基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量

提出以安装在杆塔上的工业摄像机采集的输电线路覆冰前后的图像为研究对象,对其进行图像灰度化、图像增强、图像分割等处理,通过摄像机标定将图像坐标转换为世界坐标,比较覆冰前后图像的边界轮廓来计算输电线路实际覆冰厚度的方法.通过实例分析证明该方法操作方便,误差较小,能够实现输电线路导线和绝缘子覆冰厚度的定量描述.     

改进的Hough变换在覆冰厚度测量中的应用

讨论了基于图像处理的输电线路导线覆冰厚度测量原理,针对现有利用图像处理技术检测输电线路覆冰厚度的不足,提出一种新的输电线路导线覆冰厚度测量方法。该方法对采集到的输电线路导线图像进行实时处理,采用中值滤波对覆冰图像进行处理,既较好地去除了噪声,又避免了边界的模糊;在边缘检测上采用Canny算法,能够尽可能多地标识出图像中的实际边缘;将分类器和等矩取点配对机制融合到Hough变换算法中,减少了Hough变换的存储量,提高了Hough变换的可靠性及算法的准确率;提取边缘轮廓测量输电导线的覆冰厚度。通过实验分析,该方法提高了边缘测量的准确度,具有一定的应用前景。     

雪峰山试验站自然条件下导线覆冰厚度形状校正系数

覆冰厚度的检测是输电线路运行部门防冰融冰工作中极为关注的问题之一,为此,总结了国内外覆冰厚度测量方法及其存在的问题。根据雪峰山自然覆冰试验站大量现场试验观测结果分析了自然条件下导线覆冰的几种典型形状特征,并基于面积等效原则,将导线实际非均匀、不规则覆冰校正为均匀覆冰,据此提出了现场人工测量时覆冰厚度的形状校正系数,为输电线路覆冰现场测量提供了一种有效且简便的测量手段。最后,利用雪峰山自然覆冰试验站对覆冰期不同覆冰阶段导线覆冰形状进行观测,对提出的形状校正系数进行试验验证,结果表明校正后导线覆冰厚度与实际覆冰厚度偏差9%,可满足工程实际需要。研究结果可为输电线路覆冰厚度现场测量、在线监测和冰厚计算提供一定的参考。     

输电线路综合荷载等值覆冰厚度预测与试验研究

输电线路覆冰后,将引发断线倒塔事故,严重威胁电网的安全运行,在线监测导线覆冰情况具有重要的工程应用价值。为了实现实时监测输电线路的等值冰厚,提出了以静力学力矩平衡为理论依据的架空输电线路综合荷载等值覆冰厚度预测模型。该模型以轴向拉力和倾角为参数,考虑了耐张绝缘子串带来的不均匀载荷,以及风力带来的风偏平面内综合荷载增加等影响。在试验站开展现场导线覆冰的测量,进行现场试验验证。结果表明:利用该文提出的预测模型计算出的综合荷载等值冰厚和人工测得的现场导线等值冰厚吻合较好,验证了该模型的精确性。基于现场试验经验,提出了用于现场测量的覆冰形状校正系数,为进行现场输电线路覆冰测量提供一种有效和简便的测量手段。     

输电线路导线覆冰图像处理与识别技术

导线覆冰厚度识别是输电线路覆冰在线监测的关键技术之一,准确可靠的输电线路导线覆冰状态监测系统能够有效地指导输电线路导线除冰工作.根据远程图像直观和图像数据可靠的特点,基于数字视频图像处理技术的输电线路覆冰厚度识别和计算方法,将图像通过灰度化、二值化、形态学预处理及Radon变换直线检测等步骤识别导线轮廓,通过导线覆冰前后图像像素点比较计算导线覆冰厚度,并将结果与其他计算模型得到的覆冰厚度进行了比较和验证.最后提出了优化、完善导线覆冰识别的改进方向.     

基于航拍的输电线路覆冰厚度监测研究

随着无人机技术的迅速发展,采用无人机对输电线路进行巡视已逐步成为智能运检的趋势。文中提出了一种基于航拍的输电线路覆冰厚度监测方法。首先采用基于小波阈值去噪的图像预处理方法突出航拍图像中的输电线路信息,消除模糊干扰;然后引入二维OTSU算法求取最佳阈值优化传统Canny算子,利用优化算子检测出输电线路边界轮廓;最后,在边界轮廓检测的基础上通过比较覆冰前后输电线路区域图像像素宽度,结合实际输电线路直径求取覆冰厚度。实验结果表明,文中所提方法可对输电线路覆冰厚度进行有效监测,所测误差可达1.5%。     

