CN116683635A - 一种电力巡检采集视频图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于变电站电力巡检视频图像处理技术领域，涉及到一种电力巡检采集视频图像处理方法，该方法包括：电力巡检路径设置、外观特性参数获取、杆塔运行安全系数分析、线路运行安全系数分析、极限运行天数预测、极限运行天数反馈，本发明通过对变电站内各杆塔及其附属的各线路进行视频采集，分析各杆塔及其附属的各线路的运行安全系数，筛分出各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路，结合未来和各历史年限设定周期内的气象信息，计算各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数，并在智能显示终端的预警栏上进行显示，优化了现有电力巡检技术对变电站杆塔和线路的巡检方法，为检修工作的开展提供科学依据。
Description
技术领域
本发明属于变电站电力巡检视频图像处理技术领域，涉及到一种电力巡检采集视频图像处理方法。
背景技术
随着电力行业的不断发展和电力技术的不断升级，变电站的规模不断扩大，变电设备种类繁多，接通的用户也越来越多，使得变电站的电力负荷、容量变得越来越大。同时，受环境、天气等因素的影响，变电站内各类设备可能存在故障和问题，这会对电网供电产生不良影响，甚至会对用户的生命财产安全造成威胁。因此，为了保障电网的安全稳定运行、避免电力事故的发生、保护变电站的设备，对变电站进行定期电力巡检的需求愈发强烈。
现有技术中，变电站的电力巡检主要是依靠人力进行24小时的不间断巡检或采用监测设备定期性地对电力设备进行视频监视，但现有技术对变电站的电力巡检仍存在较大程度的局限性，具体的层面包括：1、现有技术对变电站的电力巡检多注重对变电站内各电力设备的巡检，而忽略了与变电站建设直接相关的分布最多的杆塔和线路的巡检，或者仅通过人眼观察，依靠经验判断杆塔和线路的运行状态，缺乏针对杆塔和线路进行细致性的监测与精准性的分析，进而可能导致杆塔和线路老化损伤存在不可控的风险隐患，严重影响到变电站的正常运行。
2、现有技术对变电站的电力巡检缺乏对异常杆塔和异常线路的维修顺序以及可等待维修天数的具体分析，进而出现已实现对暂可搁置维修的异常杆塔或线路的检修，却耽误了对急需维修的异常杆塔或线路的检修的情况，导致某些异常杆塔和异常线路完全故障，不仅破坏变电站的正常运行，还造成了不必要的损失。
发明内容
鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种电力巡检采集视频图像处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种电力巡检采集视频图像处理方法，包括如下步骤：S1.电力巡检路径设置：对变电站内各杆塔进行编号，根据各杆塔的编号排列顺序设置电力巡检路径。
S2.外观特性参数获取：获取各杆塔及其附属的各线路的巡检视频，处理得到各杆塔及其附属的各线路的外观特性参数。
S3.杆塔运行安全系数分析：根据各杆塔的外观特性参数，计算各杆塔悬挂结构和表观结构的完好度，进而分析各杆塔的当前运行安全系数，据此筛分各异常杆塔。
S4.线路运行安全系数分析：根据各杆塔附属的各线路的外观特性参数，分析各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数，据此筛分各杆塔附属的各异常线路。
S5.极限运行天数预测：根据各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的当前运行安全系数，结合未来设定周期和各历史年限对应设定周期内的气象信息，预测各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数。
S6.极限运行天数反馈：根据极限运行天数对各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的编号进行顺序排列，在智能显示终端的预警栏上进行显示并反馈其对应的运行极限天数。
优选地，所述各杆塔的外观特性参数包括悬挂结构参数和表观结构参数。
其中悬挂结构参数包括各耐候箱表观腐蚀深度最大值和腐蚀总面积、各耐候箱对应支架的裂纹长度最大值和形变程度、各耐候箱内部温度。
表观结构参数包括杆塔整体挠度、地基的沉降深度和横向位移、杆塔表观各锈蚀部位的锈蚀深度和面积。
各杆塔附属的各线路的外观特性参数包括绝缘皮破损总面积和各设定监测点的温度。
