【摘要】：絕緣子在輸電線路中起著機(jī)械連接和電氣絕緣的作用,是電力系統(tǒng)的重要組成部分。由于常年運(yùn)行于戶外歷經(jīng)冰、霜、雨、雪的侵蝕,絕緣子容易發(fā)生覆冰現(xiàn)象,使得電氣絕緣強(qiáng)度大大降低,這威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。覆冰絕緣子識別技術(shù)易受到諸如圖像背景、對比度和清晰度等因素的影響,而這一切與復(fù)雜的天氣條件直接相關(guān)。因此,開展復(fù)雜環(huán)境下覆冰絕緣子識別檢測技術(shù)的研究對輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要,已成為輸電線路運(yùn)行和維護(hù)部門亟需解決的問題。首先采用圖像處理方法結(jié)合圖像處理算法,設(shè)計(jì)了一套復(fù)雜環(huán)境下覆冰絕緣子識別檢測系統(tǒng)。然后對覆冰絕緣子圖像進(jìn)行預(yù)處理,主要包括圖像去噪及圖像增強(qiáng),提出了一種基于V域的Retinex小波變換及其逆變換法的圖像處理方法,改善了圖像的清晰度和對比度。接著對絕緣子進(jìn)行分割識別,對比了幾種分割識別算法并重點(diǎn)對改進(jìn)的遺傳算法與改進(jìn)Otsu分割相結(jié)合的方法進(jìn)行了研究,結(jié)果表明其分割效果明顯優(yōu)于其它方法。最后對絕緣子覆冰厚度進(jìn)行檢測并計(jì)算,通過對目標(biāo)絕緣子進(jìn)行邊緣檢測、覆冰前后邊界及表面像素檢測、幾何特征分析等來判斷覆冰情況,利用攝像機(jī)標(biāo)定的方法將像素坐標(biāo)變換到世界坐標(biāo),通過比較覆冰前后絕緣子表面及邊界距離計(jì)算出絕緣子的覆冰厚度。最后,利用現(xiàn)場環(huán)境及人工氣候?qū)嶒?yàn)室對復(fù)雜凍雨環(huán)境下的覆冰絕緣子圖像進(jìn)行了檢測驗(yàn)證。結(jié)果表明:對不同天氣狀況下覆冰絕緣子圖像進(jìn)行清晰化處理,其清晰度均有所的提高,霧霾天氣最為明顯,提高了45%;對不同凍雨形態(tài)下的覆冰絕緣子進(jìn)行厚度識別,精度極高,其相對誤差最大為4.8%,最小僅為1.5%;厚度檢測算法的速度較快,即使在最惡劣的情況下也大于7.06m/s。綜合以上結(jié)果,本文的檢測方法能準(zhǔn)確、可靠地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下絕緣子覆冰厚度的識別。
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41
【圖文】：

子所處的天氣、地理環(huán)境日益復(fù)雜，很容易造成絕緣子發(fā)生覆冰、閃絡(luò)等事故，是影響室外視頻/圖像監(jiān)控系統(tǒng)所拍攝圖像質(zhì)量降質(zhì)的主要因素之一。在輸電線構(gòu)中，絕緣子極易發(fā)生覆冰現(xiàn)象。絕緣子覆冰可以引起絕緣子爆裂、絕緣子擊穿緣子閃絡(luò)等重大事故，直接威脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行，給國民生活和社會生產(chǎn)造成大的影響。作為覆冰嚴(yán)重的國家之一，我國自 1954 年首次記錄到輸電線路絕緣子冰災(zāi)以來，電網(wǎng)冰災(zāi)事故不斷發(fā)生，特別是 2005 年以來幾次嚴(yán)重的冰災(zāi)事故，給國濟(jì)造成巨大損失[1,2]。2006 年 1 月至 2007 年 6 月，由絕緣子覆冰引起的 500kV 跳閘 13 次，占總跳閘數(shù)的 8.84%，引起的線路非計(jì)劃停運(yùn) 4 次，占總停運(yùn)次11.11%[3,4]。由于天氣條件等會對視頻采集裝置產(chǎn)生影響，造成實(shí)時(shí)監(jiān)測延誤，線路事故。2008 年初的罕見冰雪災(zāi)害后，我國科研部門及電網(wǎng)公司均加大了對輸線路覆冰的研究投入[5,6]。因此，實(shí)時(shí)掌握輸電線路的絕緣子覆冰情況以便電力采取相應(yīng)的措施避免輸電線路絕緣子覆冰引發(fā)重大事故成為人們目前研究的熱點(diǎn)圖 1 是安裝在華中電網(wǎng)四川省電力公司西昌電業(yè)局的輸電線路視頻差異分析能監(jiān)控系統(tǒng)，于 2008 年 2 月 26 日成功監(jiān)測到的絕緣子覆冰雪。

