CN113252115A - 一种输电线路在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路在线监测系统及方法。该系统包括：分布式光纤检测模块、控制模块、拉力检测模块和通信模块，所述分布式光纤检测模块用于检测所述输电线路的环境参数数据；所述控制模块包括处理单元，用于根据所述环境参数数据判断所述输电线路是否覆冰；所述拉力检测模块用于在所述输电线路覆冰时，检测所述输电线路的拉力信息；所述通信模块的输入端与所述拉力检测模块的输出端连接，所述通信模块用于传输所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度；所述处理单元还用于根据拉力信息确定所述输电线路的第一覆冰厚度。本发明提高了输电线路监测系统的可靠性和数据时效性。

Description

一种输电线路在线监测系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及电力系统技术，尤其涉及一种输电线路在线监测系统及方法。

背景技术

输电线路工作中,总是会受到暴风、大量降雨、雷电等各种各样的自然因素干扰,从而导致输电线路发生故障。不仅对人们的工作和生活带来影响,还引发了很多安全问题，因此对输电线路出现的电力故障因素,设计输电线路监测方案是我们要解决的首要问题。

目前输电线路的人工监测和工程车辆巡检为主要监测方式，但这种方式不但严重消耗人力物力，而且信息严重滞后，无法在第一时间得知故障点，导致监测数据的可靠性和实效性差，不符合实际需求。

发明内容

本发明提供一种输电线路在线监测系统及方法，以提高输电线路监测系统的可靠性和数据时效性。

第一方面，本发明实施例提供了一种输电线路在线监测系统，该系统包括：分布式光纤检测模块、控制模块、拉力检测模块和通信模块，所述分布式光纤检测模块位于输电线路上，所述分布式光纤检测模块用于检测所述输电线路的环境参数数据，其中，所述环境参数数据包括温度和/或应力；所述控制模块包括处理单元，所述处理单元的第一输入端与所述分布式光纤检测模块的输出端连接，用于根据所述环境参数数据判断所述输电线路是否覆冰；所述拉力检测模块用于在所述输电线路覆冰时，检测所述输电线路的拉力信息，其中所述拉力信息包括杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度；所述通信模块的输入端与所述拉力检测模块的输出端连接，所述通信模块用于传输所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度；所述处理单元的第二输入端与所述通信模块的输出端连接，所述处理单元还用于根据所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度确定所述输电线路的第一覆冰厚度。

可选地，所述拉力检测模块包括：轴线拉力传感器和角度传感器，所述轴线拉力传感器设置于杆塔绝缘子与所述输电线路之间，用于测量输电线路对所述杆塔绝缘子的轴向拉力；所述角度传感器设置于所述输电线路上，用于测量所述输电线路的偏移角度；

所述通信模块的输入端分别与所述拉力检测模块的输出端和所述角度传感器的输出端连接。

可选地，所述输电线路在线监测系统还包括：图像采集模块，所述图像采集模块的输出端与所述通信模块的输入端连接，所述图像采集模块用于采集所述输电线路的图像；

所述控制模块还包括图像识别单元和深度学习单元，所述图像识别单元的输入端与所述通信模块的输出端连接，用于根据所述输电线路的图像确定图像生成特征强化图像；所述深度学习单元的输入端与所述图像识别单元的输出端连接，用于根据所述特征强化图像确定所述输电线路的第二覆冰厚度；所述处理单元的第三输入端与所述深度学习单元的输出端连接，用于根据所述第二覆冰厚度修正所述第一覆冰厚度，得到第三覆冰厚度，并根据所述第三覆冰厚度与覆冰厚度预设值的相对大小生成报警信号。

可选地，所述输电线路在线监测系统还包括：显示模块，所述显示模块的输入端与所述处理单元的输出端连接，所述显示模块用于显示所述特征强化图像、所述第三覆冰厚度和所述报警信号，其中，所述第三覆冰厚度在所述特征强化图像中标出。

可选地，所述输电线路在线监测系统还包括：气象传感器模块，所述气象传感器模块设置于所述输电线路的杆塔上，用于监测所述输电线路处的微气象信号，所述微气象信号包括风向信号、风速信号、气压信号、温度信号和湿度信号。

可选地，所述控制模块还包括：历史数据库和记忆网络算法单元，所述历史数据库用于存储历史数据；所述记忆网络算法单元的输入端与所述气象传感器模块的输出端、所述历史数据库的输出端连接，用于根据所述微气象信号和所述历史数据确定预测覆冰厚度。

