基于FBG微气象传感数据的输电线覆冰厚度Stacking预测

输电线路在覆冰荷载的作用下,容易引发倒塔、断线等安全事故,为了对输电线路覆冰进行提前预警,需要对线路上的覆冰厚度进行预测。本文基于数据驱动的方式,融合性能各异的覆冰预测模型,构建由初级层与次级层组成的输电线路覆冰厚度预测的Stacking集成模型。根据覆冰在线监测系统采集的气象数据与等值覆冰厚度,提取关联特征参数,训练Stacking覆冰预测模型的初级层(随机森林、最小二乘支持向量机、XGBoost、LSTM模型);通过初级层输出值对次级层的学习器进行训练,预测最终的覆冰厚度。结果表明,Stacking覆冰预测模型的MSE降低为0.5897 mm, R^(2)值达到0.9894。Stacking覆冰预测模型能够预测输电线路上的覆冰厚度,达到输电线路覆冰的安全预警作用,可以有效指导电网的抗冰工作。

基于超声波的输电线路覆冰厚度监测预警和防除冰方法

为解决输电线路覆冰问题对电力系统运行安全的影响,文章基于输电线路可视化移动式覆冰监测装置,设计了一套基于超声波的输电线路覆冰厚度监测预警系统。利用实验室模拟华北地区的输电线路覆冰情况,开展了覆冰厚度监测预警试验,试验结果表明,该系统具有精准的检测预警效果。该系统不仅可以提高输电线路在极端天气条件下的安全稳定性,还可为输电线路的智能化管理和维护提供新的技术手段,对于保障电网的可靠运行,减少因覆冰引发的电力事故具有重要的现实意义和应用价值。

耐张塔输电线路等值覆冰厚度的简化预测方法

输电线路覆冰会引发断线倒塔事故,严重影响电网的安全运行,准确监测线路覆冰情况具有重要的工程意义和应用价值。在输电线路综合荷载的静力学模型基础上,提出了两种简化的等值覆冰厚度预测方法。第一种简化方法不需要水平档距和高度差参数,减少了输入参数;第二种简化方法不需要角度传感器,避免角度传感器误差造成的预测性能下降,且减小了系统的硬件成本。结果表明:在大水平档距情况下,第一种简化方法与现有方法的预测性能基本一致;在覆冰前后悬垂角变化不大的情况下,第二种简化方法的预测误差在工程允许范围以内。

基于输电线路的受力分析计算覆冰厚度

通过架空输电线路及杆塔体系的受力分析建立了一种新的计算方法,利用架空输电线路的力学标准方程,将导线悬点处的倾斜角、风偏角和拉力测量值等参数作为初始参数代入方程,进行逐次逼近的迭代计算,最后换算出导线的等值覆冰厚度。这种计算方法利用了各种力学参数的综合作用,能准确估算出导线在覆冰情况下的厚度。经实例验证,误差较小,证实了该力学模型的可靠性和准确性。

复杂背景中输电线路不均匀覆冰厚度测量方法

为提高输电线路覆冰厚度测量精度,提出一种复杂背景图像中输电线路不均匀覆冰厚度测量的新方法。首先,采用图像灰度化、中值滤波去噪及最大类间方差图像分割法对输电线路覆冰图像进行预处理;然后,结合输电线路覆冰信息和背景噪声的连通域特征,提取复杂背景下覆冰输电线路轮廓;最后,针对局部覆冰厚度不均匀的现象,采用一种垂线逼近的方法获取输电线路的覆冰厚度。实验结果表明,采用连通域参数特征的输电线路目标提取方法可在背景复杂、对比度低的图像中准确提取覆冰输电线路轮廓。对于局部覆冰不均匀的区域,垂线逼近方法明显优于传统的霍夫变换方法,可以显著提高输电线路覆冰厚度测量精度。

基于航拍图像的输电线路覆冰厚度辨识研究

针对覆冰厚度监测过程中常伴随雨雪天气,严重影响图像质量与覆冰厚度辨识精度的问题,文中提出一种基于航拍图像的输电线路覆冰厚度辨识方法。首先采用改进的扫描线种子填充算法对采集所得的输电线路图像中的雪花进行填充,以减少雪花对图像质量的影响;其次对线路覆冰的纹理特征进行加权构成融合特征,并结合空间邻域信息的FCM算法,实现对线路区域的提取;最后利用输电线路实际直径与覆冰前后线路上下边界像素宽度确定覆冰厚度。实验结果表明,文中所提方法能够有效辨识雨雪天气下的输电线路覆冰厚度,计算所得的覆冰厚度相对误差仅为1.05%,对线路除冰工作具有一定的参考价值。

基于自适应开关中值滤波的输电线路覆冰厚度检测研究

针对现有输电线路覆冰厚度检测方法存在的泛化能力和适应性差的问题,基于渝东地区采集到的数据,研究了输电线路覆冰图像识别的改进方法。利用自适应开关中值滤波和Otsu阈值分割法对目标图像进行再处理和Canny算子优化,建立了基于边缘检测的导线覆冰厚度识别法。通过识别结果和光纤检测数据对比发现:所使用的方法对输电线路覆冰厚度的检测有效,平均误差为4.10%。

