30-32.[4] 万明忠, 任艳丽. 高分辨率卫星影像在电网勘测工程中的应用[J].电力勘测设计, 2004, 4: 32-36.[5] Jingjuan Liao, Yun Shao, Shixin Wang. Monitoring for 2003 Huai Riverflood in China using multisource SAR data[C]. Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2004. vol.4: 2260 - 2263.[6] 朱俊杰. 高分辨率光学和SAR 遥感数据融合及典型目标提取方法研究. 博士论文, 北京: 中国科学院遥感应用研究所, 2005.[7] Wen Yang, Haijian Zhang, Jiayu Chen, Hong Sun. Automatic Detectionof Power Transmission Series in Full Polarimetric SAR Imagery[C]. Radar Conference, 2007 IEEE, 2007: 789-793.[8] 计科峰,高贵,匡纲要. 一种子像素精度SAR 图像目标峰值提取方法[J]. 计算机仿真, 2004, 21(9): 63-66.[9] Novak LM, Dudgeon DE, Irving I, et al. Performance of aHigh-resolution Polarimetric SAR Automatic Target Recognition System[J]. The Lincoln Laboratory Journal, 1993, 6(1): 11-24.。