可选地，所述输电线路在线监测系统还包括：超声波检测模块，所述超声模检测模块用于检测杆塔绝缘子的裂纹深度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种输电线路在线监测方法，该方法采用前述系统实现，该方法包括：

分布式光纤检测模块检测输电线路的环境参数数据，其中，所述环境参数数据包括温度和/或应力；

控制模块的处理单元根据所述环境参数数据判断所述输电线路是否覆冰；

所述输电线路有覆冰时，拉力检测模块检测所述输电线路的拉力信息，其中，所述拉力信息包括杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度；

所述控制模块的处理单元通过通信单元获取所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度，并根据所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度确定所述输电线路的第一覆冰厚度。

可选地，所述拉力检测模块检测所述输电线路的拉力信息包括：

所述拉力检测模块的轴线拉力传感器测量输电线路对所述杆塔绝缘子的轴向拉力；

所述拉力检测模块的角度传感器测量所述输电线路的偏移角度。

可选地，所述处理单元通过通信单元获取所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度，并根据所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度确定所述输电线路的第一覆冰厚度之后还包括：

图像采集模块采集所述输电线路的图像；

所述控制模块的图像识别单元根据所述输电线路的图像确定图像生成特征强化图像；

所述控制模块的深度学习单元根据所述特征强化图像确定所述输电线路的第二覆冰厚度；

所述控制模块的处理单元根据所述第二覆冰厚度修正所述第一覆冰厚度，得到第三覆冰厚度，并根据所述第三覆冰厚度与覆冰厚度预设值的相对大小生成报警信号。

本实施例提供的输电线路在线监测系统和方法，设置的分布式光纤检测模块可以利用光纤的传输特性与环境参数之间的关系检测输电线路的环境参数数据，进而控制模块的处理单元可以根据环境参数数据判断输电线路是否覆冰，由于光纤与输电线路相伴铺设，分布式光纤检测模块可以对输电线路进行全面的检测；设置的拉力检测模块可以检测所在输电线路的拉力信息，由于在处理单元判断输电线路有覆冰时，可以发出控制信号控制拉力检测模块启动检测，可以缩小拉力检测模块需要检测的范围，减少控制模块的数据处理量，控制模块的处理单元还可以根据拉力信息得出覆冰厚度，实现了对输电线路全面准确的监测，减少了控制模块的数据处理量，提高输电线路监测系统的可靠性和数据时效性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种输电线路在线监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种输电线路在线监测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种输电线路在线监测方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的另一种输电线路在线监测方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种输电线路在线监测系统。图1为本发明实施例提供的一种输电线路在线监测系统的结构示意图，参照图1，该输电线路在线监测系统100包括：分布式光纤检测模块101、控制模块102、拉力检测模块103和通信模块104，分布式光纤检测模块101位于输电线路上，分布式光纤检测模块101用于检测输电线路的环境参数数据，其中，环境参数数据包括温度和/或应力；控制模块102包括处理单元105，处理单元105的第一输入端105a与分布式光纤检测模块101的输出端连接，用于根据环境参数数据判断输电线路是否覆冰；拉力检测模块103用于输电线路覆冰时，检测输电线路的拉力信息，其中拉力信息包括杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度；通信模块104的输入端与拉力检测模块103的输出端连接，通信模块104用于传输杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度；处理单元105的第二输入端105b与通信模块104的输出端连接，处理单元105还用于根据杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度确定输电线路的第一覆冰厚度。

其中，分布式光纤检测模块101位于输电线路上，分布式光纤检测模块101检测的温度为输电线路周围环境的温度。分布式光纤检测模块101检测的应力为分布式光纤检测模块101中光纤所承受的应力，如因线路覆冰产生的向下的应力。杆塔绝缘子的轴向拉力为因输电线路搭载在杆塔绝缘子上使杆塔绝缘子承受的轴向的拉力。搭载在两个杆塔绝缘子之间的输电线路因自身重力会使线路中段低垂，中段低垂的输电线路与两个杆塔绝缘子连线的夹角即为输电线路的偏移角度。在其它条件不变的情况下，输电线路的自身重力越大，输电线路的偏移夹角越大。在输电线路覆冰状态和未覆冰状态，分布式光纤检测模块101检测到的输电线路的环境参数数据以及拉力检测模块103检测到的检测输电线路的拉力信息是不同的。

