[發明專利]輸電線路覆冰厚度監測方法

有效

• 申請號: 201310405543.7
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103453867A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 馮駿;王震宇;趙云峰
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司東臺市供電公司
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

技術領域

本發明屬于電力技術領域，尤其涉及一種輸電線路覆冰厚度監測方法。

背景技術

近年來，我國受大氣候及微氣象條件等的影響，冰災事故頻繁發生，造成巨大經濟損失。輸電線路在一定氣象條件下，冰晶物質在電線四周積聚，覆冰會導致電線和桿塔荷載增加，同時改變電線圓截面形狀，擴大迎風面積，極易產生不穩定的弛振，造成跳頭、閃絡、扭轉、斷線及倒桿等事件，從而造成大面積停電事故。2008年的一場大范圍的持續低溫、雨雪冰凍天氣襲擊華中、華南和南方地區，造成電桿倒塌、供電中斷等事故，嚴重影響了電力通信網絡的安全穩定運行。

目前，架空線路覆冰監測主要有以下三種方法。一是建立覆冰觀測站，該方法需要工作人員采集覆冰樣品來實現對覆冰厚度、密度等的測量，人工測量雖然準確，但自動化程度低，測量不便，不利于大規模使用。二是對線路的傾角、弧垂和氣象信息等參數進行測量，根據公式推導覆冰厚度。三是通過攝像機拍攝覆冰圖像，該方法通過攝像圖采集覆冰圖像并利用無線通信將圖像信息發送到監控中心的計算機上，通過圖像了解線路覆冰情況，并對災害程度作出判斷。該方法只采集覆冰圖像，并沒有對圖像進行進一步分析，也沒有提供覆冰厚度等重要參數，覆冰災害程度需要工作人員通過圖像判斷，缺乏科學性。

發明內容

本發明提供一種結合氣象資料及圖像處理準確實現覆冰厚度監測的方法，既可以對覆冰厚度進行監測，也可以對一端時間內覆冰厚度的增加情況進行預測。

本發明所提供的輸電線路覆冰厚度監測方法，包括以下步驟：

（1）獲取輸電線路沿線的歷史氣象資料、歷史覆冰情況資料以及地理環境資料，并存入數據庫中；所述歷史氣象資料包括氣溫、風速、相對濕度、降水量；所述歷史覆冰情況資料包括覆冰厚度、覆冰類型、覆冰重量以及各覆冰類型的外形特征、密度，所述覆冰類型是指附著在輸電線路上的不同冰塊，包括雨凇、混合淞、軟霧凇以及白霜，在不同氣象條件及地理環境下產生不同類型的覆冰；所述地理環境資料包括輸電線路沿線的海拔；將歷史氣象資料、歷史覆冰情況資料以及地理環境資料建立一一對應關系，即處于某一海拔的輸電線路，在氣溫、風速、相對濕度、降水量一定情況下，產生的覆冰情況，所述覆冰情況指覆冰的厚度、類型、重量；

（2）設定覆冰監測起始日期和覆冰監測結束日期，獲取當前日期，將其與覆冰監測起始日期及覆冰監測結束日期進行比較，如果當前日期處于覆冰起始日期及覆冰結束日期之間，則啟動輸電線路覆冰厚度監測，執行步驟（4），否則進入步驟（3）；

（3）獲取當前氣象資料以及地理環境資料，所述氣象資料包括氣溫、風速、相對濕度、降水量，所述地理環境資料包括海拔；將當前氣象資料以及地理環境資料與數據庫中存儲的歷史氣象資料及地理環境資料進行對比，確定當前氣象及地理環境條件下，輸電線路是否有覆冰的可能，即當前氣象及地理環境條件下，在歷史數據中是否有覆冰記錄記載；如果有覆冰記錄記載，則進入步驟（4）；否則停止監測；

（4）由數字型號處理器DSP驅動安裝在鐵塔上的成像模塊獲取輸電線路的圖像，所述成像模塊為CCD傳感器；將獲取的圖像經過編解碼模塊轉換成數字信號，并通過通信模塊傳輸給數字信號處理器DSP，由數字信號處理器對已經轉換成數字信號的圖像進行灰度處理、使用中值濾波算法對圖像進行增強，再根據基于水平集方法的Snake模型算法對圖像進行二維分割，提取圖像的形狀特征；

（5）運用形狀匹配算法將所提取到的圖像的形狀特征與并存儲在數據庫中的各覆冰類型的外形特征進行比較，確定當前輸電線路上的覆冰的覆冰類型；如果所提取圖像的形狀特征與預先獲取的各覆冰類型的外形特征都無法匹配，則當前輸電線路無覆冰，返回步驟（4）；

（6）根據覆冰類型獲取當前輸電線路上的覆冰的密度，如果覆冰類型為雨凇，則密度0.8-0.9g/cm³，覆冰類型為混合淞，則密度為0.6-0.8g/cm³，覆冰類型為霧凇，則密度為0.3-0.6g/cm³，覆冰類型為白霜，則密度為0.1-0.3g/cm³；

（7）利用風速傳感器獲取當前的風速，利用溫度傳感器獲取當前的冰面溫度和環境溫度，并獲取當前的降水率；將覆冰密度帶入覆冰厚度計算公式，計算覆冰厚度：

t_i+1時刻的覆冰厚度計算公式如下：