架空线路导线弧垂测量方法探讨

架空线路导线弧垂测量方法探讨

[摘要]随着我国电力系统地不断发展，输电形式也多种多样，架空线路就是其中最为常见的一种。导线弧垂作为评价架空线路是否安全运行的一个重要指标，对其实时监测已经成为了相关部门所面临的一项重大课题。为了更好的做到对导线弧垂运行情况充分掌握，选择正确的测量方法不容忽视。本文主要介绍一种不同于传统悬高法测量，而采用图像处理技术的架空线路导线孤垂测量方法，以此来为今后弧垂测量工作提供一定的参考依据。

[关键词]架空线路导线孤垂测量方法

目前，电力系统的安装运行得到了国家相关部门越来越广泛的关注，架空线路中的弧垂过大或过小，都会在一定程度上给线路的安全运行造成威胁。随着经济发展的不断加快。对线路弧垂的实时监测也提出了更高的要求，因此，摄入研究对弧垂进行精确的实时监测是非常必要的。

1 架空线路导线弧垂的测量原理与算法

1.1 图像处理基础知识概述

所谓图像处理，简单地说，就是利用计算机技术对图像进行分析，以此来达到所需结果的技术。就我国目前图像处理技术来看，主要包括数字图像处理和模拟图像处理两种。但就其各自的应用范围来看，数字图像处理相对于模拟图像处理，具有处理精度高、灵活性好、适用范围广及图像的再现性好等优势因而应用较为广泛。

通常情况下，在图像采集终端获取到的图像都是带有畸变和干扰的。不能够正常使用的图像。比如说由于成像器件本身的缺陷而造成的图像模糊不清或成像过程中存在不可避免的热噪声和其他干扰源等，都会给图像的质量造成一定程度的影响。在以上诸多影响因素中，噪声对图像处理所起到的影响是最不容忽视的，图像处理过程中所伴噪声大小的不同，对图像的输入、采集和处理的影响也不尽相同。因此，在利用数字图像处理技术对图像进行处理之前，应该将所需处理的图形进行去噪工作。

1.2 基于图像的弧垂测量原理分析

利用数字图像处理技术对导线弧垂进行测量，首先应该将采集到的相关图像进行必要的预处理工作。一般来说，对图像的处理主要应该从图像的灰度化和去噪两个方面进行，在预处理完成之后，接下来就是利用相应的提取方法对弧垂信息进行提取，目前最为常用的方法就是Harris角点提取方法。在将弧垂信息提取之后。便要开始对获取的弧垂信息进行分析计算，得到弧垂，把得到的数据与预警阈值做对比判断，并根据判断的结果来决定是否给予预警，从而避免由于弧垂过大或过小对线路安全运行造成的威胁。通常情况下，在架空线路导线的弧垂测

量工作中，对于图像的分析和处理都是由后台的专家软件来完成的，为了能够更好的对弧垂进行测量，技术人员可以根据线路所处的实际运行环境的不同，来通过后台系统对算法进行适当的更新与优化，从而来确保弧垂的实时监测具有较高的精确性。

1.3 弧垂测量中涉及到的关键问题分析

由于弧垂测量工作本身具有一定的复杂性，因此，在测量工作中也会涉及一些较为关键性的问题，测量人员一定要对这些问题有一个全面性的了解和掌握。

首先，由于架空导线自身的特点，工作人员只要提取相应的导线特征就能够对其运行状况有一个简单的了解，但为了安全起见，应该通过提取角点来反映架空导线的形状特征。其次，角点作为图像中的重要部分，不仅具有丰富的信息量，便于测量和表示，而且遍布较广，比较容易提取。近几年来，对于图像角点提取方法的研究已经成为了一个重要的研究课题，相关技术人员也根据其性质的不同，将提取方法分为了3种类型，分别是基于形状的角点算子、基于信号的角点算子和基于模板的角点算子。最后是本实验中所采用的Harris角点提取方法，为了确保角点提取的精确性，在利用该方法进行提取的时候，首先要先求出目标像素点的相关矩阵，然后在根据自相关矩阵来计算Harris的角点相应函数。只有严格按照该程序进行操作，才能够充分确保角点提取的精确性。

1.4 基于图像处理的弧垂测量方法流程

为了能够更好的将导线弧垂的测量思路表现出来，相关工作人员可以根据线路运行的实际情况，设计a、b、c等段的输电导线，如图1所示，并且在此基础上设置与每段输电导线相应的摄像机。确定摄像机的内外参数，存入到右侧的存储器中，以便在坐标系变换的时候，能够将其按照测量的需求随时调用，得到各段距离的变换比例，计算出各段导线的实际弧垂。

基于图像处理的弧垂测量方法流程主要包括5个环节。第一，是对图像信号的采集工作，主要是在利用摄像机的基础上。借助于视频服务器将所采集到的图像信息以视频的方式传送回监控中心。在此环节中，摄像机安装的位置尤为重要，应该根据架空线路的实际情况来具体设置；第二，当监控中心收到相关的视频资料后，便开始根据测量的根本目标，在视频信息中截取所监视的数字图像，并将其作为目标图像进行保存；第三，为了确保能够将目标图像中角点图像精确提取，在进行图像处理之前，需对获取的目标图像进行预处理，处理的内容主要包括灰度图像的锐化滤波和图像的中值滤波两个方面；第四，利用Harris角点提取方法来对角点图像进行提取，通过对提取的角点进行排序，搜索纵坐标最大值。并根据纵坐标最大值的索引来搜索对应的横坐标，从而得到最低点B的位置坐标，从而找到金具点A的位置坐标；第五，对以上4个步骤中获取的相关信息进行几何关系分析，计算出架空线路导线弧垂的最终信息，以此来掌握架空线路的安全运行情况。

2 基于图像处理的弧垂计算实验结果

对于不同的导线电压等级，在监测之前应该要进行必要的摄像机标定，这样做的目的一方面是为了消除由于摄像机的角度而带来的误差，另一方面是在坐标系变换后得到弧垂的实际值。当地理环境（如背景、光照等）相似的时候，测量工作人员可以采用相似的图像处理方法，均可以得到弧垂。

3 测量结果误差分析

本文测量实际值时使用的是铅垂线的办法，实际测量也许会有些误差。另外，由于提取角点时的实质是基于灰度值的变化，所以，如果有其它很微小的噪声干扰，可能也会影响到角点的提取，不过一般情况下，都可以提取到能代表弧垂最低点的角点。

4 结语

综上所述，随着我国电力企业越来越快的发展，对线路弧垂的实时测量也提出了较高的要求，本文主要介绍了利用图像处理技术来对线路导线弧垂进行测量，实验结果显示，这种方法不仅操作简单、快速、方便，而且还能够在很大程度上确保弧垂的安全度，给我国电力系统的安全运行提供了有力保障。

参考文献

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