具体地，分布式光纤检测模块101是光纤测量输电线路沿线的环境参数数据的检测装置，用于检测的光纤与输电线路相伴架设。分布光纤检测模块101可以包括至少一根光纤。至少一根光纤分布架设于需要检测的输电线路的杆塔上，示例性地，光纤可以设置于需要检测的输电线路的架空地线中。光纤的传输特性与温度、光纤所受应力相关，分布式光纤检测模块101可以根据光纤的传输特性变化检测环境参数数据，由于光纤与输电线路相伴铺设，覆盖范围大且全面，可以实现对输电线路沿线周围环境的实时检测。控制模块可以为高计算能力的服务器，可以提高监测系统的数据处理速度。处理单元105是控制模块102中用于处理和分析数据的单元。处理单元105可以处理接收到的环境参数数据并通过分析环境参数数据判断输电线路是否覆冰，初步确定了需要重点检测的覆冰线路，起到了缩小下一步检测范围的作用。拉力检测模块103是设置于杆塔上的可以检测输电线路的拉力信息的检测装置，拉力信息包括杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度。处理单元105还可以分析覆冰线路上拉力检测模块103检测到的拉力信息进一步确定输电线路的覆冰厚度，此处确定的覆冰厚度记作第一覆冰厚度。在处理单元105根据环境参数数据判断出输电线路有覆冰时，处理单元105输出控制信号至拉力检测模块103，控制信号控制拉力检测模块103启动检测；在处理单元105根据环境参数数据判断出输电线路无覆冰时，处理单元105不输出控制信号。拉力检测模块103仅在所在的输电线路被检测到有覆冰时启动检测该输电线路的拉力信息，可以大大减少处理单元105的数据处理数量，提高数据处理效率。通信模块104可以是移动通信系统，可以采用无线传输的方式将数据或信号通过进行远程传输，示例性地，通信模块104为GSM。

示例性地，分布式光纤检测模块101采集各输电线路的环境参数数据并传输至处理单元105进行数据处理和分析，一旦处理单元105分析到某条输电线路的温度低于预设值且线路所受应力大于预设值，则处理单元105判定该条输电线路有覆冰。处理单元105此时发出控制信号，控制信号经通信模块104传输至该条有覆冰的输电线路上的拉力检测模块103，控制拉力检测模块103启动检测。拉力检测模块103检测所在输电线路的拉力信息，并将拉力信息经通信模块104传输至处理单元105。处理单元105分析处理拉力信息，对应得出输电线路的覆冰厚度，记作第一覆冰厚度。另一方面，若处理单元105判定该条输电线路无覆冰，处理单元105则不发出控制信号，该条输电线路的拉力检测模块103不启动检测。

本实施例提供的输电线路在线监测系统，设置的分布式光纤检测模块可以利用光纤的传输特性与环境参数之间的关系检测输电线路的环境参数数据，进而控制模块的处理单元可以根据环境参数数据判断输电线路是否覆冰，由于光纤与输电线路相伴铺设，分布式光纤检测模块可以对输电线路进行全面的检测；设置的拉力检测模块可以检测所在输电线路的拉力信息，由于控制模块处理单元判断输电线路有覆冰时，发出控制信号控制拉力检测模块启动检测，可以缩小拉力检测模块需要检测的范围，减少控制模块的数据处理量，控制模块的处理单元还可以根据拉力信息得出覆冰厚度，实现了对输电线路全面准确的监测，减少了控制模块的数据处理量，提高输电线路监测系统的可靠性和数据时效性。

在上述实施例的基础上，继续参照图1，可选地，拉力检测模块103包括：轴线拉力传感器108和角度传感器109，轴线拉力传感器108设置于杆塔绝缘子与输电线路之间，用于测量输电线路对杆塔绝缘子的轴向拉力；角度传感器109设置于输电线路上，用于测量输电线路的偏移角度；通信模块104的输入端分别与拉力检测模块103的输出端和角度传感器109的输出端连接。

