《電子技術應用》
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極端條件下高壓輸電線路覆冰識別檢測技術
電子技術應用
王拓1,張霖2,唐偉曄3,王凱2,張淑敏1,李欣宇1,唐德東1
(1.重慶科技學院 電氣工程學院, 重慶 401331;2.中國石油西南油氣田川西北氣礦, 四川 綿陽 621700; 3.北京理工大學 自動化學院, 北京 100081)
摘要: 目前,越來越多的高壓輸電線路需穿過重度覆冰區,由冰雪災害引起的輸電線路故障問題頻繁發生,從而造成一定的經濟損失,故需要探索一種有效識別極端條件下覆冰輸電線路狀態的檢測算法。提出小波變換模極大值和多尺度多結構形態學兩者加權融合算法,對算法的原理進行了分析,結合所采集到的圖像,通過去霧、濾波、灰度增強等方法對圖像預處理,對邊緣檢測算法進行實現。通過對比經典常用的邊緣檢測算子發現,該方法在極端條件下對覆冰輸電線路邊緣輪廓檢測誤差只有0.661 7%,滿足極端條件下覆冰輸電線路識別檢測,為下一步輸電線路覆冰厚度計算以及故障診斷提供技術支持。
中圖分類號:TP29;TM755
文獻標志碼:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223537
中文引用格式: 王拓,張霖,唐偉曄,等. 極端條件下高壓輸電線路覆冰識別檢測技術[J]. 電子技術應用,2023,49(7):67-71.
英文引用格式: Wang Tuo,Zhang Lin,Tang Weiye,et al. Identification and detection technology of icing on high-voltage transmission lines under extreme conditions[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(7):67-71.
Identification and detection technology of icing on high-voltage transmission lines under extreme conditions
Wang Tuo1,Zhang Lin2,Tang Weiye3,Wang Kai2,Zhang Shumin1,Li Xinyu1,Tang Dedong1
(1.College of Electrical Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China; 2.PetroChina Southwest Oil & Gas Field Sichuan Northwest Gas Mine,Mianyang 621700, China; 3.School of Automation, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081,China)
Abstract: At the moment, an increasing number of high-voltage transmission lines must pass through substantially ice-covered locations, and transmission line breakdowns caused by snow and ice disasters occur on a regular basis, resulting in economic losses. As a result, it is required to investigate an effective detection technique for determining the state of ice-covered transmission lines in harsh conditions. This work presents and examines a weighted fusion approach for wavelet transform mode maximum and multi-scale and multi-structure morphology. Image preprocessing is performed on the acquired images using methods such as de-fogging, filtering, and gray augmentation, and the edge detection algorithm is achieved. By comparing the classical and commonly used edge detection operators, it is discovered that the error of this method is only 0.661 7% for the edge profile detection of ice-covered transmission lines under extreme conditions, which meets the requirements for the identification and detection of ice-covered transmission lines under extreme conditions. It provides technical assistance for calculating ice thickness and diagnosing transmission line faults.
Key words : transmission line;icing;detect;extreme conditions

0 引言

隨著全球能源互聯概念的提出,遠距離、大容量的輸電將成為未來輸電線路的發展方向。近年來,由于我國輸電技術的發展,超高壓、特高壓輸電技術的普及,以及西電東送、北電南送等重大戰略目標的確定,越來越多的輸電線路需要穿過重度覆冰區,由冰雪災害所引起的輸電線路故障日益受到重視。目前,主流的覆冰線路在線監測系統主要分為物理方法和圖像處理方法兩大類。物理方法如采用垂直比載變化特性的線路覆冰狀態力學分析模型、導入風偏因素的改進力學模型、結合風載荷及不均勻冰校正系數的改進力學模型等,其原理是通過測量輸電線路的各物理量參數來構建力學模型,對輸電線路的覆冰狀態進行判斷分析,但其在極端條件下影響因素較多,精確度難以保證。圖像處理方法則是通過塔桿固定的攝像機來實時采集輸電線路的圖像,再結合機器視覺與一些學習算法來分析覆冰線路的狀態,如采用基于三維即時成像立體視覺技術實現覆冰厚度測量,但多目攝像機安裝難度大,且易受極端環境影響;華南理工大學郝艷捧等通過3階 B樣條函數結合Hough變換識別覆冰導線,但覆冰厚度的計算過程相對復雜,不能夠用于實時在線監測;還有采用無人機搭載工業攝像機對輸電線路狀態進行航拍,然后再通過算法計算線路覆冰厚度,但在惡劣壞境下氣流、雨雪等惡劣天氣條件情況復雜,會對航拍造成干擾而無法工作。

綜上所述,上述方法均難以滿足在極端條件下對覆冰輸電線路進行有效檢測,因此如何尋找一種適應于極端條件下覆冰輸電線路有效檢測方法,助力我國電力企業預防和控制覆冰所帶來的災害,保證電力系統的安全穩定運行具有重要意義。


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作者信息:

王拓1,張霖2,唐偉曄3,王凱2,張淑敏1,李欣宇1,唐德東1

(1.重慶科技學院 電氣工程學院, 重慶 401331;2.中國石油西南油氣田川西北氣礦, 四川 綿陽 621700;3.北京理工大學 自動化學院, 北京 100081)

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