一种输电线路导线弧垂监测分析系统及方法与流程

1.本发明涉及电力检测技术领域，特别是涉及一种输电线路导线弧垂监测分析系统及方法。


背景技术：

2.随着我国电力行业的快速发展，人们对电力系统的安全性和可靠性要求也越来越高。高压架空输电线路作为电力传输系统的重要组成部分之一，为了保证电力系统的安全性和可靠性，需要对高压架空输电线路进行实时有效的监测。弧垂检测是输电线路监测的重要内容之一，若弧垂太小，会增加杆塔荷载，进而可能发生断线、倒塔和掉串等事故；若弧垂太大，会使导线与地面的树木、建筑物等发生接触并放电，从而导致线路跳闸断电。由于输电线路长时间经受自然界环境影响，弧垂会发生一定变化，进而需要对弧垂进行检测，以确保输电线路的安全运行。
3.但是，现有技术中主要采用人工巡检法、图像监测法及雷达传感器监测法等，并且往往只采用一种方法进行监测，这些方法容易收到外界及天气影响，可能会造成数据错误，进而造成安全事故，十分危险。因此，设计一种新型输电线路导线弧垂监测分析系统及方法是十分有必要的。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种输电线路导线弧垂监测分析系统及方法，能够通过图像监测及电场监测实现输电线路导线弧垂的监测，提高了监测精度，便于实现。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种输电线路导线弧垂监测分析系统，包括：图像弧垂监测模块、电场弧垂监测模块、供电模块、控制处理模块及通信模块，所述图像弧垂监测模块及电场弧垂监测模块连接所述控制处理模块，所述控制处理模块通过通信模块连接后台监控主机，所述供电模块用于为各个模块进行供电；
7.所述图像弧垂监测模块包括图像采集模块、图像预处理模块及水平垂直方向测量传感器，所述图像采集模块连接所述图像预处理模块，所述图像预处理模块及水平垂直方向测量传感器连接所述控制处理模块，所述图像采集模块用于采集输电线路的视频或图像信息，所述图像预处理模块用于对图像采集模块采集的视频或图像信息进行预处理，所述水平垂直方向测量传感器用于采集水平或垂直信息；
8.所述电场弧垂监测模块包括信号采集模块、信号传输模块、信号调理模块及a/d转换模块，所述信号采集模块连接所述信号传输模块，所述信号传输模块连接所述信号调理模块，所述信号调理模块连接所述a/d转换模块，所述a/d转换模块连接所述控制处理模块，所述信号采集模块用于采集输电线路弧垂最低位置的电压信号、电流信号及对应的地面电场强度，所述信号传输模块用于将信号采集模块采集的信号发送至信号调理单元，所述信号调理单元用于对采集的信号进行信号调理，并将其发送至a/d转换模块，所述a/d转换模
块将调理过的信号进行a/d转换，并将其发送至控制处理模块。
9.可选的，所述信号采集模块包括信号采集单元、电场强度传感器、电压传感器及电流传感器，所述电压传感器及电流传感器设置在输电线路弧垂最低处，所述电场强度传感器设置在弧垂最低位置处对应的地面上，所述电压传感器及电流传感器用于采集输电线路弧垂最低位置处的电压信号及电流信号，所述电场强度传感器用于采集与所述输电线路弧垂最低位置相对应的地面电场强度，所述电场强度传感器、电流传感器及电压传感器连接所述信号采集单元，所述信号采集单元用于采集电压信号、电流信号及地面电场强度信号。
10.可选的，所述信号传输模块包括信号发射模块及信号接收模块，所述信号采集单元连接所述信号发射模块，所述信号发射模块通过zigbee通讯技术将采集的信号发送至信号接收模块，所述信号接收模块连接所述信号调理模块。
11.可选的，，所述信号调理模块包括放大模块及滤波模块，所述信号接收模块连接所述放大模块，所述放大模块连接所述滤波模块，所述滤波模块连接所述a/d转换模块，所述放大模块用于将采集的信号进行放大，所述滤波模块用于将放大后的信号进行滤波处理。
12.本发明还提供了一种输电线路导线弧垂监测分析方法，应用于上述的输电线路导线弧垂监测分析系统，包括如下步骤：