具体地，输电线路在架设于杆塔上的时候需要搭载在杆塔绝缘子上，轴线拉力传感器108设置于杆塔绝缘子与输电线路之间，可以测量输电线路对杆塔绝缘子的轴向拉力，在输电线路有覆冰的情况下，输电线路对杆塔绝缘子的轴向拉力会增大，故通过测量输电线路对杆塔绝缘子的轴向拉力可以判断覆冰厚度。架设于两个杆塔之间的输电线路会因为自身重力出现下垂偏移的现象，在杆塔绝缘子处偏移的输电线路与两个杆塔绝缘子之间所连的直线形成一个夹角，该夹角即为偏移夹角。覆冰将会增加输电线路的自重，随着输电线路的自重增加，偏移夹角将会对应增大。故通过测量偏移角度也可以辅助判断覆冰厚度，两种传感器分别采集数据用于判断覆冰厚度，由于增加了一组判断参数，故可以提高监测的准确性。

示例性地，分布式光纤检测模块101采集各输电线路的环境参数数据并传输至处理单元105进行数据处理和分析，一旦处理单元105分析到某条输电线路的温度低于预设值且线路所受应力大于预设值，则处理单元105判定该条输电线路有覆冰并记录此条输电线路的编号。通信模块104将处理单元105发出的控制信号传输至拉力检测模块103，控制拉力检测模块103接收到控制信号后开始检测编号对应的输电线路。拉力检测模块103中的轴线拉力传感器108检测输电线路对杆塔绝缘子的轴向拉力，并将杆塔绝缘子的轴向拉力经通信模块104传输至处理单元105。角度传感器109测量输电线路的偏移角度，并将输电线路的偏移角度经通信模块104传输至处理单元105。处理单元105分析处理杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度，对应得出输电线路的覆冰厚度，记作第一覆冰厚度。另一方面，若处理单元105判定该条输电线路无覆冰，则不发出控制信号，该条输电线路的拉力检测模块103不启动检测。

本实施例提供的输电线路在线监测系统，轴线拉力传感器可以测量杆塔绝缘子的轴向拉力，角度传感器可以测量输电线路的偏移角度，处理单元可以根据杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度判断输电线路的覆冰厚度，由于设置了不同的传感器分别采集了两组数据用于判断覆冰厚度，可以提高判断的准确性，实现了对输电线路覆冰厚度的判断，进一步提高了系统的准确度。

图2为本发明实施例提供的另一种输电线路在线监测系统的结构示意图。参照图2，在上述实施例的基础上，可选地，输电线路在线监测系统100还包括：图像采集模块201，图像采集模块201的输出端与通信模块104的输入端连接，图像采集模块201用于采集输电线路的图像；控制模块102还包括图像识别单元202和深度学习单元203，图像识别单元202的输入端与通信模块104的输出端连接，用于根据输电线路的图像确定图像生成特征强化图像；深度学习单元203的输入端与图像识别单元202的输出端连接，用于根据特征强化图像确定输电线路的第二覆冰厚度；处理单元105的第三输入端105c与深度学习单元203的输出端连接，用于根据第二覆冰厚度修正第一覆冰厚度，得到第三覆冰厚度，并根据第三覆冰厚度与覆冰厚度预设值的相对大小生成报警信号。

其中，覆冰厚度预设值是处理单元105根据历史数据得到的安全覆冰厚度临界值，当输电线路的覆冰厚度超过覆冰厚度预设值，覆冰对输电线路的功能造成负面影响的概率大大增加。覆冰厚度预设值可以根据输电线路型号的不同进行对应改变，示例性地，覆冰厚度预设值可以为10mm。

具体地，图像采集模块201可以是高清摄像头或其他可以采集输电线路图像的设备，设置于输电线路所在的杆塔上，可以采集输电线路的图像，并将采集到的图像经通信模块104传输至图像识别单元202。图像识别单元202可以对输电线路的图像进行预处理生成特征强化图像，预处理包括图片模糊化处理、数据滤波和特征提取等操作。深度学习单元203的输入端与图像识别单元202连接，深度学习单元203可以根据特征强化图像判断输电线路的覆冰厚度，深度学习单元203判断得出的输电线路的覆冰厚度记做第二覆冰厚度，第二覆冰厚度与第一覆冰厚度一一对应，对应的第一覆冰厚度和第二覆冰厚度均为同一条输电线路的覆冰厚度。由于第一覆冰厚度和第二覆冰厚度是由不同数据处理得到，两者与真实覆冰值之间均存在适当的误差，为了降低覆冰厚度的误差，处理单元105可以根据第二覆冰厚度修正第一覆冰厚度，修正后的覆冰厚度值记做第三覆冰厚度，第三覆冰厚度与真实覆冰厚度值之间的误差可适当降低，提高监测结果的准确性。处理单元105还可以根据第三覆冰厚度与预设覆冰厚度之间的相对关系生成报警信号，报警信号包括第三覆冰厚度、输电线路标号和紧急度。若是第三覆冰厚度大于等于预设覆冰厚度，处理单元105生成报警信号，报警信号中的紧急度为高；若是第三覆冰厚度小于预设覆冰厚度，处理单元105可以生成报警信号或不生成报警信号，报警信号中的紧急度为低。

