一种基于数字化技术的架空输电线路监测预警方法与流程

1.本发明涉及输电线路监测技术领域，涉及到一种基于数字化技术的架空输电线路监测预警方法。


背景技术：

2.架空输电线路作为智慧电网中重要的组成部分，其时常出现的掉线等事故严重影响了电力系统的安全运行，造成掉线等事故多为架空输电线路中压接金具质量不符合规程要求所导致。为了预防此类事故的发生，对架空输电线路中压接金具质量的监测方法进行研究具有非常重要的理论与工程应用价值。
3.目前，现有的压接金具质量监测方式大都是对架空输电线路中压接金具的外观质量进行抽查监测，这样无法实现对架空输电线路对应压接金具进行全面地监测分析，存在部分压接金具外观质量出现异常而没有抽查监测的问题，降低后期对架空输电线路监测分析结果的准确性和全面性，从而无法满足架空输电线路的监测需求，进一步影响架空输电线路的安全性和稳定性；
4.现有的压接金具质量监测方式只能监测压接金具的外观质量，而无法监测压接金具的内部压接质量，这样使得现有的监测方式存在一定的局限性，当压接金具的内部压接质量不符合规程要求时，会在压接金具内部埋下安全隐患，从而造成架空输电线路出现掉线、断股等线路故障，使得架空输电线路的安全稳定运行受到影响，同时，无法及时对架空输电线路进行有效地针对性处理，进一步不能保障架空输电线路的安全供电。


技术实现要素：

5.鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于数字化技术的架空输电线路监测预警方法；
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种基于数字化技术的架空输电线路监测预警方法，包括以下步骤：
8.步骤一、架空输电线路编号：将待监测架空输电线路中各杆塔之间的输电线路记为各段架空输电线路，将各段架空输电线路按照设定顺序依次编号为1,2,...,i,...,n；
9.步骤二、压接金具外观图像采集：采集各段架空输电线路中各压接金具的外观图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据；
10.步骤三、压接金具外观质量分析：根据各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据，分析得到各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数；
11.步骤四、压接金具内部扫描：对各段架空输电线路中各压接金具进行内部扫描，得到各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数，其中内部质量参数包括锚管压接质量参数和导线压接质量参数；
12.步骤五、压接金具内部压接质量分析：对各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数进行解析，得到各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量符合指数；
13.步骤六、压接金具综合质量评估：根据各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数和内部压接质量符合指数，评估各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数，并进行对比分析处理。
14.在一种优选的方案中，所述步骤二对应的具体步骤如下：
15.统计各段架空输电线路中各压接金具，并按照预设的顺序依次对各段架空输电线路中各压接金具进行编号，构成各段架空输电线路中各压接金具的编号集合ai＝(a
i1
,a
i2
,...,a
ij
,...,a
im
)，a
ij
表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具的编号，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,m；
16.通过遥控无人机上携带的高清摄像头对各段架空输电线路中各压接金具进行全方位外观监测，采集得到各段架空输电线路中各压接金具的外观图像，并根据各段架空输电线路中各压接金具的外观图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据，其中外观参数数据包括轮廓形状、表面裂纹长度、表面锈蚀面积和表面毛刺数量。
17.在一种优选的方案中，所述步骤三中各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数获得方式为：
18.提取架空输电线路数据库中存储的待监测架空输电线路对应的各型号压接金具的标准轮廓形状，对比得到各段架空输电线路中各压接金具对应的轮廓形状重合度，将其标记为a
ij
w1；
19.提取各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据对应表面裂纹长度、表面锈蚀面积和表面毛刺数量，将各段架空输电线路中各压接金具对应的表面裂纹长度、表面锈蚀面积和表面毛刺数量分别标记为a
ij
w2、a
ij
w3、a
ij
w4；
20.分析各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数其中ξ
ij