优选地，所述计算各杆塔悬挂结构的完好度，其计算过程为：从各杆塔悬挂结构参数中提取各耐候箱的表观腐蚀深度最大值和腐蚀总面积/>其中i表示各杆塔的编号，i＝1,2,...,n，j表示各耐候箱的编号，j＝1,2,...,m，从WEB云端提取耐候箱标准厚度与表面积，分别记为d0、s0，由公式/>得到各杆塔的各耐候箱表观损伤系数，其中f1、f2分别表示预设的耐候箱表观腐蚀深度最大值、腐蚀总面积对应表观损伤系数的权重占比。
从各杆塔悬挂结构参数中提取各耐候箱对应支架的裂纹长度最大值和形变程度/>由公式/>得到各杆塔各耐候箱对应支架的脆弱系数，其中b0、α0分别表示预设的支架合理裂纹长度阈值、合理形变程度阈值，f3、f4分别表示预设的支架裂纹长度最大值、形变程度对应脆弱系数的权重占比。
从各杆塔悬挂结构参数中提取各耐候箱内部温度由公式得到各杆塔各耐候箱的温度异常评估系数，其中t0表示预设的耐候箱内部合理温度阈值，e表示自然常数。
分析各杆塔各耐候箱的完好系数其计算公式为其中c1、c2、c3分别表示预设的耐候箱的表观损伤系数、脆弱系数、温度异常评估系数对应完好系数的权重占比。
将各杆塔各耐候箱的完好系数与预设的耐候箱完好系数合理阈值进行比对，若某杆塔上某耐候箱的完好系数大于或等于预设的耐候箱完好系数合理阈值时，将该杆塔上该耐候箱记为正常耐候箱，统计各杆塔的正常耐候箱数量，将各杆塔的正常耐候箱数值与各杆塔的耐候箱总数的比值作为各杆塔的悬挂结构完好度，记为λi。
优选地，所述分析各杆塔表观结构的完好度，其计算过程为：从各杆塔的表观结构参数中提取各杆塔整体挠度ai、地基的沉降深度li和横向位移βi，分析各杆塔稳定性能指数ωi,其计算公式为：其中a0、l0、β0分别表示当地建造局规定的变电站杆塔整体挠度合理阈值、地基合理沉降深度阈值、地基合理位移阈值，q1、q2、q3分别表示预设的杆塔整体挠度、地基沉降深度和横向位移对应稳定性能指数的权重占比。
从各杆塔的表观结构参数中提取杆塔表观各锈蚀部位的锈蚀深度hik和面积sik，其中k表示各锈蚀部位的编号，k＝1,2,...,z，从WEB云端提取杆塔标准厚度h0与表面积分析各杆塔的破损性能指数εi，其计算公式为：/>其中max{hik}表示第i个杆塔锈蚀部位的锈蚀深度最大值。
根据各杆塔的稳定性能指数和破损性能指数，分析各杆塔的表观结构完好度δi，其计算公式为：其中p1、p2分别表示预设的杆塔破损性能指数和稳定性能指数对应表观结构完好度的权重占比。
优选地，所述分析各杆塔的当前运行安全系数，具体计算公式为：其中μ1、μ2分别表示预设的杆塔表观结构和悬挂结构完好度对应当前运行安全系数的权重占比。
优选地，所述筛分各异常杆塔，其具体筛分过程为：将各杆塔的当前运行安全系数与预设的杆塔合理运行安全系数阈值进行比对，若某杆塔的当前运行安全系数小于预设的杆塔合理运行安全系数阈值，将该杆塔记为异常杆塔，反之记为正常杆塔，得到各异常杆塔。
优选地，所述分析各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数，其具体分析过程为：从各杆塔附属的各线路的外观特性参数中提取绝缘皮破损总面积其中r表示杆塔附属的各线路的编号，/>由公式/>得到各杆塔附属的各线路的老化指数，其中y0表示预设的分段线路的绝缘皮标准总面积，/>表示预设的老化指数的修正因子。
从各杆塔附属的各线路的外观特性参数中提取各设定监测点的温度，按照各设定监测点的排列顺序，依次获取各设定监测点与其相邻的设定监测点的温差，记为各参考温差，筛选参考温差最大值作为各杆塔附属的各线路的待分析温差ΔTi r，由公式得到各杆塔附属的各线路的温度异常指数，其中ΔT0表示预设的线路分段合理温差阈值。
分析各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数，其计算公式为：其中μ3、μ4分别表示预设的线路的老化指数和温度异常指数对应当前运行安全系数的权重占比。
优选地，所述筛分各杆塔附属的各异常线路，其具体筛分过程为：将各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数与预设的线路合理运行安全系数阈值进行比对，若某杆塔附属的某线路的当前运行安全系数小于预设的线路合理运行安全系数阈值，将该杆塔附属的该线路记为异常线路，反之记为正常线路，得到各杆塔附属的各异常线路。