示例性地，分布式光纤检测模块101采集各输电线路的环境参数数据并传输至处理单元105进行数据处理和分析，一旦处理单元105分析到某条输电线路的温度低于预设值且线路所受应力大于预设值，则处理单元105判定该条输电线路有覆冰并记录此条输电线路的编号。处理单元105记录的输电线路的编号发出控制信号。通信模块104将控制信号传输至拉力检测模块103，控制拉力检测模块103接收到控制信号后开始检测编号对应的输电线路。拉力检测模块103中的轴线拉力传感器108检测输电线路对杆塔绝缘子的轴向拉力，并将杆塔绝缘子的轴向拉力经通信模块104传输至处理单元105。角度传感器109测量输电线路的偏移角度，并将输电线路的偏移角度经通信模块104传输至处理单元105。处理单元105分析处理杆塔绝缘子的轴向拉力和输电线路的偏移角度，对应得出输电线路的覆冰厚度，记作第一覆冰厚度。另一方面，根据处理单元105记录的输电线路的编号，控制模块102的图像识别单元202接收图像采集模块201采集的输电线路的图像，并对编号对应的输电线路的图像进行模糊化处理、数据滤波和特征提取等预处理操作，得到输电线路的特征强化图像。深度学习单元203对特征强化图像进行分析，判断出输电线路的覆冰厚度，记做第二覆冰厚度。处理单元105根据第二覆冰厚度修正第一覆冰厚度，得到最终的覆冰厚度，记做第三覆冰厚度。处理单元105判断第三覆冰厚度是否大于或等于10mm，若是则生成报警信号，报警信号中的紧急度为高。电力系统的值班人员可以根据输电线路的标号找到覆冰的输电线路并进行除冰作业。若第三覆冰厚度小于10mm，则生成报警信号，报警信号中的紧急度为低，电力系统的值班人员可以根据报警信号中的第三覆冰厚度自行判断是否展开除冰作业。

本实例提供的输电线路在线监测系统，设置有图像采集模块可以采集输电线路的实时高清图像，图像识别单元可以对图像进行预处理生成特征强化图像，特征强化图像特点更加突出，有利于后续的厚度判断，深度学习单元利用人工神经网络对特征强化图像进行判断得出第二覆冰厚度，由于处理器可以利用第二覆冰厚度对第一覆冰厚度进行修正，修正后的覆冰厚度作为生成告警信号的依据，实现了对输电线路的覆冰厚度的判断，进一步提高了监测的准确性。

图3为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测系统的结构示意图。参照图3在上述实施例的基础上，可选地，输电线路在线监测系统100还包括：显示模块301，显示模块301的输入端与处理单元105的输出端连接，显示模块301用于显示特征强化图像、第三覆冰厚度和报警信号，其中，第三覆冰厚度在特征强化图像中标出。

具体地，显示模块301可以是电脑显示屏、监控室展示屏幕或其他任何具有显示功能的设备，可以显示特征强化图像、第三覆冰厚度和报警信号，其中，特征强化图像中标出并重点显示第三覆冰厚度，使得显示数据更加形象，方便值班人员快速获取信息。

示例性地，处理单元105将生成的第三覆冰厚度、报警信号以及图像识别单元202生成的特征强化图像传输至监控室显示屏进行显示。监控室显示屏还配备有播音设备，在报警信号的紧急度为高时，播音设备根据报警信号发出语音报警，提醒后台值班人员查看监控室显示屏并安排巡线人员进行对应的除冰作业。

本实施例提供的输电线路在线监测系统，设置有显示模块，可以显示输电线路的覆冰厚度、报警信号和特征强化图像，由于显示设备可以更直观形象地显示图像并突出显示重点信息，方便值班人员快速直接的获取重点信息，实现了对输电线路更直观的监测，提高了监测系统对危险状态的敏锐性，达到了监测系统更加准确且报警更加有效的效果。