表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具的外观质量符合指数，e表示为自然常数，λ1、λ2、λ3、λ4分别表示为预设的压接金具对应的轮廓形状重合度符合影响权重、表面裂纹长度符合影响权重、表面锈蚀面积符合影响权重和表面毛刺数量符合影响权重，δw
′2、δw
′3、δw
′4分别表示为预设的允许压接金具表面裂纹长度、允许压接金具表面锈蚀面积、允许压接金具表面毛刺数量。
21.在一种优选的方案中，所述步骤四对应的具体步骤包括：
22.通过x射线检测仪对各段架空输电线路中各压接金具进行内部扫描，得到各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像，根据各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像中对应锚管图像，得到各段架空输电线路中各压接金具对应锚管图像中的锚管压接质量参数，其中锚管压接质量参数包括锚管凹槽少压数量、锚管腔体空隙尺寸、锚管压接水平长度和锚管表面裂纹面积；
23.根据各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像中对应导线图像，得到各段架空输电线路中各压接金具对应导线图像中的导线压接质量参数，其中导线压接质量参数包括导线断股数量、导线散股直径、导线夹端距和导线压接长度。
24.在一种优选的方案中，所述步骤五中对各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数进行解析，具体解析包括：
25.根据各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像中对应锚管图像，得到各段架空输电线路中各压接金具对应锚管图像中的锚管压接凹槽总数量，将其标记为x
′
ij
；
26.将各段架空输电线路中各压接金具对应锚管图像中的锚管凹槽少压数量和锚管腔体空隙尺寸代入锚管压接状态权重指数分析公式中，得到各段架空输电线路中各压接金具对应的锚管压接状态权重指数φ
ij1
；
27.提取架空输电线路数据库中存储的待监测架空输电线路对应压接金具的标准锚管压接长度，将其标记为p
′
标3
；
28.将各段架空输电线路中各压接金具对应锚管图像中的锚管压接水平长度和锚管表面裂纹面积代入锚管压接异常权重指数分析公式中，得到各段架空输电线路中各压接金具对应的锚管压接异常权重指数φ
ij2
；
29.解析得到各段架空输电线路中各压接金具的锚管压接质量符合比例系数其中表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具的锚管压接质量符合比例系数，μ表示为预设的锚管压接质量修正比例系数，且0＜μ＜1。
30.在一种优选的方案中，所述步骤五中对各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数进行解析，具体解析还包括：
31.提取架空输电线路数据库中存储的待监测架空输电线路对应的标准导线股数和标准导线直径，将待监测架空输电线路对应的标准导线股数和标准导线直径分别标记为q
′
标1
和q
′
标2
；
32.提取架空输电线路数据库中存储的待监测架空输电线路对应压接金具的标准导线夹端距和标准导线压接长度，将待监测架空输电线路对应压接金具的标准导线夹端距和标准导线压接长度分别标记为q
′
标3
和q
′
标4
；
33.解析得到各段架空输电线路中各压接金具的导线压接质量符合比例系数其中θ
ij
表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具的导线压接质量符合比例系数，σ1、σ2、σ3、σ4分别表示为预设的压接金具对应导线断股数量、导线散股直径、导线夹端距、导线压接长度的压接质量影响因子，a
ij
q1、a
ij
q2、a
ij
q3、a
ij
q4分别表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具对应导线图像中的导线断股数量、导线散股直径、导线夹端距、导线压接长度，e表示为自然常数，δq
允3
表示为预设的压机金具对应的允许导线夹端距偏差值。
34.在一种优选的方案中，所述步骤五中各段架空输电线路中各压机金具的内部压接质量符合指数获得方式为：
35.将各段架空输电线路中各压接金具的锚管压接质量符合比例系数和导线压接质量符合比例系数θ
ij
代入公式得到各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量符合指数ψ
ij
，其中ε1、ε2分别表示为预设的锚管压接质量、导线压接质量对应的符合权重影响因子。
36.在一种优选的方案中，所述步骤六中评估各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数，具体评估方式为：
37.将各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数ξ
ij
和内部压接质量符合指数ψ
ij
代入压接金具综合质量符合系数评估公式得到各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数φ
ij
，其中η1、η2分别表示为预设的压接金具外观质量补偿因子和压接金具内部压接质量补偿因子。
38.在一种优选的方案中，所述步骤六中评估各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数，并进行对比分析处理，具体包括：
