用于高压线路的自动除冰装置的制作方法

[0001]
本发明涉及高压线的除冰技术领域，具体地涉及一种用于高压线路的自动除冰装置。


背景技术：

[0002]
高压输电技术是电力领域最常用的输电策略之一，通过高压线路能够在高电压、小电流的大功率策略之下实现最小线损的输电目的。由于高压线路内部为高压状态，为了避免与地面形成电容器效应，因此需要设置在一定高度的高空中。
[0003]
在北方的一些区域，由于降雪等恶劣天气的影响，会导致高压线路上出现积雪、结冰等情况，这就会导致高压线路所承受的横向拉力增大，严重地可能会使得线路断裂等问题产生。


技术实现要素：

[0004]
本发明实施方式的目的是提供一种用于高压线路的自动除冰装置，该装置能够在高压线路需要除冰的情况下，自动对高压线路进行除冰操作。
[0005]
为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种用于高压线路的自动除冰装置，所述装置包括：
[0006]
图像采集设备，设置于高压线路的附近，用于采集所述高压线路的图像信息；
[0007]
大电流输出设备，设置于所述高压线路的一端，用于在被接入所述高压线路的情况下，向所述高压线路输入大电流；
[0008]
切换开关，分别与所述高压线路的一端、所述大电流输出设备以及所述高压线路的前置线路连接；
[0009]
控制器，与所述图像采集设备、大电流输出设备、所述前置线路连接，用于：
[0010]
根据所述图像信息判断所述高压线路是否需要除冰；
[0011]
在判断所述高压线路需要除冰的情况下，控制所述切换开关连接所述大电流输出设备和所述高压线路以执行除冰操作；
[0012]
在判断所述高压线路不需要除冰的情况下，控制所述切换开关以使得所述高压线路和所述前置线路保持连接状态。
[0013]
可选地，所述根据所述图像信息判断所述高压线路是否需要除冰具体包括：
[0014]
采用预设的神经网络模型识别所述图像信息中所述高压线路的区域；
[0015]
在所述图像信息中建立坐标系；
[0016]
针对所述区域的两个长边，分别选取多个采样点；
[0017]
根据所述采样点确定两个长边对应的拟合直线；
[0018]
计算所述两个所述拟合直线的距离；
[0019]
根据所述距离以及所述图像信息与实际长度的对应关系确定所述高压线路的厚度；
[0020]
判断所述厚度是否大于或等于预设的积雪警戒值；
[0021]
在判断所述厚度大于或等于所述积雪警戒值的情况下，确定所述高压线路需要除冰。
[0022]
可选地，根据所述采样点确定两个长边对应的拟合直线具体包括：
[0023]
确定所述第一长边的第一拟合直线集合；
[0024]
确定所述第二长边的第二拟合直线集合；
[0025]
从所述第一拟合直线集合和所述第二拟合直线集合中分别随机选取一条直线，
[0026]
计算选取的两条直线的斜率差；
[0027]
判断所述斜率差是否大于或等于预设的斜率阈值；
[0028]
在判断所述斜率差大于或等于所述斜率阈值的情况下，再次从所述第一拟合直线集合和所述第二拟合直线集合中分别随机选取一条直线直到判断所述斜率差小于所述斜率阈值；
[0029]
在判断所述斜率差小于所述斜率阈值的情况下，确定选取的两条直线为所述第一长边和所述第二长边对应的拟合直线。
[0030]
可选地，所述大电流输出设备与所述前置线路连接，包括ac/dc单元，用于将所述前置线路的高压交流电转换为大电流地直流电。
[0031]
可选地，所述切换开关包括：
[0032]
可控开关，所述可控开关的控制端与控制器连接，所述可控开关的一端外接至+5v电压，用于在接收到高电平的情况下，执行闭合操作；
[0033]
限流电阻，所述限流电阻的一端与所述可控开关的另一端连接，所述限流电阻的另一端接地；
[0034]
继电器，所述继电器的控制端与所述限流电阻的一端连接，所述继电器的一端与所述大电流输出设备连接，所述继电器的另一端与所述高压线路连接。
[0035]
通过上述技术方案，本发明提供的用于高压线路的自动除冰装置首先通过设置在高压线路附近的图像采集设备采集高压线路的图像，再采用控制器实时判断高压线路是否需要除冰，最后在需要除冰的情况下，控制预设于高压线路一端的大电流输出设备以向高压线路输出大电流，从而实现对高压线路的自动除冰。替代了现有技术中的人为施工手动除冰的方式，提高了高压线路的运维效率。
[0036]
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0037]
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
[0038]
图1是根据本发明的一个实施方式的用于高压线路的自动除冰装置的结构框图；
[0039]
图2是根据本发明的一个实施方式的控制器执行的方法的流程图；
[0040]
图3是根据本发明的一个实施方式的控制器执行的方法的流程图；以及
[0041]
图4是根据本发明的一个实施方式的切换开关的结构框图。
具体实施方式
[0042]
以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式，并不用于限制本发明实施方式。
[0043]
在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0044]
另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0045]
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的用于高压线路的自动除冰装置的结构框图。在图1中，该自动除冰装置可以包括图像采集设备10、大电流输出设备20、切换开关30以及控制器40。
[0046]
其中，图像采集设备10设置于高压线路50的附近，用于采集高压线路50的图像信息。大电流输出设备20可以设置于高压线路50的一端，用于在被接入高压线路50的情况下，向高压线路50输入大电流。切换开关30可以分别与高压线路50的一端、大电流输出设备以及高压线路50的前置线路连接。