图4为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测系统的结构示意图。参照图4在上述实施例的基础上，可选地，输电线路在线监测系统100还包括：气象传感器模块401，气象传感器模块401设置于输电线路的杆塔上，用于监测输电线路处的微气象信号，微气象信号包括风向信号、风速信号、气压信号、温度信号和湿度信号。

具体地，气象传感器模块401可以包括风向传感器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器和其他任何可以采集气象信号的传感器设备。气象传感器可以监测输电线路周围环境的微气象信号，微气象信号是指输电线路周围环境的气象信号，可以包括风向信号、风速信号、气压信号、温度信号、湿度信号和其他气象相关数据信号。

示例性地，气象传感器模块401时刻采集输电线路周围环境的微气象信号，并将微气象信号传输至控制模块102，控制模块102可以对微气象信号进行降噪、剔除错误数据和其它任何可以提高数据准确度的预处理操作，然后将处理后的气象信号和气象信号对应的线路标号存储至本地数据库，再将处理后的气象信号和气象信号对应的线路标号传输至显示模块301进行显示。由于输电线路出现覆冰需要一定的气象条件，如气温低于0度且湿度高于85％，气象传感器的设置可以使值班人员时刻了解输电线路周围的气象数据，实现对输电线路的实时监测，实现输电线路对自然灾害的提前防御，提高输电线路的安全性。

图5为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测系统的结构示意图。参照图5，在上述实施例的基础上，可选地，控制模块102还包括：历史数据库501和记忆网络算法单元502，历史数据库501用于存储历史数据；记忆网络算法单元502的输入端与气象传感器模块401的输出端、历史数据库501的输出端连接，用于根据微气象信号和历史数据确定预测覆冰厚度。

其中，历史数据包括历史覆冰厚度和历史微气象信号，预测覆冰厚度是指根据微气象信号和历史数据分析得出的覆冰厚度预测值。历史覆冰厚度是历史各时间输电线路的覆冰厚度。若输电线路在某一历史时刻有覆冰，则历史覆冰厚度为第三覆冰厚度，若输电线路在某一历史时刻无覆冰，则历史覆冰厚度为0。历史微气象信号为在历史各时刻输电线路周围的微气象信号，历史覆冰厚度与历史微气象信号一一对应。

具体地，历史数据库501可以将历史覆冰厚度和历史微气象信号整理形成历史数据并进行历史数据的存储。在历史数据库501中，每条历史数据包括数据采集时间、输电线路的编号、历史微气象信号和历史覆冰厚度，示例性地，一组数据为2020年1月9日20:00、175、-10℃、90％、3N、101kPa和8mm，该组数据表示2020年1月9日20时，标号为175的输电线路周围温度为零下10度，周围湿度为90％，3级北风，气压为101kPa，此时该输电线路的覆冰厚度为8毫米。记忆网络算法单元502可以利用历史数据库501中的历史数据建立神经网络，并根据输电线路的截面直径对神经网络的加权系数做出对应调整。记忆网络算法单元502还可以利用神经网络和气象传感器模块401输出的实时微气象信号，对微气象信号对应的输电线路的覆冰情况做出预测，得到覆冰厚度预测值。

示例性地，记忆网络算法单元502根据历史数据库中的历史数据构建神经网络，并利用历史数据对神经网络进行训练。气象传感器模块401实时采集输电线路周围的风向、风速、温度、湿度和气压，生成微气象信号传输至记忆网络算法单元502，记忆网络算法单元502根据微气象信号对输电线路的覆冰厚度进行预测，并将预测覆冰厚度和对应的输电线路的编号传输至显示模块301进行显示。值班人员根据预测覆冰厚度和对应的输电线路的编号进行提前的抗灾部署准备，实现了对输电线路覆冰情况的预测，由于抗灾部署可以根据预测提前准备，则进一步提高了输电线路的可靠性。

图6为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测系统的结构示意图。参照图6在上述实施例的基础上，可选地，输电线路在线监测系统100还包括：超声波检测模块601，超声模检测模块用于检测杆塔绝缘子的裂纹深度。

其中，超声波检测模块601设置于输电线路所在的杆塔上，可以利用超声波检验的原理检测绝缘子是否出现裂纹，并可以定位裂纹的位置和深度。由于超声波检验不需要停电，对输电线路影响小，实现了对输电线路检测的同时降低了检测对输电线路的影响，进一步提高了输电线路的可靠性。

