摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。为推动经济发展，国家加大了对电网建设的力度，使得电力传输线的长度不断增加。为保证电能的正常传输，需要对电力输电线状态进行监控。电力传输线山火灾害是电力传输线最为常见的故障，这种灾害一般发生在山体中，当发生时，在影响电能正常传输的同时，可能导致森林火灾的发生，造成重大的生命和财产损失。为缓解这一问题，需要对电力传输线山火灾害进行监测。本文就输电线路山火无人机监测与灭火技术展开探讨。
键词：输电线路；无人机；山火识别；山火监测；灭火技术
引言
输电线路常跨越茂密林区或植被丰富区。受人们生产生活用火习俗和气象等因素的影响，在清明、秋收等用火频繁时节或遭遇持续干旱的天气时，输电线路走廊易爆发大范围山火。山火降低输电线路空气间隙绝缘强度，导致间隙被击穿，且由于山火持续时间长，重合闸成功率相较于雷击等其他故障形式很低，会对电网的安全稳定运行构成威胁。
1输电线路山火识别方法思路
为满足经济发展的需要，电网规模越来越大，使得更多的输电线路跨越山林区。一旦爆发山火，山火若蔓延至架空输电线路附近，会造成输电线路跳闸且重合闸失败，特别是同一区域电网中多条输电线路可能同时受到山火影响。山火对电网的安全稳定运行造成严重威胁。输电线路走廊上可燃烧物体基本都是落叶，废弃的农作物等，在燃烧开始时会产生轻微的烟雾，其主要特征为烟雾在不断的扩大面积、形态多样化。识别系统的图像采集设备通过气象卫星或架设在森林里的远距离摄像头进行采集，利用MATLAB图像处理技术进行检测，再分析其特征，滤除背景中的干扰因素，通过烟雾面积的增长判别烟火目标，从而进行烟火识别。
2电力传输线山火灾害监测
为实现火焰信号的提取，通过主分量分析方法对山火灾害中火焰信号进行混沌判别。设定一维时间序列x(0)，…，x(k)，…，x(N－1)，其中无人机对电力传输线山火灾害监测的采样数据长度为N，无人机采样的时间间隔为Δt。令Δt=1，通过选取适当的嵌入维数m，构建电力传输线山火灾害监测的时间轨迹线矩阵为:
.png)
式中:0≤h≤360°，且当b＞g时，h=360°－h－b。设定连通区域哨兵点h域的直方图为Hh，定义峰值Hhm对应的色调hm为主色调，达到Hhm的80%的为辅助色调hf，通过下式对无人机采集的电力传输线山火灾害监测图像色调H进行计算。
.png)
通过上述论述，利用主分量分析方法，提取无人机采集电力传输线山火灾害监测图像中信号，确定采集图像的特征值，并根据特征值，构建电力传输线山火灾害的主分量分析频谱，实现火焰信号判别。并利用哨兵金字塔对电力传输线山火灾害图像中烟雾的运动目标进行提取，根据火焰信号的判别结果和烟雾目标的提取结果，实现基于无人机的电力传输线山火灾害监测。
3无人机输电线路山火灭火技术
3.1初发山火无人机灭火方法
对初发山火进行扑救是应对输电线路山火最有效的技术措施。美国的研究认为，3h是灭火的最佳时机，美国的89%的林火在3h内扑灭或完全控制。因此，必须要提高灭火的时效性。无人机的机型、尺寸不同，其载重、飞行时间、飞行距离等关键参数均存在很大差异。结合输电线路山火无人机灭火的特点，主要灭火方式包括灭火弹发射、投掷灭火弹和小流量防蒸发喷射三类。
3.2编制输电线路防山火风险数据库
承接落实《设备主要风险及重点维护策略》要求，将重点管控线路、同塔多回、同一走廊、重要交叉跨越与线路通道的植被情况、周边环境、地形地势以及人员活动情况多维度结合形成重点防山火输电线路台账并作为评价输入编制《输电路线防山火风险数据库》制定差异化防山火措施，合理运用有限资源有针对性开展工作以便于提高输电线路防山火成效。
3.3无人机投掷灭火弹灭火方法
目前，投弹灭火普遍采用大型固定翼或直升机抛洒大量的小球形灭火弹灭火。对于初发山火，利用多旋翼无人机搭载中型灭火球投洒灭火是一种经济、高效的手段。在无人机机腹中心位置设计灭火球存储舱，舱内放置重量约1～5kg的1个或多个灭火球。当无人机飞行到火场上空时，调整无人机的俯仰角，将灭火球投洒到火场上空。采用自动感应灭火的灭火球，当灭火球接触到火焰3～5s自动爆炸，内置的超细纳米干粉自动膨破灭火。
3.4形成山火防控责任考核机制
建立设备主人制，将所有输电线路进行运维人员分片包干。建立了每条线路区段都有领导、专责、班组员工挂钩的山火防控责任机制，落实职责划分、形成监督体系有利于各级人员山火防控职责有效落地。
3.5无人机弹道发射灭火方法
当输电线路初发山火所处位置崎岖、水源匮乏时，利用多旋翼无人机搭载灭火剂弹道灭火是最佳选择。多旋翼无人机稳定性好，可在3m×3m的场地自由起降，不受地形的限制，从而可在最短的时间内赶到火场灭火。无人机弹道灭火根据进程分为瞄准、发射、飞行和灭火4个阶段。其中精确瞄准方法采用灭火弹轨道计算理论。灭火弹的炸开方式为温度敏感控制，当灭火弹探测到温度大于60℃时，可在0.3s内引燃爆炸装置，将灭火剂喷射到火场，实现高效灭火。其中，灭火弹发射的灭火剂可以为泡沫、干粉等灭火剂。
结语
输电线路防山火工作是一个全面系统的工作，有效做好防山火工作必须有完善的工作机制，有行之有效的工作筹备与计划，并坚持贯穿于全年的工作中，不得松懈方能实现山火信息早发现、早汇报、早处置，减小山火对电网安全的影响。
参考文献
[1]刘毓.架空输电线路山火同步卫星广域监测与杆塔定位[J].电网技术，2018，42(4):1322-1327.
[2]张云.山火引发输电线路跳闸事故的统计与分析[J].消防科学与技术，2018，30(12):1177-1180.
[3]陆佳政.输电线路山火大载重高效无人机灭火装置的设计方法[P].电力系统保护与控制，2018，（12）：11.