防雾型嵌入式输电线路覆冰监测装置的研制

在高寒大雾的山区进行输电线路的覆冰监测经常由于安装在杆塔上的摄像头与待拍摄的导线距离太远而导致大雾天不能清晰的拍摄输电线路的覆冰情况。本装置采用基于ARM的嵌入式系统直接将摄像头安装在输电线路上进行近距离的拍摄,获得导线清晰的覆冰图片。系统设计考虑装置运行在高压输电线路上存在干扰,因此对PCB设计进行合理端接减少干扰,而装置供电电源采用了导线取电和太阳能的方式可较好的解决了装置的供电。该装置的成功应用使得大雾的山区能清晰获得线路覆冰图片,为输电线路的安全运行提供指导。     

电力覆冰监测拉力传感器的研制

输电线路覆冰一直是电力企业关注的重要问题之一,为了有效提供输电线路详实准确的覆冰情况,设计了一种电力覆冰监测拉力传感器,是输电线路覆冰在线监测系统最前端的装置,可对输电线路覆冰进行实时监测。本文从产品原理、结构、硬件电路设计、软件设计等方面对该拉力传感器的研制进行了介绍。通过实验结果表明,该拉力传感器能够满足性能测试要求,可用于架空输电线路覆冰情况的监测。     

基于DSP的输电线路覆冰厚度检测方法

输电线路覆冰是高压输电线路中经常出现并产生巨大危害的异常运行状况。主要讨论了基于图像测量覆冰厚度的原理,提出一种新的测量覆冰厚度的算法,利用摄像头采集图像,并通过DSP对图像特征进行匹配,提取出线缆边界来测量覆冰厚度。     

基于分形理论的输电线路覆冰厚度测量

输电线路覆冰是影响电力系统安全运行的因素之一,有效检测输电线路覆冰厚度,及时采取有效的除冰措施,能够预防由覆冰引起的电力事故。针对输电线路覆冰,提出基于分形理论的覆冰厚度检测方法。该方法采用毯子维分形方法分别提取导线和覆冰边缘,并用Koch曲线连接不连续覆冰边缘;根据导线直径的像素值与实际值之间的关系求出标定系数;利用标定系数计算横向和纵向的覆冰厚度。分别在覆冰现场和实验室环境下,用所提出方法进行实验,结果表明该方法不仅能够准确计算线路覆冰的厚度,还可反映覆冰的厚度分布情况,方法简单、误差小、抗噪性能好,应用于线路覆冰监测具有可观前景。     

一种双目视觉输电线路覆冰厚度测量方法

本文提出一种基于双目视觉原理的输电线路覆冰监测方法。研发以双目相机为主的无人机覆冰监测载荷,对双目相机进行标定,获取内外检校参数,通过图像校正构建平行双目立体量测模型;在红外图像辅助下,立体量测获取特定同名点的空间位置,通过导线覆冰厚度计算和校正方法获取输电导线的覆冰厚度。大量试验表明,该方法在输电线路覆冰应急监测中具有较高的测量精度。     

架空输电线路覆冰在线监测装置及防护措施

输电线路覆冰是影响电网运行的重大气象灾害之一,它会严重威胁电力系统的安全性和可靠性。针对这一问题,本文详细论述了输电线路覆冰的在线监测装置监测方法及实际应用中存在的问题,并对线路防覆冰措施进行了分析,为采取有效防治电网覆冰灾害,提高电网防灾减灾能力提供了重要依据。     

基于光纤传感的输电线路覆冰监测系统研究

输电线路严重覆冰将会造成输电塔倒塌或导线断线等事故,形成大面积停电、电网崩溃瓦解的电网事故.现用人工观冰为输电线路启动融冰提供决策依据,进而来预防覆冰过重.基于光纤传感技术与覆冰计算模型开展输电导线覆冰监测方法研究,实现云南电网某110 kV输电线路主要覆冰期(2015年12月18日至2016年2月17日)的在线监测,并与人工观冰结果进行对比验证.以4个人工观冰时间点的监测数据为例,人工观冰得到最大覆冰厚度分别为0.6 mm、0.9 mm、4.2 mm、1.5 mm;而光纤监测得到的等效覆冰厚度分别为0.381 mm、0.362 mm、0.892 mm、0.415 mm.对比发现最大覆冰厚度约为等效覆冰厚度的2～4倍.因此,基于光纤传感的输电线路覆冰监测方法可用来监测导线的等效覆冰厚度,为直流融冰等除冰过程提供数据支撑,以保障电网的安全稳定运行.     