[0047]
控制器40可以与图像采集设备10、大电流输出设备20、前置线路连接，用于根据图像信息判断高压线路50是否需要除冰；在判断高压线路50需要除冰的情况下，控制切换开关30连接大电流输出设备20和高压线路50以执行除冰操作；在判断高压线路50不需要除冰的情况下，控制切换开关30以使得高压线路50和前置线路51保持连接状态。
[0048]
在该实施方式中，控制器40在判断不需要除冰的情况下，控制切换开关30以使得高压线路50和前置线路51保持连接状态，从而实现高压线路的输电操作。而在判断需要除冰的情况下，则可以控制切换开关30使得高压线路50与大电流输出设备20连接，从而使得大电流输出设备20能够向高压线路50输出大电流。在该高压线路50中流过大电流的情况下，线路本身会产生大量的热量，从而使得高压线路50上的冰体融化，最终实现除冰的目的。
[0049]
在本发明的一个实施方式中，对于该控制器40判断高压线路50是否需要除冰的具体方式，可以是本领域人员所知的多种形式。例如采用常规的神经网络模型去识别出高压线路50的表面是否有结冰状况。这种方式虽然能够在一定程度上识别出高压线路50是否有结冰状况，但是，这样的神经网络需要大量的预置数据集才能够训练出来，并且随着不同季节不同时间的环境条件，神经网络还需要进一步训练。这样的方式会导致产品研发成本的提高，并且在实际实施的过程中，产品的可靠性较差，容易出现误识别的情况。因此，在本发明的一个实施方式中，针对上述常规方法的技术缺陷，控制器40可以用于执行如图2中所示出的方法。在图2中，该方法可以包括：
[0050]
在步骤s10中，采用预设的神经网络模型识别图像信息中高压线路的区域；
[0051]
在步骤s11中，在图像信息中建立坐标系；
[0052]
在步骤s12中，针对区域的两个长边，分别选取多个采样点；
[0053]
在步骤s13中，根据采样点确定两个长边对应的拟合直线；
[0054]
在步骤s14中，计算两个拟合直线的距离；
[0055]
在步骤s15中，根据距离以及图像信息与实际长度的对应关系确定高压线路的厚度；
[0056]
在步骤s16中，判断厚度是否大于或等于预设的积雪警戒值；
[0057]
在步骤s17中，在判断厚度大于或等于积雪警戒值的情况下，确定高压线路需要除冰。
[0058]
在步骤s18中，在判断厚度小于积雪警戒值的情况下，确定高压线路不需要除冰。
[0059]
在如图2所示出的方法中，预设的神经网络模型由于是仅需要识别出图像中高压线路的所在区域，并不需要进一步识别高压线路的状态，因此其训练过程以及迭代次数大大下降。通过步骤s12至步骤s14所确定的两个场边的距离，实质上为高压线路此时的直径。在高压线路处于结冰状态的情况下，图像中高压线路的直径显然会增加。因此，在步骤s16中，通过对直径的判断就能够实现判断高压线路是否需要除冰。这样的方法相对于现有技术中常规的方法更加简单，并且便于操作，能够很好地应用于实际的设备中。
[0060]
在步骤s13中，由于高压线路所在区域的长边在图像中常常表现为曲线形式，所对应的采样点自然也就表现为相对离散的形式。虽然直接取这些离散点的中心线能够一定程度确定该长边的实际所在位置，但是通过大量的实验发现，这种方式仍然存在相当高比例的错误率。因此，在本发明的一个实施方式中，该步骤s13还可以进一步包括如图3中所示出的方法。在图3中，该方法可以包括：
[0061]
在步骤s20中，确定第一长边的第一拟合直线集合；
[0062]
在步骤s21中，确定第二长边的第二拟合直线集合；
[0063]
在步骤s22中，从第一拟合直线集合和第二拟合直线集合中分别随机选取一条直线，
[0064]
在步骤s23中，计算选取的两条直线的斜率差；
[0065]
在步骤s24中，判断斜率差是否大于或等于预设的斜率阈值；
[0066]
在判断斜率差大于或等于斜率阈值的情况下，再次从第一拟合直线集合和第二拟合直线集合中分别随机选取一条直线直到判断斜率差小于斜率阈值；
[0067]
在步骤s25中，在判断斜率差小于斜率阈值的情况下，确定选取的两条直线为第一长边和第二长边对应的拟合直线。
[0068]
在本发明的一个实施方式中，如图1所示，为了便于大电流输出设备20的取电，该大电流输出设备20可以与前置线路51(变电站或前一段的高压线路)连接，包括ac/dc单元，用于将该前置线路的高压交流电转换为大电流地直流电。
[0069]
在本发明的一个实施方式中，如图4所示，该切换开关30可以包括可控开关31、限流电阻32以及继电器33。其中，可控开关31的控制端可以与控制器40连接，可控开关31的一端可以外接至+5v电压。该可控开关31用于在接收到高电平的情况下，执行闭合操作。限流电阻32的一端可以与可控开关31的另一端连接，而另一端则可以接地。继电器33的控制端可以与限流电阻32的一端连接。该继电器33的一端可以与大电流输出设备20连接，该继电
器33的另一端可以与高压线路50连接。
[0070]
通过上述技术方案，本发明提供的用于高压线路的自动除冰装置首先通过设置在高压线路附近的图像采集设备采集高压线路的图像，再采用控制器实时判断高压线路是否需要除冰，最后在需要除冰的情况下，控制预设于高压线路一端的大电流输出设备以向高压线路输出大电流，从而实现对高压线路的自动除冰。替代了现有技术中的人为施工手动除冰的方式，提高了高压线路的运维效率。
[0071]
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
[0072]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0073]
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0074]
此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。