13.步骤1：通过图像弧垂监测模块进行弧垂监测，得到图像弧垂监测结果；
14.步骤2：通过电场弧垂监测模块进行弧垂监测，得到电场弧垂监测结果；
15.步骤3：控制处理模块对图像弧垂监测结果及电场弧垂监测结果进行对比分析，若两监测结果的误差小于预设阈值，则判断弧垂监测结果为两监测结果的平均值，若两监测结果的误差大于预设阈值，则判断图像弧垂监测模块或电场弧垂监测模块出现故障。
16.可选的，步骤1中，通过图像弧垂监测模块进行弧垂监测，得到图像弧垂监测结果，具体为：
17.图像采集模块采集输电线路的视频或图像信息，并将其发送至图像预处理模块，图像预处理模块对采集的视频或图像信息进行预处理，其中，包括对采集的视频及图像信息进行滤波去噪、图像增强、灰度化处理及边缘监测处理，将预处理完毕的视频或图像信息发送至控制处理模块，控制处理模块对预处理后的视频或图像信息进行阈值分割，提取并形成输电线路的几何信息，其中，几何信息包括输电线路的轮廓及两侧轮廓在图像中的几何信息，控制处理模块采集水平垂直方向测量传感器采集的水平或垂直信息，根据水平或垂直信息对提取的输电线路几何信息进行修正，计算出两侧连接的杆塔的端点数据，根据杆塔的端点数据计算出输电线路的最低点弧垂在图像中的大小，采用输电线路两端杆塔之间的实际档距作为标尺，并根据输电线路与杆塔档距在图像中的比例关系，计算出输电线路弧垂的实际尺寸，得到图像弧垂监测结果。
18.可选的，步骤2中，通过电场弧垂监测模块进行弧垂监测，得到电场弧垂监测结果，具体为：
19.电场强度传感器采集与输电线路弧垂最低位置相对应的地面电场强度信号，电压传感器采集输电线路弧垂最低位置处的电压信号，电流传感器采集输电线路弧垂最低位置处的电流信号，电场强度传感器、电压传感器及电流传感器件将采集的信号发送至信号采集单元，信号采集单元将采集的信号发送至信号发射模块，信号发射模块将采集的信号发送至信号接收模块，信号接收模块将采集的信号传输至信号调理单元，经放大模块对采集
的信号进行放大处理并抵消共模干扰，经滤波模块对放大后的信号进行滤波处理，滤除高频谐波干扰信号，经a/d转换模块进行a/d转换，并将转换完毕后的信号发送至控制处理单元，控制处理单元根据处理过后的电场强度、电压信号及电流信号计算处弧垂大小，得到电场强度弧垂监测结果。
20.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的输电线路导线弧垂监测分析系统及方法，该系统包括图像弧垂监测模块、电场弧垂监测模块、供电模块、控制处理模块及通信模块，图像弧垂监测模块包括图像采集模块、图像预处理模块及水平垂直方向测量传感器，通过图像采集模块能够采集输电线路的视频或图像信息，通过图像预处理模块能够对图像采集模块采集的视频或图像信息进行预处理，通过水平垂直方向测量传感器能够采集水平或垂直信息；电场弧垂监测模块包括信号采集模块、信号传输模块、信号调理模块及a/d转换模块，通过信号采集模块能够采集输电线路弧垂最低位置处的电压信号及电流信号以及与输电线路弧垂最低位置相对应的地面电场强度，通过信号传输模块能够将采集的信号发送至信号调理模块，通过信号调理模块对采集的信号进行放大及滤波处理，通过a/d转换模块对处理过后的信号进行a/d转换；该方法包括通过图像弧垂监测模块进行弧垂监测，得到图像弧垂监测结果，通过电场弧垂监测模块进行弧垂监测，得到电场弧垂监测结果，控制处理模块对图像弧垂监测结果及电场弧垂监测结果进行对比分析，若两监测结果的误差小于预设阈值，则判断弧垂监测结果为两监测结果的平均值，若两监测结果的误差大于预设阈值，则判断图像弧垂监测模块或电场弧垂监测模块出现故障，能够实现精确计算输电线路弧垂结果。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例输电线路导线弧垂监测分析系统结构示意图；
23.图2为本发明实施例输电线路导线弧垂监测分析方法流程示意图。
24.附图标记：1、图像弧垂监测模块；2、电场弧垂监测模块；3、控制处理模块；4、通信模块；5、后台监控主机.