39.将各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数与预设的架空输电线路压接金具对应的质量符合系数阈值进行对比，若某段架空输电线路中某压接金具的综合质量符合系数小于预设的架空输电线路压接金具对应的质量符合系数阈值，表明该段架空输电线路中该压接金具的质量不符合架空输电线路安全需求，则提取该段架空输电线路的编号，将该发送至电网安全控制中心进行预警显示。
40.相对于现有技术，本发明所述的一种基于数字化技术的架空输电线路监测预警方法具有以下有益效果：
41.本发明通过采集各段架空输电线路中各压接金具的外观图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据，分析得到各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数，从而实现对架空输电线路对应压接金具进行全面地监测分析，避免部分压接金具外观质量出现异常而没有抽查监测的问题，进而提高后期对架空输电线路监测分析结果的准确性和全面性，进一步满足架空输电线路的监测需求，提高后期架空输电线路的安全性和稳定性。
42.本发明通过扫描获取各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数，解析得到各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量符合指数，从而采取对架空输电线路对应压接金具的内部压接质量进行直观、有效、无损的监测手段，打破现有监测方式的局限性，以便在发现压接金具内部安全隐患时能够及时的发现和预警，进一步有效减少架空输电线路故障的发生率，确保架空输电线路能够安全稳定运行，同时结合各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数，评估各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数，并进行对比分析处理，进而实现对架空输电线路对应压接金具质量进行多维度地数据化分析，进一步能够及时对架空输电线路进行有效地针对性处理，保障架空输电线路的供电安全。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
45.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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
46.请参阅图1所示，本发明提供一种基于数字化技术的架空输电线路监测预警方法，包括如下步骤：
47.步骤一、架空输电线路编号：将待监测架空输电线路中各杆塔之间的输电线路记为各段架空输电线路，将各段架空输电线路按照设定顺序依次编号为1,2,...,i,...,n。
48.步骤二、压接金具外观图像采集：采集各段架空输电线路中各压接金具的外观图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据。
49.在上述实施例的基础上，所述步骤二对应的具体步骤如下：
50.统计各段架空输电线路中各压接金具，并按照预设的顺序依次对各段架空输电线路中各压接金具进行编号，构成各段架空输电线路中各压接金具的编号集合ai＝(a
i1
,a
i2
,...,a
ij
,...,a
im
)，a
ij
表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具的编号，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,m；
51.通过遥控无人机上携带的高清摄像头对各段架空输电线路中各压接金具进行全方位外观监测，采集得到各段架空输电线路中各压接金具的外观图像，并根据各段架空输电线路中各压接金具的外观图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据，其中外观参数数据包括轮廓形状、表面裂纹长度、表面锈蚀面积和表面毛刺数量。
52.进一步地，上述中各段架空输电线路中各压接金具的表面裂纹长度、表面锈蚀面积和表面毛刺数量提取方式为：
53.对各段架空输电线路中各压接金具的外观图像进行灰度处理，得到各段架空输电线路中各压接金具的外观灰度图像，根据各段架空输电线路中各压接金具的外观灰度图像，得到各段架空输电线路中各压接金具的外观灰度图像与其对应压接金具的标准外观灰度图像进行对比，得到各段架空输电线路中各压接金具的外观灰度图像内各异常区域的灰度值，将各段架空输电线路中各压接金具的外观灰度图像内各异常区域的灰度值与预设的压接金具表面裂纹灰度图像对应灰度值范围进行对比，若某段架空输电线路中某压接金具的外观灰度图像内某异常区域的灰度值处于预设的压接金具表面裂纹灰度图像对应灰度值范围之内，表明该段架空输电线路中该压接金具的外观灰度图像内该异常区域为表面裂纹区域，统计各段架空输电线路中各压接金具的外观灰度图像内各表面裂纹区域，并获取各段架空输电线路中各压接金具的外观灰度图像内各表面裂纹区域的长度，累计得到各段
架空输电线路中各压接金具的表面裂纹长度；
54.同理，依次得到各段架空输电线路中各压接金具的表面锈蚀面积和表面毛刺数量。
55.步骤三、压接金具外观质量分析：根据各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据，分析得到各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数。
