测距

国网江苏省电力有限公司为解决线路通道远程监控问题,大量部署单目可视化监拍装置，定时拍摄图像后识别目标物进行告警，由于单目相机不能准确测距，导致告警有效性低，无效告警约占96.76%，单目相机告警测距技术是输电线路运行领域亟待攻克的技术难题。国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司通过自主创新，首创了使用无人机已采集点云数据和电力杆塔上安装摄像头采集图像，运用二维-三维映射技术、内方位元素标定技术、海量空间数据并发加载和搜索技术，解决无法量测通道内危险源与线路安全距离的问题,实现输电线路通道全天候、全天时精准监测，做到及时发现危险源并阻止外破事件发生。

5月6日9时，在江苏常州与无锡交界的一处树林内，一架无人机在±800千伏白鹤滩—江苏直流输电工程线路通道附近飞巡。该工程江苏段横跨苏南4市8县（区），沿线地势以丘陵、平原为主，植被茂密。春夏之际，树木生长迅速。搭载三维激光雷达系统的无人机可高效获取交叉跨越、树线距离等空间距离信息，测距精度可达厘米级。

针对风电场集电线上复杂电源密集接入使得现有定位方法应用困难的问题，提出一种基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线故障定位方案。首先，深入分析风机故障电流特性，从负序分量出发实现风机建模，同时计及风电场结构特点对其负序网络实施等效。然后，引入故障模拟策略，通过负序电压差值表征模拟故障与实际故障的差异以识别故障区域第一节点，进一步探究从实际故障场景到特定模拟故障场景的负序电压变化趋势，并定义负序电压比消除故障点电流影响，由此提出负序电压比差值判据以实现故障区域第二节点识别。最后，针对故障区域利用双端负序量推导测距公式确定故障位置。PSCAD/EMTDC验证表明，所提方案能够以较少测点计及含线路分支集电线的适用性准确定位集电线各类不对称故障，且定位效果不受故障位置、过渡电阻、风机、风速分布及相量不同步等因素影响。

针对行波故障测距技术中行波检测准确性和行波波速对测距精度的影响，提出一种新的双端行波故障定位方法。首先，介绍了变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)和 Teager能量算子(Teager Energy Operator，TEO)的特点，并将VMD与TEO相结合应用于故障行波波头的检测。其次，在双端行波故障测距原理的基础上，根据故障行波的传播路径，推导出一种不受行波波速和线路实际长度变化影响的行波故障测距新算法。该算法不需要检测行波反射波的波头，测距原理简单。最后，通过EMTDC仿真验证方法的正确性和准确性。大量的仿真结果表明该方法行波波头检测效果较好，测距准确度较高。

精准、高效地辨识故障行波波头是故障测距的主要难点之一，而故障点反射波波头的有效识别则是单端故障行 波自动测距的关键依据于合理短窗截取的故障电流行波波前具有陡斜直线的特征，采用Hough变换直线检测的方法，通过 前几个行波波头的时间间隔和不同分辨率下初始浪涌突变斜率相关性来校验故障点反射波辨识的有效性，来对故障行波 初始波头和故障点反射波进行初定位，再采用小波分析法，对故障行波波头进行精确定位，提出了一种新的故障行波波 头识别方法实验结果表明，该方法能更准确的标定故障行波波头时刻，有效地提高单端行波故障定位的准确性。

充油海底电缆电气性能稳定，其最常见的故障类型即外力破坏或者其它原因导致渗油漏油。建立了充油海底电缆 出现故障时的负压波传输模型，类比电缆双端行波测距的方法，提出了利用负压波对充油海底电缆漏油故障进行定位的方法。同时，通过分析计算电缆油道管道模型压力波的波速，充油海底电缆负压波波形的采集方法，探讨了负压波法在充油 海底电缆漏油故障定位中的应用的实现方式。

行波测距系统将故障定位至百米级，将结果传输至无人机巡检调度平台，由调度平台根据故障位置与机巢相对位置信息，将巡视航线下发至故障点最近的无人机，执行巡视任务。

本成果属于配电网领域。通过重大科技项目研究及工程实践，产学研用团队历时 8 年联合攻关、自主创新，实现了面向大型城市配电网智能化运行关键技术重大突破，构建了集智能监控、故障自愈、异常预警、全过程运维管控于一体的支撑技术体系，取得四方面创新：(1)提出了面向省级部署的“一体双核”配电自动化主站架构，突破了系统双活灾备、海量实时数据分布式处理关键技术，开发了一体化配电自动化系统软件，解决了传统配电自动化主站运行容灾能力不足、数据接入和处理性能受限等难题，同等接入能力下可节省投资 60%；(2)提出了单相接地故障就地判别方法和行波单端测距方法，开发了陶瓷电容零序电压采集单元，研制了一二次融合柱上开关设备，实现接地故障就地隔离；(3)提出了基于暂态录波和深度神经网络的故障区段定位及异常原因识别方法，研发了高精度高速同步录波技术，研制了暂态录波型故障指示器，开发了接地故障检测和状态分析模块，接地故障与异常原因查找速度显著提高；(4)提出了基于移动 APP 的配电网运维及抢修全过程管控方法，实现了全电压等级电源路径自动追溯，开发了供电服务指挥平台，班组精简率31%，指挥效率提升 27%。 项目获得授权发明专利 23 项、实用新型专利 1 项，软著 5 项，发表 SCI/EI 检索论文 10 篇，核心期刊论文 4 篇，专著 2 部。提升了重大活动的供电保障能力，实现了首都供电企业的社会责任。确保了全国“两会”、十八届七中全会、十九大、十九届一中全会、亚太经合组织领导人非正式会议及其他在京重大活动的顺利进行，避免了停电问题造成的不良社会影响，助力首都城市形象及国际影响力提升。支撑建设世界一流配电网，服务北京总体规划建设大局 通过构建全面监控、全面自愈、状态检修、快速抢修于一体的配电网智能化运行技术体系，支撑了北京地区“世界一流城市配电网”建设，全面提升了配电网智能化水平，推进了智慧城市发展，服务了北京城市总体规划建设大局。

围绕北京市“十四五”发展规划要求和北京电网运行现状，首先介绍北京配电网在故障处置及运维管控方面面临的形式与需求。然后，结合典型应用案例，介绍北京公司在配电一二次融合开关深化应用方面开展的一系列探索与实践，主要包括：基于一二次融合开关的短延时级差配合关键技术与示范应用、基于配电开关运行数据驱动的主动运维关键技术与典型案例。最后，依托国网公司科技项目成果，介绍配电网行波测距试点应用案例，并提出一二次融合开关在支撑电网精益化运维方面的思考与发展方向。