基于改进QPSO-SVM的输电线路覆冰厚度预测

冰雪灾害严重影响电网安全稳定运行,因此,对输电线路覆冰厚度进行预测可以有效地指导电网抗冰工作。利用灰色关联法分析温度、湿度、风速、降雨量和气压对线路覆冰厚度的影响,提出一种基于历史统计数据的输电线路覆冰厚度预测模型,采用改进量子粒子群算法(IQPSO)对支持向量机模型(SVM)参数惩罚因子c和核函数宽度δ进行寻优,结果表明:环境温度与覆冰厚度关联性最高,其次是降水量、风速、相对湿度,气压关联度最小,呈弱相关性;于同类型方法相比,IQPSO-SVM覆冰厚度预测模型预测精度较高,其平均绝对误差百分比为1.946%,均方根误差0.107 mm,验证了预测模型的有效性,具有一定的工程价值。

基于图像融合特征的雾中线路覆冰厚度辨识研究

本文针对无人机航拍输电线路图像在雾霾天气下出现严重退化,影响后续覆冰厚度辨识精度的问题,提出了一种基于图像融合特征的雾中线路覆冰厚度辨识方法。首先采用改进的暗原色先验去雾算法,避免了明亮区域的颜色失真,改善了图像质量。而后通过对图像中的纹理特征与灰度特征进行加权融合,作为FCM聚类算法新的特征约束,实现对线路区域的提取。最后,结合覆冰前后线路上下边界宽度与线路实际直径,计算覆冰厚度。实验结果表明,本文所提方法计算所得的覆冰厚度相对误差仅为1.58%,具有较高的准确性和可靠性,可应用于实际巡检线路中。

基于DEGWO-LSSVM的输电线路覆冰厚度预测模型

为了提高输电线路覆冰预测精度,采用差分进化算法对灰狼优化算法进行改进,形成差分灰狼算法,采用差分灰狼算法(Differential Evolution Grey Wolf Optimization,DEGWO)对最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)进行优化,建立基于DEGWO-LSSVM的输电线路覆冰厚度预测模型。采用两组实际运行线路的覆冰增长数据进行算例分析,并与其他覆冰预测方法对比,结果表明,DEGWO-LSSVM模型的误差波动更小,预测精度更高,验证了文章所提覆冰预测模型的正确性和实用性。

基于力学分析和弧垂测量的导线覆冰厚度测量方法

输电导线等值覆冰厚度的准确测量,对于冰灾防御工作具有重要意义,但是目前还缺少一种能在远距离方便准确地测量输电导线等值覆冰厚度的方法。为此,从导线的基本方程出发推导了导线温度、弧垂与导线等值覆冰厚度的关系式,提出了通过确定导线工作温度和测量弧垂来计算导线等值覆冰厚度的方法,并推导分析了覆冰导线工作温度确定和导线弧垂测量的方法。通过分析导线温度对等值覆冰厚度测量准确度的影响,发现温度变化对于准确测量影响较小乃至基本可以忽略,故取覆冰导线温度区间的中间值-3°C为导线的近似工作温度;而对于导线弧垂的测量,借助于激光测高测距望远镜进行了测量,并推导出了实际测量值与导线弧垂的计算式。该等值覆冰厚度测量方法原理简单,操作方便,适用于人工巡查线路时,辅助人工在远距离方便准确地实现等值覆冰厚度的测量。

应用图像边缘检测方法在线监测输电线路覆冰厚度研究

讨论了用基于小波的图像边缘检测方法在线监测输电线路覆冰厚度的原理,提出了一种新的输电线路导线与绝缘子覆冰厚度的在线监测方法,即通过对安装在高压铁塔上的摄像机和图像采集卡获得的导线与绝缘子覆冰图像进行实时处理,提取其边界轮廓来测量导线与绝缘子上的覆冰厚度。主要对测量系统中的图像处理过程步骤作了说明,重点论述了通过提取边界轮廓来测量覆冰厚度的算法的实现,并在实验室的人工气候室中进行了试验验证。试验结果表明,该输电线路覆冰厚度在线监测方法测量精度高,监测可靠,可应用于高压输电线路覆冰厚度的在线监测。

分裂导线覆冰扭转特性分析及等值覆冰厚度计算

覆冰在线监测对输电线路防、融冰方案的制定具有重要作用,而分裂导线和单导线覆冰特性的差异使得两者覆冰厚度计算方法不同。由于导线扭转特性的不同,同一档距内分裂导线和单导线覆冰形态存在明显差异。比较偏心覆冰单导线和分裂导线档距中部的扭转角度可知,相同覆冰厚度时后者是前者的10.2%。为实现分裂导线等值覆冰厚度的实时监测,提出将分裂子导线的覆冰等效为单根导线的覆冰。根据力矩平衡关系,建立以悬挂绝缘子轴向拉力、倾角为输入参量的力学计算模型,并在雪峰山试验基地开展了耐张塔3分裂导线覆冰测量。结果表明:利用计算模型得到的综合荷载等值覆冰厚度和基于称重法得到的人工测量结果吻合较好,两者相对误差为7.8%,从而验证了模型的有效性。