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明的目的是提供一种多分支注意力先验参数化的有限投影快速荧光断层重建方法，能够解决现有基于传统正则化方法在有限投影重建过程中涉及的复杂的迭代计算过程、耗时的求解效率、且依靠人工选取正则化参数而导致重建精度不高的问题和挑战。
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实
施方式对本发明作进一步详细的说明。
28.如图1所示，本发明实施例提供的输电线路导线弧垂监测分析系统，包括：图像弧垂监测模块1、电场弧垂监测模块2、供电模块、控制处理模块3及通信模块4，所述图像弧垂监测模块1及电场弧垂监测模块2连接所述控制处理模块3，所述控制处理模块3通过通信模块4连接后台监控主机5，所述供电模块用于为各个模块进行供电；
29.所述图像弧垂监测模块1包括图像采集模块、图像预处理模块及水平垂直方向测量传感器，所述图像采集模块连接所述图像预处理模块，所述图像预处理模块及水平垂直方向测量传感器连接所述控制处理模块3，所述图像采集模块用于采集输电线路的视频或图像信息，所述图像预处理模块用于对图像采集模块采集的视频或图像信息进行预处理，所述水平垂直方向测量传感器用于采集水平或垂直信息；
30.所述电场弧垂监测模块2包括信号采集模块、信号传输模块、信号调理模块及a/d转换模块，所述信号采集模块连接所述信号传输模块，所述信号传输模块连接所述信号调理模块，所述信号调理模块连接所述a/d转换模块，所述a/d转换模块连接所述控制处理模块3，所述信号采集模块用于采集输电线路弧垂最低位置的电压信号、电流信号及对应的地面电场强度，所述信号传输模块用于将信号采集模块采集的信号发送至信号调理单元，所述信号调理单元用于对采集的信号进行信号调理，并将其发送至a/d转换模块，所述a/d转换模块将调理过的信号进行a/d转换，并将其发送至控制处理模块3。
31.所述信号采集模块包括信号采集单元、电场强度传感器、电压传感器及电流传感器，所述电压传感器及电流传感器设置在输电线路弧垂最低处，所述电场强度传感器设置在弧垂最低位置处对应的地面上，所述电压传感器及电流传感器用于采集输电线路弧垂最低位置处的电压信号及电流信号，所述电场强度传感器用于采集与所述输电线路弧垂最低位置相对应的地面电场强度，所述电场强度传感器、电流传感器及电压传感器连接所述信号采集单元，所述信号采集单元用于采集电压信号、电流信号及地面电场强度信号。
32.所述信号传输模块包括信号发射模块及信号接收模块，所述信号采集单元连接所述信号发射模块，所述信号发射模块通过zigbee通讯技术将采集的信号发送至信号接收模块，所述信号接收模块连接所述信号调理模块。
33.所述信号调理模块包括放大模块及滤波模块，所述信号接收模块连接所述放大模块，所述放大模块连接所述滤波模块，所述滤波模块连接所述a/d转换模块，所述放大模块用于将采集的信号进行放大，所述滤波模块用于将放大后的信号进行滤波处理，放大模块及滤波模块均可采用现有技术的常规模块。
34.该系统还可设置光纤光栅温度传感器，固定在所述输电线路的导线表面，能够测量输电线路的温度，能够监测是否发生覆冰。
35.该系统的供电模块可采用太阳能供电模块或者风力供电模块，能够节能环保。
36.该系统还设置有报警单元，当若两监测结果的误差大于预设阈值，则判断图像弧垂监测模块或电场弧垂监测模块出现故障，若发生故障则控制处理模块控制报警单元报警，报警单元可以设置在后台监控室。
37.如图2所示，本发明还提供了一种输电线路导线弧垂监测分析方法，应用于上述的输电线路导线弧垂监测分析系统，包括如下步骤：
38.步骤1：通过图像弧垂监测模块进行弧垂监测，得到图像弧垂监测结果；