优选地，所述预测各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数，包括：以当前时间为界，按照指定天数设定周期，从气象台获取未来设定周期和各历史年限对应设定周期内的气象信息，气象信息包括各天的风力强度最大值、温度极限值和湿度最大值，获取未来设定周期内各天风力强度最大值、温度极限值和湿度最大值所对应的风力强度范围、温度范围和湿度范围，从WEB云端提取未来设定周期内各天的风力强度范围、温度范围和湿度范围对应杆塔的风荷载系数、温度荷载系数和湿度荷载系数，分别记为其中τ表示设定周期内各天的编号，τ＝1,2,...,ψ，由公式得到未来设定周期内各天的气象预计影响因子。
根据各历史年限对应设定周期的气象信息，计算未来设定周期内各天的气象误差因子
由公式得到未来设定周期内各天的气象实际影响因子。
提取各异常杆塔的当前运行安全系数φi′，其中i′表示各异常杆塔的编号，i′＝1′,2′,...,n′，分析各异常杆塔未来设定周期内各天的运行安全系数其计算公式为：将各异常杆塔未来设定周期内各天的运行安全系数与预设的杆塔故障运行安全系数阈值进行比对，若某异常杆塔未来设定周期内某天的运行安全系数小于预设的杆塔故障运行安全系数阈值时，获取该天与当前时间相差的天数，将获取到的天数减1，得到该异常杆塔的极限运行天数，进而得到各异常杆塔的极限运行天数。
同理得到各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：(1)本发明通过对变电站内各杆塔的表观结构和悬挂结构进行细致化地监测，结合表观结构和悬挂结构的完好度对杆塔的运行安全系数进行分析，据此筛分各异常杆塔，为工作人员的杆塔巡检工作的展开提供数据支持，便于及时发现杆塔存在的安全隐患。
(2)本发明依据各杆塔编号设置的电力巡检路径，对各杆塔附属的各线路进行外观监测和温度采集，从外观破损与温度异常两方面对线路的运行安全系数进行分析，有效排查因线路过负载或短路引起温度异常的安全隐患，优化了现有电力巡检技术对线路巡检的方法，提升线路巡检的高效性、可靠性和安全性。
(3)本发明根据未来和各历史年限设定周期内的气象信息，计算未来设定周期内各天的气象对杆塔和线路的实际影响因子，结合各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的运行安全系数，对各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数作具体化地计算，为后续各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的检修顺序提供科学依据，进而为维护变电站正常运行奠定坚实基础。
(4)本发明通过极限运行天数对各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路进行顺序排列，并在智能显示终端的预警栏上进行显示，便于工作人员检修工作开展的高效性和可靠性，进而避免产生不必要的损失。
附图说明
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。
图1为本发明的方法步骤流程示意图。
图2为本发明的分段线路结构示意图。
附图标记：1为线路，2为杆塔，3为分段线路。
具体实施方式
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供了一种电力巡检采集视频图像处理方法，包括如下步骤：S1.电力巡检路径设置：对变电站内各杆塔进行编号，根据各杆塔的编号排列顺序设置电力巡检路径。
S2.外观特性参数获取：获取各杆塔及其附属的各线路的巡检视频，处理得到各杆塔及其附属的各线路的外观特性参数。
具体地，所述各杆塔的外观特性参数包括悬挂结构参数和表观结构参数。
其中悬挂结构参数包括各耐候箱表观腐蚀深度最大值和腐蚀总面积、各耐候箱对应支架的裂纹长度最大值和形变程度、各耐候箱内部温度。
表观结构参数包括杆塔整体挠度、地基的沉降深度和横向位移、杆塔表观各锈蚀部位的锈蚀深度和面积。
各杆塔附属的各线路的外观特性参数包括绝缘皮破损总面积和各设定监测点的温度。
需要说明的是，上述杆塔附属的各线路是指线路输入端与杆塔连接的各分段线路，分段线路请参阅图2所示。
还需要说明的是，上述获取各杆塔及其附属的各线路的巡检视频是通过无人机实时上传至后台获取的。