基于随机Hough变换的线路覆冰厚度图像识别技术

为了提高输电导线覆冰厚度的计算精度,提出了一种基于随机Hough变换计算输电导线覆冰厚度的方法。首先对导线的图像进行灰度处理,去除色调和色彩饱和度;然后利用Canny算子检测,对图像进行去噪和去除图像背景处理,只保留图像前景;再利用随机Hough变换和最小二乘法确定导线边缘直线;最后根据覆冰前后导线图像的像素来计算覆冰厚度。计算结果表明,该方法的计算精度比基于传统Hough变换的计算精度提升了14%,可以显著地提高输电线路覆冰厚度的监测精度和水平。     

输电线路非均匀覆冰的实时监测和计算模型

为实时监测和计算输电线路的覆冰,提出了根据线路导线悬挂点倾角和悬垂绝缘子串偏斜角进行输电线路非均匀覆冰实时计算的模型和方法。从线路耐张段内非均匀覆冰的普遍情况出发,在介绍了设计用经典算法后,详细推导了用导线悬挂点倾角和悬垂绝缘子串偏斜角计算各档导线覆冰厚度的方法和过程,提供了实用的计算公式。另外还介绍了所研制的导线温度-倾角测量装置和悬垂绝缘子串偏斜角测量装置的功能,以及采用小型气象站、线路视频监察装置、导线温度-倾角测量装置和绝缘子串偏斜角测量装置,以及主站和监测软件组成的线路覆冰实时综合监测系统在线路覆冰形成、发展、恶化全过程监测中的作用。系统已在浙江电网实施,它是国内功能比较完整、实用、有效的新一代覆冰实时监测系统。     

基于图像处理技术的绝缘子覆冰自动识别

绝缘子覆冰是高压输电线路中经常出现并产生较大危害的异常运行状况.通过对绝缘子覆冰特征的分析,结合现场拍摄画面研究了基于图像处理技术对绝缘子覆冰的情况和图形特征量进行自动分析和识别的方法.主要基于图像平滑处理、阈值变换和轮廓跟踪等算法实现了基于现场图像的绝缘子覆冰及覆冰厚度等特征参数的自动识别.     

基于力学分析和弧垂测量的导线覆冰厚度测量方法

输电导线等值覆冰厚度的准确测量,对于冰灾防御工作具有重要意义,但是目前还缺少一种能在远距离方便准确地测量输电导线等值覆冰厚度的方法。为此,从导线的基本方程出发推导了导线温度、弧垂与导线等值覆冰厚度的关系式,提出了通过确定导线工作温度和测量弧垂来计算导线等值覆冰厚度的方法,并推导分析了覆冰导线工作温度确定和导线弧垂测量的方法。通过分析导线温度对等值覆冰厚度测量准确度的影响,发现温度变化对于准确测量影响较小乃至基本可以忽略,故取覆冰导线温度区间的中间值-3°C为导线的近似工作温度;而对于导线弧垂的测量,借助于激光测高测距望远镜进行了测量,并推导出了实际测量值与导线弧垂的计算式。该等值覆冰厚度测量方法原理简单,操作方便,适用于人工巡查线路时,辅助人工在远距离方便准确地实现等值覆冰厚度的测量。     

输电线路覆冰图像边缘提取方法研究

A new method of measuring the icing thickness of transmission lines on-line is proposed in this paper.In this method,the pictures of transmission lines which are photoed by the camera on the iron tower are processed immediately to extract the edges of the transmission line conductor and transmission line insulators.The icing thickness can be gained by comparing the edges of the iced transmission line and the uniced one.Two icing image edge extraction methods are described in detail,that is,a method based on the combination of the wavelet transform and the floating threshold method and a method based on the combination of the optimal threshold method and the mathematical morphology transform.The icing images from the artificial climatic chamber and transmission lines are used to test the methods above.The results show that the method based on the wavelet transform and the floating threshold method does well in the extraction of relatively smooth edges,such as glaze icing on conductor and icing on the insulator;meanwhile,the method based on the optimal threshold method and the mathematical morphology transform does well in the edge extraction of icing on the conductor,especially the opaque rime icing on the conductor with complicated edges.     

基于GPRS网络的输电线路绝缘子污秽在线遥测系统

研制了一种基于通用分组无线业务(GPRS)通信网络的监测线路绝缘子污秽状况的新系统,简述了其系统构成、技术特点和应用效果。并给出了监测分机的硬件和软件的具体设计方法。借助在线监测系统对运行绝缘子进行了一系列的试验,结果表明,当不同污秽等级的绝缘子的环境湿度增大时,其泄漏电流增加幅度有很大差异;专家软件引入模糊控制算法,部分开放报警模型,提高了绝缘子污秽判断的准确性,从而及时指导绝缘子的清扫工作。     