本发明实施例还提供了一种输电线路在线监测方法。图7为本发明实施例提供的一种输电线路在线监测方法的流程图，参照图7，该方法采用前述任一实施例系统实现，该方法包括：

S101、分布式光纤检测模块检测输电线路的环境参数数据；其中，环境参数数据包括温度和/或应力；

S102、控制模块的处理单元根据环境参数数据判断输电线路是否覆冰；

S103、输电线路有覆冰时，拉力检测模块检测输电线路的拉力信息；其中，拉力信息包括杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度；

S104、处理单元通过通信单元获取杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度，并根据杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度确定输电线路的第一覆冰厚度。

本实施例提供的输电线路在线监测方法，分布式光纤检测模块可以利用光纤的传输特性与环境参数之间的关系检测输电线路的环境参数数据，进而处理单元可以根据环境参数数据判断输电线路是否覆冰；拉力检测模块可以检测所在输电线路的拉力信息，由于在处理单元判断输电线路有覆冰时，可以发出控制信号控制拉力检测模块启动检测，可以缩小拉力检测模块需要检测的范围，减少控制模块的数据处理量，控制模块的处理单元还可以根据拉力信息得出覆冰厚度，实现了对输电线路全面准确的监测，减少了控制模块的数据处理量，提高输电线路监测系统的可靠性和数据处理效率。

图8为本发明实施例提供的另一种输电线路在线监测方法的流程图，参照图8，以前述实施例为基础，可选地，处理单元通过通信单元获取杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度，并根据杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度确定输电线路的第一覆冰厚度之后还包括：

S105、图像采集模块采集输电线路的图像；

S106、服务器控制模块的图像识别单元根据输电线路的图像确定图像生成特征强化图像；

S107、服务器控制模块的深度学习单元根据特征强化图像确定输电线路的第二覆冰厚度；

S108、服务器控制模块的处理单元根据第二覆冰厚度修正第一覆冰厚度，得到第三覆冰厚度，并根据第三覆冰厚度与覆冰厚度预设值的相对大小生成报警信号。

本实施例提供的输电线路在线监测方法，处理单元根据图像识别单元生成的输电线路特征强化图像判断输电线路的第二覆冰厚度，利用第二覆冰厚度对第一覆冰厚度进行修正输出最终的覆冰厚度并进行报警，由于采用了两种方式对覆冰厚度进行判断进而对结果进行修正，可以降低覆冰厚度的判断误差，实现了对输电线路覆冰的监测，提高了监测系统的可靠性。

图9为本发明实施例提供的又一种输电线路在线监测方法的流程图。参照图9，该方法包括：

S201、分布式光纤检测模块检测输电线路的环境参数数据；

S202、控制模块的处理单元根据环境参数数据判断输电线路是否覆冰；

S203、输电线路有覆冰时，拉力检测模块的轴线拉力传感器测量输电线路对杆塔绝缘子的轴向拉力；

S204、拉力检测模块的角度传感器测量输电线路的偏移角度；

S205、服务器的处理单元通过通信单元获取杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度，并根据杆塔绝缘子的轴向拉力和/或输电线路的偏移角度确定输电线路的第一覆冰厚度。

本发明实施例提供的输电线路在线监测系统和方法，轴线拉力传感器测量输电线路对杆塔绝缘子的轴向拉力，角度传感器测量输电线路的偏移角度，处理单元根据杆塔绝缘子的轴向拉力和输电线路的偏移角度确定输电线路的第一覆冰厚度，处理单元还根据图像识别单元生成的输电线路特征强化图像判断输电线路的第二覆冰厚度，利用第二覆冰厚度对第一覆冰厚度进行修正输出最终的覆冰厚度并进行报警，由于采用了两种方式对覆冰厚度进行判断进而对结果进行修正，可以降低覆冰厚度的判断误差，实现了对输电线路覆冰的监测，提高了监测系统的可靠性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种输电线路在线监测系统，其特征在于，包括：

分布式光纤检测模块，所述分布式光纤检测模块位于输电线路上，所述分布式光纤检测模块用于检测所述输电线路的环境参数数据，其中，所述环境参数数据包括温度和/或应力；

控制模块，所述控制模块包括处理单元，所述处理单元的第一输入端与所述分布式光纤检测模块的输出端连接，用于根据所述环境参数数据判断所述输电线路是否覆冰；

拉力检测模块，所述拉力检测模块用于在所述输电线路覆冰时，检测所述输电线路的拉力信息，其中所述拉力信息包括杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度；

