复杂环境下覆冰绝缘子识别检测技术

发布时间：2020-07-29 08:13

【摘要】：绝缘子在输电线路中起着机械连接和电气绝缘的作用,是电力系统的重要组成部分。由于常年运行于户外历经冰、霜、雨、雪的侵蚀,绝缘子容易发生覆冰现象,使得电气绝缘强度大大降低,这威胁着电力系统的安全稳定运行。覆冰绝缘子识别技术易受到诸如图像背景、对比度和清晰度等因素的影响,而这一切与复杂的天气条件直接相关。因此,开展复杂环境下覆冰绝缘子识别检测技术的研究对输电线路的安全稳定运行至关重要,已成为输电线路运行和维护部门亟需解决的问题。首先采用图像处理方法结合图像处理算法,设计了一套复杂环境下覆冰绝缘子识别检测系统。然后对覆冰绝缘子图像进行预处理,主要包括图像去噪及图像增强,提出了一种基于V域的Retinex小波变换及其逆变换法的图像处理方法,改善了图像的清晰度和对比度。接着对绝缘子进行分割识别,对比了几种分割识别算法并重点对改进的遗传算法与改进Otsu分割相结合的方法进行了研究,结果表明其分割效果明显优于其它方法。最后对绝缘子覆冰厚度进行检测并计算,通过对目标绝缘子进行边缘检测、覆冰前后边界及表面像素检测、几何特征分析等来判断覆冰情况,利用摄像机标定的方法将像素坐标变换到世界坐标,通过比较覆冰前后绝缘子表面及边界距离计算出绝缘子的覆冰厚度。最后,利用现场环境及人工气候实验室对复杂冻雨环境下的覆冰绝缘子图像进行了检测验证。结果表明:对不同天气状况下覆冰绝缘子图像进行清晰化处理,其清晰度均有所的提高,雾霾天气最为明显,提高了45%;对不同冻雨形态下的覆冰绝缘子进行厚度识别,精度极高,其相对误差最大为4.8%,最小仅为1.5%;厚度检测算法的速度较快,即使在最恶劣的情况下也大于7.06m/s。综合以上结果,本文的检测方法能准确、可靠地实现复杂环境下绝缘子覆冰厚度的识别。
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41
【图文】：

覆冰,绝缘子,现场运行,监测系统

子所处的天气、地理环境日益复杂，很容易造成绝缘子发生覆冰、闪络等事故，是影响室外视频/图像监控系统所拍摄图像质量降质的主要因素之一。在输电线构中，绝缘子极易发生覆冰现象。绝缘子覆冰可以引起绝缘子爆裂、绝缘子击穿缘子闪络等重大事故，直接威胁着电网的安全运行，给国民生活和社会生产造成大的影响。作为覆冰严重的国家之一，我国自 1954 年首次记录到输电线路绝缘子冰灾以来，电网冰灾事故不断发生，特别是 2005 年以来几次严重的冰灾事故，给国济造成巨大损失[1,2]。2006 年 1 月至 2007 年 6 月，由绝缘子覆冰引起的 500kV 跳闸 13 次，占总跳闸数的 8.84%，引起的线路非计划停运 4 次，占总停运次11.11%[3,4]。由于天气条件等会对视频采集装置产生影响，造成实时监测延误，线路事故。2008 年初的罕见冰雪灾害后，我国科研部门及电网公司均加大了对输线路覆冰的研究投入[5,6]。因此，实时掌握输电线路的绝缘子覆冰情况以便电力采取相应的措施避免输电线路绝缘子覆冰引发重大事故成为人们目前研究的热点图 1 是安装在华中电网四川省电力公司西昌电业局的输电线路视频差异分析能监控系统，于 2008 年 2 月 26 日成功监测到的绝缘子覆冰雪。

源结构

输电线路铁塔倾斜一方面使相邻两档导线之间产生张力差；另一方面绝缘子串高压侧导线发生偏移过程[28]；5）线路弧垂检测图像处理技术测量输电导线的弧垂，具有操作简便、实时性好的特点，但其对图像处理技术要求较高。随着直升机巡检日渐成为输电线路常用的巡检方法，直接通过机载摄像机和图像处理算法等实现对弧垂的测量也是一种发展趋势：1）双目摄像机标定；2）图像处理；3）极线校正；4）立体匹配；5）三维重构；6）导线弧垂计算。在重建出来的空间导线特征点，然后对特征点进行变换，转化为二维平面，然后采用悬链线方程，计算出方程的相关系数，并进行求导计算。（3）电源模块：本文系统电源模块采用太阳能电池板和蓄电池联合供电的方式。该方式对蓄电池的充放电过程设计了电路保护，以防止蓄电池使用不当造成亏损，损耗蓄电池的正常使用寿命[29]。通过风光互补+蓄电池的组合方式为前端视频/图像监测装置供电。针对上述阐述的电源模块，可知现场风光互补电源结构如图 2-3 所示，图 2-4 是现场供电系统现场安装图。

现场安装,供电系统

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