39.步骤2：通过电场弧垂监测模块进行弧垂监测，得到电场弧垂监测结果；
40.步骤3：控制处理模块对图像弧垂监测结果及电场弧垂监测结果进行对比分析，若两监测结果的误差小于预设阈值，则判断弧垂监测结果为两监测结果的平均值，若两监测结果的误差大于预设阈值，则判断图像弧垂监测模块或电场弧垂监测模块出现故障。
41.步骤1中，通过图像弧垂监测模块进行弧垂监测，得到图像弧垂监测结果，具体为：
42.图像采集模块采集输电线路的视频或图像信息，并将其发送至图像预处理模块，图像预处理模块对采集的视频或图像信息进行预处理，其中，包括对采集的视频及图像信息进行滤波去噪、图像增强、灰度化处理及边缘监测处理，降低复杂环境背景对后续图像处理的干扰，准确识别输电线路图像信息，提高弧垂测量的准确性，将预处理完毕的视频或图像信息发送至控制处理模块，控制处理模块对预处理后的视频或图像信息进行阈值分割，提取并形成输电线路的几何信息，其中，几何信息包括输电线路的轮廓及两侧轮廓在图像中的几何信息，控制处理模块采集水平垂直方向测量传感器采集的水平或垂直信息，根据水平或垂直信息对提取的输电线路几何信息进行修正，计算出两侧连接的杆塔的端点数据，根据杆塔的端点数据计算出输电线路的最低点弧垂在图像中的大小，采用输电线路两端杆塔之间的实际档距作为标尺，并根据输电线路与杆塔档距在图像中的比例关系，计算出输电线路弧垂的实际尺寸，得到图像弧垂监测结果。
43.步骤2中，通过电场弧垂监测模块进行弧垂监测，得到电场弧垂监测结果，具体为：
44.电场强度传感器采集与输电线路弧垂最低位置相对应的地面电场强度信号，电压传感器采集输电线路弧垂最低位置处的电压信号，电流传感器采集输电线路弧垂最低位置处的电流信号，电场强度传感器、电压传感器及电流传感器件将采集的信号发送至信号采集单元，信号采集单元将采集的信号发送至信号发射模块，信号发射模块将采集的信号发送至信号接收模块，信号接收模块将采集的信号传输至信号调理单元，经放大模块对采集的信号进行放大处理并抵消共模干扰，经滤波模块对放大后的信号进行滤波处理，滤除高频谐波干扰信号，经a/d转换模块进行a/d转换，并将转换完毕后的信号发送至控制处理单元，控制处理单元根据处理过后的电场强度、电压信号及电流信号计算处弧垂大小，得到电场强度弧垂监测结果，即：
[0045][0046]
h为输电线路高度，u为所述电压信号，e为电场强度。
[0047]
本发明提供的输电线路导线弧垂监测分析系统及方法，该系统包括图像弧垂监测模块、电场弧垂监测模块、供电模块、控制处理模块及通信模块，图像弧垂监测模块包括图像采集模块、图像预处理模块及水平垂直方向测量传感器，通过图像采集模块能够采集输电线路的视频或图像信息，通过图像预处理模块能够对图像采集模块采集的视频或图像信息进行预处理，通过水平垂直方向测量传感器能够采集水平或垂直信息；电场弧垂监测模块包括信号采集模块、信号传输模块、信号调理模块及a/d转换模块，通过信号采集模块能够采集输电线路弧垂最低位置处的电压信号及电流信号以及与输电线路弧垂最低位置相对应的地面电场强度，通过信号传输模块能够将采集的信号发送至信号调理模块，通过信号调理模块对采集的信号进行放大及滤波处理，通过a/d转换模块对处理过后的信号进行a/d转换；该方法包括通过图像弧垂监测模块进行弧垂监测，得到图像弧垂监测结果，通过
电场弧垂监测模块进行弧垂监测，得到电场弧垂监测结果，控制处理模块对图像弧垂监测结果及电场弧垂监测结果进行对比分析，若两监测结果的误差小于预设阈值，则判断弧垂监测结果为两监测结果的平均值，若两监测结果的误差大于预设阈值，则判断图像弧垂监测模块或电场弧垂监测模块出现故障，能够实现精确计算输电线路弧垂结果。
[0048]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。