輸電線路鐵塔傾斜一方面使相鄰兩檔導(dǎo)線之間產(chǎn)生張力差；另一方面絕緣子串高壓側(cè)導(dǎo)線發(fā)生偏移過程[28]；5）線路弧垂檢測圖像處理技術(shù)測量輸電導(dǎo)線的弧垂，具有操作簡便、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)，但其對圖像處理技術(shù)要求較高。隨著直升機(jī)巡檢日漸成為輸電線路常用的巡檢方法，直接通過機(jī)載攝像機(jī)和圖像處理算法等實(shí)現(xiàn)對弧垂的測量也是一種發(fā)展趨勢：1）雙目攝像機(jī)標(biāo)定；2）圖像處理；3）極線校正；4）立體匹配；5）三維重構(gòu)；6）導(dǎo)線弧垂計(jì)算。在重建出來的空間導(dǎo)線特征點(diǎn)，然后對特征點(diǎn)進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)化為二維平面，然后采用懸鏈線方程，計(jì)算出方程的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行求導(dǎo)計(jì)算。（3）電源模塊：本文系統(tǒng)電源模塊采用太陽能電池板和蓄電池聯(lián)合供電的方式。該方式對蓄電池的充放電過程設(shè)計(jì)了電路保護(hù)，以防止蓄電池使用不當(dāng)造成虧損，損耗蓄電池的正常使用壽命[29]。通過風(fēng)光互補(bǔ)+蓄電池的組合方式為前端視頻/圖像監(jiān)測裝置供電。針對上述闡述的電源模塊，可知現(xiàn)場風(fēng)光互補(bǔ)電源結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示，圖 2-4 是現(xiàn)場供電系統(tǒng)現(xiàn)場安裝圖。

輸電線路鐵塔傾斜一方面使相鄰兩檔導(dǎo)線之間產(chǎn)生張力差；另一方面絕緣子串高壓側(cè)導(dǎo)線發(fā)生偏移過程[28]；5）線路弧垂檢測圖像處理技術(shù)測量輸電導(dǎo)線的弧垂，具有操作簡便、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)，但其對圖像處理技術(shù)要求較高。隨著直升機(jī)巡檢日漸成為輸電線路常用的巡檢方法，直接通過機(jī)載攝像機(jī)和圖像處理算法等實(shí)現(xiàn)對弧垂的測量也是一種發(fā)展趨勢：1）雙目攝像機(jī)標(biāo)定；2）圖像處理；3）極線校正；4）立體匹配；5）三維重構(gòu)；6）導(dǎo)線弧垂計(jì)算。在重建出來的空間導(dǎo)線特征點(diǎn)，然后對特征點(diǎn)進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)化為二維平面，然后采用懸鏈線方程，計(jì)算出方程的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行求導(dǎo)計(jì)算。（3）電源模塊：本文系統(tǒng)電源模塊采用太陽能電池板和蓄電池聯(lián)合供電的方式。該方式對蓄電池的充放電過程設(shè)計(jì)了電路保護(hù)，以防止蓄電池使用不當(dāng)造成虧損，損耗蓄電池的正常使用壽命[29]。通過風(fēng)光互補(bǔ)+蓄電池的組合方式為前端視頻/圖像監(jiān)測裝置供電。針對上述闡述的電源模塊，可知現(xiàn)場風(fēng)光互補(bǔ)電源結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示，圖 2-4 是現(xiàn)場供電系統(tǒng)現(xiàn)場安裝圖。

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