MEABP神经网络输电线路覆冰厚度短期预测方法

输电线路覆冰对输电网的安全运行有着巨大的破坏性,在自然状态下,输电线路覆冰厚度呈非线性增长态势,且形成影响因素众多,难以通过简单的拟合函数来进行覆冰厚度预测.针对以上问题,引入BP神经网络进行覆冰厚度的短期预测.针对BP神经网络易陷入局部最优、过拟合、低稳定性等缺点,结合思维进化算法(MEA)的全局搜索能力,使用思维进化算法优化后的BP神经网络(MEABP)模型对输电线路覆冰厚度短期预测.实验结果表明,在考虑风速、风向、温度、湿度、气压、光照强度等几种影响因素下,MEABP预测模型能更加准确稳定地预测出短期输电线路覆冰厚度.     

极端条件下高压输电线路覆冰识别检测技术

目前,越来越多的高压输电线路需穿过重度覆冰区,由冰雪灾害引起的输电线路故障问题频繁发生,从而造成一定的经济损失,故需要探索一种有效识别极端条件下覆冰输电线路状态的检测算法。提出小波变换模极大值和多尺度多结构形态学两者加权融合算法,对算法的原理进行了分析,结合所采集到的图像,通过去雾、滤波、灰度增强等方法对图像预处理,对边缘检测算法进行实现。通过对比经典常用的边缘检测算子发现,该方法在极端条件下对覆冰输电线路边缘轮廓检测误差只有0.661 7%,满足极端条件下覆冰输电线路识别检测,为下一步输电线路覆冰厚度计算以及故障诊断提供技术支持。     

架空地线融冰自动接线装置的技术研究

在覆冰的季节,输电线路重冰段容易发生由于覆冰过载而导致线路断裂的事故。针对架空输电线路的覆冰问题所带来的一系列问题已经得到越来越多的关注,相比地线,地线在电网运行时,不承担通流带电任务,一般处于线路的顶端,遇到冰雪天气更易覆冰,在众多地线融冰方式中,基于直流电热融冰的方式已成为地线融冰首选,即采用地线引接线方式融冰,将导线电流导入地线,利用热效应将地线覆冰融化,针对导地线连接方式,研究一种小型化的地线融冰自动接线装置,实现了导地线间的临时连接。可对任意区段的地线覆冰进行融化,该装置具有体积小、质量轻、操作性好、通用好等优点。采用伸缩结构,可适应不同高度跳线串。同时采用蜗杆减速机构,可在各个传动环节实现自锁,使地线融冰装置在运行过程中更安全可靠。该项技术为研究解决输电线路地线和地线覆冰、降低直流融冰装置投资、降低安装难度、提高架空输电线路抗自然灾害能力,具有重要的现实意义。该小型化装置安全、简单、有效、经济可靠。目前在线路覆冰期间得到了应用,均取得了很好的融冰效果,架空地线的融冰效率及成功率均可得到保证。     

基于XGboost的线路覆冰测量中激光测距的误差研究

电力线路覆冰测量对于冬季除冰保电供给具有非常重要的意义,本文通过分析线路覆冰测量过程中使用激光测距方式测量距离时将会产生测量误差的情况,通过实验对电力线路覆冰测量过程中的误差进行分析研究,进一步确定误差因子。然后整理相关误差影响因子,利用XGboost算法建模对激光测距计算模型进行优化,对误差进行合理修正,最终提高了激光测距仪在电力线路覆冰测量过程中的距离测量精度。     

基于线结构光扫描的结冰冰形三维测量

现有三维扫描仪进行结冰冰形测量时需喷涂显影剂,无法满足结冰生长过程3D冰形在线测量需求。为此,基于线结构光扫描,提出了结冰冰形三维测量方法,搭建了基于传送带的线结构光扫描冰形测量装置,对线结构光视觉测量系统进行标定,获取了摄像机和激光平面方程参数,采用改进的梯度重心法实现了低对比度冰体图像激光光带亚像素中心位置提取,结合标定结果计算了冰体轮廓线三维坐标,再根据传送带运动距离,对冰体轮廓线逐行拼接,得到整个冰体三维测量点云。实验结果表明,对半径已知的圆柱形冰块进行轮廓线测量,相对误差为0.157 mm。     