基于YOLOv2网络的绝缘子自动识别与缺陷诊断模型

针对无人机或机器人获取的输电线路绝缘子图像,提出了一种基于深度学习图像识别框架（YOLOv2）网络的输电线路绝缘子在线识别与缺陷诊断模型,训练YOLOv2网络学习复杂背景下各种绝缘子的特征并准确识别,结合边缘检测、直线检测、图像旋转和垂直投影方法,对识别出各种状态的绝缘子进行缺陷诊断。输电线路巡检图像的仿真结果表明,所提出的绝缘子自动识别与缺陷诊断方法能迅速准确地从输电线路巡检图像中识别出绝缘子,并诊断出绝缘子是否破损以及缺陷位置,有利于提升输电线路智能巡检水平。     

导线覆冰的力学分析与覆冰在线监测系统

建立了导线覆冰厚度和导线弧垂变化的力学模型,设计了力传感器的安装结构,研发了基于全球移动通信系统(GSM)短信业务(SMS)的输电线路覆冰在线监测系统.系统运行结果表明:现场分机可定时或实时监测覆冰导线的重力变化、绝缘子串倾斜角、风偏角、导线舞动频率以及风速等环境信息,并通过GSM SMS发送至监测中心,由专家软件来分析覆冰状况,及时给出除冰信息,保障覆冰区线路的运行安全.     

架空输电线路运行和故障综合监测评估系统

为了有效预防和减少线路事故,提高线路运行和管理水平,设计了一个统一的应用平台构建架空输电线路运行和故障综合监测评估系统对线路主要运行状态和故障情况进行在线监测、实时分析和综合评估。该系统通过安装在现场的数据采集终端和控制中心的监控主站对输电线路的导线、杆塔、绝缘子等设备进行全方位实时监控,可根据需要灵活配置实现绝缘子污秽、零值绝缘子、导线弧垂、导线温度在线监测及线路危险点实时视频监控、线路故障检测和定位等多种功能。输电线路运行和管理部门通过对系统各类监测数据的统计分析,能及时掌握线路关键运行状态的变化,为输电线路的状态检修奠定坚实的基础。     

基于XGBoost算法的绝缘子污秽放电在线诊断方法研究

为了准确地监测绝缘子放电状态,提出一种基于XGBoost(极端梯度提升)算法的绝缘子污秽放电在线诊断方法,通过绝缘子在不同污秽程度运行下的放电声音分析判断绝缘子放电状态,实现绝缘子的准确监测.结果表明,该方法可以有效判断绝缘子放电状态.     

基于ASIFT算法的绝缘子视频图像的识别与定位*

为了实现智能提取直升机巡检视频中的绝缘子图像,基于ASIFT原理的图像处理技术和数据库技术,提出了一种新的绝缘子图像识别与定位方法。该方法首先建立标准的绝缘子图库,通过改进UL－PCNN红外图像分割算法提取绝缘子特征值,然后将输电线路视频与标准图库中的绝缘子图片利用ASIFT算法进行匹配,进而识别和定位视频中的绝缘子。实验结果表明,ASIFT方法具备良好的抗绝缘子图像仿射变形性能,可以在少量人工辅助的条件下对图像进行处理,提高了架空输电线路绝缘子故障检测的自动化处理程度。     

超高压输电线路铁塔静态图像遥测技术应用

在绝缘子遥测系统的基础上,提出了基于短信息服务(SMS)方式的超高压铁塔上静态图像监测技术方案,对铁塔塔身构件、绝缘子串、线路覆冰等状况进行静态图像监测,用户可随时获取各级铁塔的现场图像信息,分析判定故障,并依此制定相应的检修策略。根据监测图像及传输信道的特点,提出了针对差值图的类JPEG压缩算法;采用基于期望压缩比的量化模型来提高压缩效率;通过对环境光强变化模型和绝缘子闪络模型的图像压缩实例分析,压缩后的数据量降至数十字节至数百字节,通过一帧或数帧SMS即可传输。文中论及的技术可应用于电力系统其他设备的远程图像监测,为电力行业由计划检修过渡到状态检修提供了科学依据。     

考虑融冰因素的输电线路覆冰故障概率计算

根据导线覆冰表面热平衡方程分析内外部融冰因素对导线冰载荷的影响,计及地形对冰载荷的影响以及覆冰引起导线等效半径增大对风载荷的影响,通过气象实测的降雨量、风速、风向、温度等信息以及电网运行信息、当前监测覆冰厚度等信息建立输电线覆冰厚度增长预测模型。从输电线路覆冰过载机理出发,构建覆冰故障概率计算框架,从力学角度分析覆冰厚度及风速对输电线路的共同作用,采用反映金属承载极限特性的指数模型计算输电线路故障概率。以实际线路为例验证了该模型计算得到的线路覆冰故障概率变化趋势与实际故障情况相符,能够充分验证覆冰故障率与实际天气的相关性。