[发明专利]基于冰形建模的输电导线横截面覆冰形状识别方法

说明书

本发明公开了一种基于冰形建模的输电导线横截面覆冰形状识别方法，该方法以两台摄像机采集的输电导线覆冰前后的数字图像为研究对象，通过图像预处理、图像分割、边缘提取等图像处理方法进行覆冰导线边缘特诊量提取，然后通过分析决定导线覆冰最大厚度和最大直径的四个关键点在横截面的分布位置，结合数学函数建模方法对导线横截面不规则覆冰形状进行拟合，最后通过计算不同覆冰形状下的横截面覆冰净面积，进一步还可求出固定长度内导线覆冰体积和覆冰重量，从而量化输电导线覆冰情况。本发明的基于冰形建模的输电导线横截面覆冰形状识别方法，原理简单、直观易行，通过图像处理技术和数学建模知识智能化检测识别输电导线覆冰情况。

技术领域

本发明属于输电线路在线监测技术领域，涉及一种基于冰形建模的输电导线横截面覆冰形状识别方法。

背景技术

输电线路是电力系统最重要的部件之一，大多架设在野外，线路覆盖面广，所处的地理环境和气候条件极其恶劣。输电线路覆冰对其电气和机械性能影响极大，极易引起过绝缘子冰闪、线路跳闸、大面积停电、过载荷、覆冰舞动和脱冰跳跃等，造成导线断股、金具和绝缘子损坏，甚至杆塔变形、倒塔等严重电力事故。因此，电网大气覆冰成为电力系统所面临的难题，我国是世界上覆冰严重的国家之一，自2008年南方电网冰灾事故之后，输电线路覆冰与融冰已成为电力系统在线监测领域的重要课题，准确识别输电线路覆冰程度是指导线路融冰的重要依据，因此，如何有效预测或识别测量输电线路覆冰情况对于电网安全运行具有十分重要的意义。

目前，工程应用中大多采用间接方法来估测覆冰情况，国内外常采用的导线覆冰厚度测量方法主要有：量器具检测，冰样称重检测，传感器建模检测以及可视化检测。随着可见光设备分辨率的提高以及视频图像处理技术的发展，结合图像处理技术与数学建模进行导线覆冰厚度测量已成为输电线路在线监测领域的一大热点。前期的基于图像处理的导线覆冰厚度测量均是针对导线均匀覆冰，即假设导线的覆冰形状具有一个近似圆形或椭圆形的规则横截面。但实际现场导线覆冰多呈不规则形状，单纯将覆冰导线横截面近似为圆形或椭圆形，将会导线覆冰厚度测量造成一定的误差，并且影响融冰时间的估算。导线不规则覆冰的测量到现在为止仍然是一个开放性的问题，国内外对于采用视频图像处理技术进行导线不规则覆冰测量的方法鲜有提及。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于冰形建模的输电导线横截面覆冰形状识别方法，能够更准确、合理地计算识别出导线不规则覆冰时的覆冰冰形、冰厚以及覆冰重量。

本发明所采用的技术方案是，一种基于冰形建模的输电导线横截面覆冰形状识别方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，依据导线与铁塔的位置安装摄像机，一个摄像机安装在导线的上方，另一个安装在平行于导线的位置，校准摄像机位置，进行未覆冰时的导线的图像采集；

步骤2，利用步骤1中设置的两台摄像机对已经覆冰的导线图像进行采集，进行正上方和正前方位置的覆冰导线进行图像采集；

步骤3，对步骤2中两台摄像机采集到的覆冰导线图像分别进行图像预处理、图像分割，进而提取覆冰导线的边缘轮廓；并绘制出导线横截面外轮廓形状，

步骤4，根据步骤3得到的l_k和h_k，计算k点处覆冰导线横截面的长短轴之比α_k；

步骤5，根据步骤4计算得到的α_k，求其均值

步骤6、将α_k与α′进行比较，根据不同的结果选择后续处理步骤；

步骤7，根据步骤6的结果，对覆冰横截面近似为椭圆的点，对该点处决定h_k和l_k的四个关键点在覆冰导线横截面的位置分布进行分析(如附图3所示)，进而求出该情况下覆冰导线的横截面覆冰净面积S_i；