南方电网覆冰监测系统算法误差分析及模型改进技术研究

针对目前南方电网架空线路覆冰监测预警系统仍有诸多关键性问题待解决,如在系统核心计算方面参数选取较为简单,没有结合实际线路设计条件,从而造成覆冰预警系统覆冰模型不准确,不能直接为防冰管控工作提供有效决策依据的缺陷。因此,本文首先对系统中现有耐张塔线路覆冰厚度模型计算误差进行分析研究,其次从线路设计角度出发,对其模型进行改进。研究表明：(1)系统中现有计算模型忽略了线路初始设计冰厚、垂直档距变化特征的影响,导线等效长度取值有待商榷;(2)通过改进的计算模型,对初始的拉力值进行修正,同时综合考虑设计冰厚、垂直档距、水平应力、导线状态方程等变化等特征,以贵州省毕节地区耐张塔线路四次线路覆冰过程为例,改进的模型能够将系统现有计算模型准确度由59.8%提升至95.1%,计算结果更加接近于真实值。本文研究所得结论,能够为输电部门为防冰管控工作提供有效决策依据,以及减少人工观冰耗费大量的资源、时间。     

基于PCap01的电容式冰层测厚传感器系统设计

介绍了一种基于PCap01微小电容检测芯片以及电容法来测量河道冰层厚度的方法。水结成冰的过程中,电容值会随之发生变化,通过对电容值的检测可以间接的获得冰层的厚度。由于空气、水和冰的电容值较小难测量,现采用最新微小电容测量元件PCap01-AD、低功耗单片机MSP430F149、12864液晶显示模块和基于LabVIEW开发平台制作的上位机界面组成冰层厚度测量系统。其中PCap01-AD电容测量芯片通过SPI通信与单片机连接,上位机实现了数据的实时处理、显示和存储。实验结果显示,该系统结构简单,测量精度高,实用性强,功耗低,非常适合野外河道冰厚的测量。     

一种新型光学测量系统在高温环境中的应用研究

提出了一种高温条件下的在线光电测量系统,可直接用于浮法玻璃锡槽内玻璃成型区的玻璃厚度测量。建立了一种自动补偿玻璃板上下表面倾斜的单像机双目视觉传感器模型,变双CCD摄像机结构为单CCD摄像机结构。通过加装一组对称光学反射镜,镜像出一对虚拟摄像机,可在同一个CCD像面上采集到存在视差的2幅图像,从而消除玻璃板上下表面倾斜角引起的系统误差;同时,完成传感器在高温恶劣环境中的二维定位,保证了仪器设计基准与测量基准的统一。分析了高温气体湍流条件下激光传输光线起伏效应和光线起伏对激光测量系统性能的影响,提出利用先验法补偿系统热致光学误差;通过实验和在线实际应用证明:该系统测量精度能够满足玻璃厚度在线测量的要求。     

自然环境输电线及绝缘子覆冰状态多维度评估

自然环境中输电线覆冰情况复杂,传统输电线状覆冰状态评估方法指标单一,评估结果不全面,导致评估效率与精度较差,提出输电线及绝缘子覆冰状态多维度评估方法。分析覆冰类型及形成条件,定义影响覆冰程度相关指标的权重值,获得输电线覆冰状况对环境、人员及经济的影响程度参数。计算出各区域输电线绝缘子水平、垂直荷载量及覆冰厚度,给出覆冰状态计算函数,完成输电线覆冰状态多维度评估。实验结果表明,所提方法评估结果符合实际情况,耗时低于传统方法。     

基于倾角传感器及不同杆塔型类的输电线路覆冰监测研究*

文章针对不同的杆塔类型提出了新型线路等值覆冰计算模型,设计了一种基于导线运动状态识别和倾角传感器的新型输电线路覆冰监测装置。所提方法将导线舞动实际情况视作自由单摆简谐运动,从而使倾角传感器能够在15°的摆幅角度变化下测量出采样角度值用于计算。装置的电源侧利用太阳能和超级电容作为电源,使用最大功率点跟踪(MPPT)技术提高太阳能能效,于2018-11-07—2018-11-12期间在贵州电力科学研究院六盘水梅花山防冰基地2、3号塔上的220kV、500kV侧安装运行,验证了所提方法及设计装置的有效性和可行性。