基于图像处理的输电线路覆冰厚度测量

提出以安装在杆塔上的工业摄像机采集的输电线路覆冰前后的图像为研究对象,对其进行图像灰度化、图像增强、图像分割等处理,通过摄像机标定将图像坐标转换为世界坐标,比较覆冰前后图像的边界轮廓来计算输电线路实际覆冰厚度的方法。通过实例分析证明该方法操作方便,误差较小,能够实现输电线路导线和绝缘子覆冰厚度的定量描述。

基于行波传输时差的输电线路覆冰厚度测量方法

提出了一种基于行波传输时差的输电线路覆冰厚度测量方法。推导了冰厚与线路长度的关系,基于输电线路故障全球定位系统(GPS)行波定位系统精确记录外部故障或操作产生的行波穿越线路的时间,测量输电线路长度的变化,从而计算出冰厚。分析了某地区电网2008年冰灾期间的运行数据,表明了该方法的适用性,可用于输电线路冰灾分析,为合理安排融冰计划提供参考。

基于电容传感器的架空输电线覆冰厚度检测方法

提出了一种新的架空输电线覆冰厚度检测方法,并设计了覆冰检测电容传感器。基于电容传感器给出一种输电线路覆冰厚度监测系统的设计方案。利用电容效应计算出传感器电容值与架空线覆冰厚度的关系曲线。实际应用时,通过比较传感器测量到的电容值与预设关系曲线得出架空输电线覆冰厚度。测试结果验证了电容式架空输电线覆冰厚度检测方法的有效性。

基于CACA-WNN的恶劣气候条件下架空输电线路覆冰厚度的预测

在云南电网公司输电线路综合运行工况实时监测系统各监测装置采集的线路等效覆冰数据和微气象数据的基础上,建立了一种基于连续型蚁群算法的小波神经网络模型,用连续型蚁群算法代替小波神经网络的梯度下降法,调节小波神经网络的权值和伸缩、平移系数,以此来实现对于在恶劣气候条件下架空输电线路覆冰厚度的预测。

基于光学成像和测距原理的测定架空输电导线覆冰厚度的装置及其方法

输电线路覆冰灾害危害整个电网安全稳定运行。为解决现有输电导线等值覆冰厚度测量中设备的可靠性较差,设备运行环境复杂,测量方法繁琐等问题,开发了一套基于光学成像原理和测距原理的一体化、便携式测量导线覆冰厚度的装置。从激光测距和十字分划测距的基本方程出发,推导了根据观测距离和密位值来计算输电导线等值覆冰厚度的方法,同时也介绍了利用该装置测量观测距离和密位值的方法。对于固定装置、观测距离、环境光线强弱对观测冰厚影响的问题,通过对比不同条件下观测导线覆冰情况的实验数据发现了一系列对于提高了测量结果准确性有益的结论。文章还从系统误差入手,深入剖析了实验结果中误差的来源,得到了该测量输电导线覆冰厚度的装置在中、近距离以及导线有8mm以上冰厚时能有效观测冰厚的结论,这与实验中得到的结论一致。

改进的Hough变换在覆冰厚度测量中的应用

讨论了基于图像处理的输电线路导线覆冰厚度测量原理,针对现有利用图像处理技术检测输电线路覆冰厚度的不足,提出一种新的输电线路导线覆冰厚度测量方法。该方法对采集到的输电线路导线图像进行实时处理,采用中值滤波对覆冰图像进行处理,既较好地去除了噪声,又避免了边界的模糊;在边缘检测上采用Canny算法,能够尽可能多地标识出图像中的实际边缘;将分类器和等矩取点配对机制融合到Hough变换算法中,减少了Hough变换的存储量,提高了Hough变换的可靠性及算法的准确率;提取边缘轮廓测量输电导线的覆冰厚度。通过实验分析,该方法提高了边缘测量的准确度,具有一定的应用前景。

输电线路设计覆冰厚度统计模型取用

根据捷克斯洛伐克Studnice覆冰观测站1940—1999年的覆冰观测数据,分别采用正态分布、极值I型Gumbel分布、极值Ⅱ型Frechet分布、极值Ⅲ型Weibull分布对该数据进行了统计分析。由科尔莫戈罗夫-斯米尔诺夫λ拟合度检验结果表明,极值Ⅱ型Frechet分布能较好地拟合该地区的年最大覆冰荷载。由于微地形等因素的影响,线路覆冰厚度的统计分布随地区而异。覆冰厚度是影响冰区输电线路安全、经济的一个重要因素,可根据覆冰观测数据选择概率模型确定设计冰厚。