56.在上述实施例的基础上，所述步骤三中各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数获得方式为：
57.提取架空输电线路数据库中存储的待监测架空输电线路对应的各型号压接金具的标准轮廓形状，对比得到各段架空输电线路中各压接金具对应的轮廓形状重合度，将其标记为a
ij
w1；
58.提取各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据对应表面裂纹长度、表面锈蚀面积和表面毛刺数量，将各段架空输电线路中各压接金具对应的表面裂纹长度、表面锈蚀面积和表面毛刺数量分别标记为a
ij
w2、a
ij
w3、a
ij
w4；
59.分析各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数其中ξ
ij
表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具的外观质量符合指数，e表示为自然常数，λ1、λ2、λ3、λ4分别表示为预设的压接金具对应的轮廓形状重合度符合影响权重、表面裂纹长度符合影响权重、表面锈蚀面积符合影响权重和表面毛刺数量符合影响权重，δw
′2、δw
′3、δw
′4分别表示为预设的允许压接金具表面裂纹长度、允许压接金具表面锈蚀面积、允许压接金具表面毛刺数量。
60.进一步地，上述中对比得到各段架空输电线路中各压接金具对应的轮廓形状重合度，具体包括：
61.提取各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据对应轮廓形状，将各段架空输电线路中各压接金具的轮廓形状与各型号压接金具的标准轮廓形状进行对比，统计各段架空输电线路中各压接金具与各型号压接金具的轮廓形状重合度，对比筛选各段架空输电线路中各压接金具对应最高的轮廓形状重合度，将其记为各段架空输电线路中各压接金具对应的轮廓形状重合度。
62.在本实施例中，本发明通过采集各段架空输电线路中各压接金具的外观图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的外观参数数据，分析得到各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数，从而实现对架空输电线路对应压接金具进行全面地监测分析，避免部分压接金具外观质量出现异常而没有抽查监测的问题，进而提高后期对架空输电线路监测分析结果的准确性和全面性，进一步满足架空输电线路的监测需求，提高后期架空输电线路的安全性和稳定性。
63.步骤四、压接金具内部扫描：对各段架空输电线路中各压接金具进行内部扫描，得到各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数，其中内部质量参数包括锚管压接质量参数和导线压接质量参数。
64.在上述实施例的基础上，所述步骤四对应的具体步骤包括：
65.通过遥控无人机上携带的x射线检测仪对各段架空输电线路中各压接金具进行内部扫描，得到各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像，根据各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像中对应锚管图像，得到各段架空输电线路中各压接金具对应锚管图像中的锚管压接质量参数，其中锚管压接质量参数包括锚管凹槽少压数量、锚管腔体空隙尺寸、锚管压接水平长度和锚管表面裂纹面积；
66.根据各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像，提取各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像中对应导线图像，得到各段架空输电线路中各压接金具对应导线图像中的导线压接质量参数，其中导线压接质量参数包括导线断股数量、导线散股直径、导线夹端距和导线压接长度。
67.步骤五、压接金具内部压接质量分析：对各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数进行解析，得到各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量符合指数。
68.在上述实施例的基础上，所述步骤五中对各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数进行解析，具体解析包括：
69.根据各段架空输电线路中各压接金具的内部扫描图像中对应锚管图像，得到各段架空输电线路中各压接金具对应锚管图像中的锚管压接凹槽总数量，将其标记为x
′
ij
；
70.将各段架空输电线路中各压接金具对应锚管图像中的锚管凹槽少压数量和锚管腔体空隙尺寸代入锚管压接状态权重指数分析公式中，得到各段架空输电线路中各压接金具对应的锚管压接状态权重指数φ
ij1
；
71.提取架空输电线路数据库中存储的待监测架空输电线路对应压接金具的标准锚管压接长度，将其标记为p
′
标3
；
72.将各段架空输电线路中各压接金具对应锚管图像中的锚管压接水平长度和锚管表面裂纹面积代入锚管压接异常权重指数分析公式中，得到各段架空输电线路中各压接金具对应的锚管压接异常权重指数φ
ij2
；