通信模块，所述通信模块的输入端与所述拉力检测模块的输出端连接，所述通信模块用于传输所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度；

所述处理单元的第二输入端与所述通信模块的输出端连接，所述处理单元还用于根据所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度确定所述输电线路的第一覆冰厚度。

2.根据权利要求1所述输电线路在线监测系统，其特征在于，所述拉力检测模块包括：轴线拉力传感器和角度传感器，所述轴线拉力传感器设置于杆塔绝缘子与所述输电线路之间，用于测量输电线路对所述杆塔绝缘子的轴向拉力；所述角度传感器设置于所述输电线路上，用于测量所述输电线路的偏移角度；

所述通信模块的输入端分别与所述拉力检测模块的输出端和所述角度传感器的输出端连接。

3.根据权利要求1所述输电线路在线监测系统，其特征在于，还包括：图像采集模块，所述图像采集模块的输出端与所述通信模块的输入端连接，所述图像采集模块用于采集所述输电线路的图像；

所述控制模块还包括图像识别单元和深度学习单元，所述图像识别单元的输入端与所述通信模块的输出端连接，用于根据所述输电线路的图像确定图像生成特征强化图像；所述深度学习单元的输入端与所述图像识别单元的输出端连接，用于根据所述特征强化图像确定所述输电线路的第二覆冰厚度；所述处理单元的第三输入端与所述深度学习单元的输出端连接，用于根据所述第二覆冰厚度修正所述第一覆冰厚度，得到第三覆冰厚度，并根据所述第三覆冰厚度与覆冰厚度预设值的相对大小生成报警信号。

4.根据权利要求3所述输电线路在线监测系统，其特征在于，还包括：显示模块，所述显示模块的输入端与所述处理单元的输出端连接，所述显示模块用于显示所述特征强化图像、所述第三覆冰厚度和所述报警信号，其中，所述第三覆冰厚度在所述特征强化图像中标出。

5.根据权利要求4所述输电线路在线监测系统，其特征在于，还包括：气象传感器模块，所述气象传感器模块设置于所述输电线路的杆塔上，用于监测所述输电线路处的微气象信号，所述微气象信号包括风向信号、风速信号、气压信号、温度信号和湿度信号。

6.根据权利要求5所述输电线路在线监测系统，其特征在于，所述控制模块还包括：历史数据库和记忆网络算法单元，所述历史数据库用于存储历史数据；所述记忆网络算法单元的输入端与所述气象传感器模块的输出端、所述历史数据库的输出端连接，用于根据所述微气象信号和所述历史数据确定预测覆冰厚度。

7.根据权利要求5所述输电线路在线监测系统，其特征在于，还包括：超声波检测模块，所述超声模检测模块用于检测杆塔绝缘子的裂纹深度。

8.一种输电线路在线监测方法，其特征在于，采用权利要求1-7所述系统实现，包括：

分布式光纤检测模块检测输电线路的环境参数数据，其中，所述环境参数数据包括温度和/或应力；

控制模块的处理单元根据所述环境参数数据判断所述输电线路是否覆冰；

所述输电线路有覆冰时，拉力检测模块检测所述输电线路的拉力信息，其中，所述拉力信息包括杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度；

所述控制模块的处理单元通过通信单元获取所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度，并根据所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度确定所述输电线路的第一覆冰厚度。

9.根据权利要求8所述输电线路在线监测方法，其特征在于，所述拉力检测模块检测所述输电线路的拉力信息包括：

所述拉力检测模块的轴线拉力传感器测量输电线路对所述杆塔绝缘子的轴向拉力；

所述拉力检测模块的角度传感器测量所述输电线路的偏移角度。

10.根据权利要求8所述输电线路在线监测方法，其特征在于，所述处理单元通过通信单元获取所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度，并根据所述杆塔绝缘子的轴向拉力和/或所述输电线路的偏移角度确定所述输电线路的第一覆冰厚度之后还包括：

图像采集模块采集所述输电线路的图像；

所述控制模块的图像识别单元根据所述输电线路的图像确定图像生成特征强化图像；

所述控制模块的深度学习单元根据所述特征强化图像确定所述输电线路的第二覆冰厚度；

所述控制模块的处理单元根据所述第二覆冰厚度修正所述第一覆冰厚度，得到第三覆冰厚度，并根据所述第三覆冰厚度与覆冰厚度预设值的相对大小生成报警信号。

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