73.解析得到各段架空输电线路中各压接金具的锚管压接质量符合比例系数其中表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具的锚管压接质量符合比例系数，μ表示为预设的锚管压接质量修正比例系数，且0＜μ＜1。
74.进一步地，所述各段架空输电线路中各压接金具对应的锚管压接状态权重指数分析公式为其中δ1、δ2分别表示为预设的压接金具锚管凹槽压接数量占比和压接金具锚管腔体空隙占比对应的压接状态影响因子，a
ij
p1、a
ij
p2分别表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具对应锚管图像中的锚管凹槽少压数量、锚管腔体空隙尺寸，δp
′2表示为预设的压接金具对应的允许锚管腔体空隙尺寸。
75.更进一步地，所述各段架空输电线路中各压接金具对应的锚管压接异常权重指数
分析公式为其中δ3、δ4分别表示为预设的压接金具锚管压接变形长度、压接金具锚管表面裂纹面积对应的压接异常影响因子，a
ij
p3、a
ij
p4分别表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具对应锚管图像中的锚管压接水平长度和锚管表面裂纹面积，δp
′
允4
表示为预设的压接金具对应的允许锚管表面裂纹面积。
76.在上述实施例的基础上，所述步骤五中对各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数进行解析，具体解析还包括：
77.提取架空输电线路数据库中存储的待监测架空输电线路对应的标准导线股数和标准导线直径，将待监测架空输电线路对应的标准导线股数和标准导线直径分别标记为q
′
标1
和q
′
标2
；
78.提取架空输电线路数据库中存储的待监测架空输电线路对应压接金具的标准导线夹端距和标准导线压接长度，将待监测架空输电线路对应压接金具的标准导线夹端距和标准导线压接长度分别标记为q
′
标3
和q
′
标4
；
79.解析得到各段架空输电线路中各压接金具的导线压接质量符合比例系数其中θ
ij
表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具的导线压接质量符合比例系数，σ1、σ2、σ3、σ4分别表示为预设的压接金具对应导线断股数量、导线散股直径、导线夹端距、导线压接长度的压接质量影响因子，a
ij
q1、a
ij
q2、a
ij
q3、a
ij
q4分别表示为第i段架空输电线路中第j个压接金具对应导线图像中的导线断股数量、导线散股直径、导线夹端距、导线压接长度，e表示为自然常数，δq
允3
表示为预设的压机金具对应的允许导线夹端距偏差值。
80.在上述实施例的基础上，所述步骤五中各段架空输电线路中各压机金具的内部压接质量符合指数获得方式为：
81.将各段架空输电线路中各压接金具的锚管压接质量符合比例系数和导线压接质量符合比例系数θ
ij
代入公式得到各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量符合指数ψ
ij
，其中ε1、ε2分别表示为预设的锚管压接质量、导线压接质量对应的符合权重影响因子。
82.在本实施例中，本发明通过扫描获取各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量参数，解析得到各段架空输电线路中各压接金具的内部压接质量符合指数，从而采取对架空输电线路对应压接金具的内部压接质量进行直观、有效、无损的监测手段，打破现有
监测方式的局限性，以便在发现压接金具内部安全隐患时能够及时的发现和预警，进一步有效减少架空输电线路故障的发生率，确保架空输电线路的安全稳定运行。
83.步骤六、压接金具综合质量评估：根据各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数和内部压接质量符合指数，评估各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数，并进行对比分析处理，从而实现对架空输电线路对应压接金具质量进行多维度地数据化分析，进一步能够及时对架空输电线路进行有效地针对性处理，保障架空输电线路的供电安全。
84.在上述实施例的基础上，所述步骤六中评估各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数，具体评估方式为：
85.将各段架空输电线路中各压接金具的外观质量符合指数ξ
ij
和内部压接质量符合指数ψ
ij
代入压接金具综合质量符合系数评估公式得到各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数φ
ij
，其中η1、η2分别表示为预设的压接金具外观质量补偿因子和压接金具内部压接质量补偿因子。
86.进一步地，所述步骤六中评估各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数，并进行对比分析处理，具体包括：
87.将各段架空输电线路中各压接金具的综合质量符合系数与预设的架空输电线路压接金具对应的质量符合系数阈值进行对比，若某段架空输电线路中某压接金具的综合质量符合系数小于预设的架空输电线路压接金具对应的质量符合系数阈值，表明该段架空输电线路中该压接金具的质量不符合架空输电线路安全需求，则提取该段架空输电线路的编号，将该发送至电网安全控制中心进行预警显示。
88.以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。