进一步需要说明的是，上述处理得到各杆塔及其附属的各线路的外观特性参数，其具体处理过程为：从杆塔的巡检视频中提取各耐候箱外观图像并进行预处理，采用小波变换技术对耐候箱外观图像中的腐蚀特征参数进行提取，得到耐候箱各待分析区域图像，根据已建立的数据库中存储的腐蚀特征合理参数范围，与耐候箱各待分析区域图像的腐蚀特征参数进行比对，若耐候箱某待分析区域图像的腐蚀特征参数处于腐蚀特征合理参数范围外，将耐候箱该待分析区域图像记为耐候箱腐蚀区域图像，反之记为耐候箱正常区域图像，筛选出耐候箱各腐蚀区域图像，将耐候箱各腐蚀区域图像中各像素灰度值与设定的灰度阈值进行比对，若某像素灰度值小于设定的灰度阈值时，将该像素记为腐蚀像素，反之记为正常像素，筛选出各腐蚀像素，统计腐蚀像素的数量，由耐候箱各腐蚀区域图像中的腐蚀像素占总像素的比值得到耐候箱各腐蚀区域面积，将耐候箱各腐蚀区域面积进行累加得到耐候箱表观腐蚀总面积，进而得到各耐候箱的表观腐蚀总面积。
通过无人机上安装的数字超声测厚仪对耐候箱各腐蚀区域对应位置进行厚度测量，将耐候箱标准厚度与耐候箱各腐蚀区域厚度的差值作为耐候箱各腐蚀区域的深度，筛选出耐候箱腐蚀区域深度最大值作为表观腐蚀深度最大值，进而得到各耐候箱的表观腐蚀深度最大值。
从杆塔的巡检视频中提取各耐候箱对应支架的视频图像，传输到计算机设备上，利用计算机视觉技术对视频进行处理，获取各耐候箱对应支架的各裂缝长度，进而筛选出各耐候箱对应支架的裂缝长度最大值。
通过CAD技术对各耐候箱对应支架进行模型构建，与计算机上已存储的耐候箱标准支架模型进行比对，得到各耐候箱对应支架的不匹配度，将其作为各耐候箱对应支架的形变程度。
从杆塔的巡检视频中提取各耐候箱表观安装的数字温度计的图像，利用计算机视觉的数字识别技术对数字温度计上的数字进行识别与提取，得到各耐候箱内部温度。
将杆塔各耐候箱的表观腐蚀深度最大值和腐蚀总面积、对应支架的裂纹长度最大值和形变程度、内部温度作为杆塔的悬挂结构参数。
从各杆塔的巡检视频中提取各杆塔外观表观全貌图像，上传至计算机内的CAD软件进行模型构建，得到各杆塔表观模型，与计算机上存储的杆塔标准表观模型进行比对，获取各杆塔表观模型与杆塔标准表观模型的杆塔横向偏移值，将其记为各杆塔的整体挠度。
在变电站杆塔地基建设初期，各杆塔地基在设定区域内布设各基点，作为各杆塔的各对应基点，将杆塔各对应基点与杆塔地基指定位置的初始的高度差和水平横向距离存入系统中，利用无人机上的GPS定位系统，获取杆塔各对应基点的当前位置信息，以杆塔地基指定位置为原点建立三维直角坐标系，通过GASS技术将杆塔各对应基点的当前位置变换成三维直角坐标系中的坐标，得到杆塔各对应基点与杆塔地基指定位置的当前的高度差和水平横向距离，将当前高度差减去初始高度差，得到杆塔地基各参考沉降深度，将杆塔地基参考沉降深度最大值和最小值剔除，并对剩余的杆塔地基所有参考沉降深度进行均值处理，进而得到杆塔地基平均沉降深度，将其作为杆塔地基沉降深度，进而得到各杆塔的地基沉降深度。
同理得到各杆塔的地基横向位移。
同上述获取耐候箱各腐蚀区域面积和深度方法一致，得到各杆塔表观各锈蚀部位的面积和锈蚀深度。
将杆塔整体挠度、地基的沉降深度和横向位移、杆塔表观各锈蚀部位的锈蚀深度和面积作为杆塔的表观结构参数。
将杆塔的悬挂结构参数和表观结构参数作为杆塔的外观特性参数，进而得到各杆塔的外观特性参数。
从某杆塔附属的各线路的巡检视频中提取各线路绝缘皮全景图像，传输到计算机中进行预处理，对处理后的各线路绝缘皮全景图像进行分割，将各线路的绝缘皮破损区域分离出来，并进行二值化处理，使得各线路绝缘皮各破损区域为白色，其余区域为黑色，对分割后的图像进行形态学处理，去除细小的伪影和不规则的区域，保留属于各线路绝缘皮各破损区域的真实像素，将各线路绝缘皮全景图像中白色像素的数量与总像素的比值作为该杆塔附属的各线路绝缘皮破损总面积，进而得到各杆塔附属的各线路的绝缘皮破损总面积。
通过无人机上安装的红外热像仪采集各杆塔附属的各线路上各设定监测点表面的红外线能量，将其转换为温度数值，得到各杆塔附属的各线路的各设定监测点的温度。
将各杆塔附属的各线路绝缘皮破损总面积和各设定监测点的温度作为各杆塔附属的各线路的外观特性参数。
S3.杆塔运行安全系数分析：根据各杆塔的外观特性参数，计算各杆塔悬挂结构和表观结构的完好度，进而分析各杆塔的当前运行安全系数，据此筛分各异常杆塔。
具体地，所述计算各杆塔悬挂结构的完好度，其计算过程为：从各杆塔悬挂结构参数中提取各耐候箱的表观腐蚀深度最大值和腐蚀总面积/>其中i表示各杆塔的编号，i＝1,2,...,n，j表示各耐候箱的编号，j＝1,2,...,m，从WEB云端提取耐候箱标准厚度与表面积，分别记为d0、s0，由公式/>得到各杆塔的各耐候箱表观损伤系数，其中f1、f2分别表示预设的耐候箱表观腐蚀深度最大值、腐蚀总面积对应表观损伤系数的权重占比。
从各杆塔悬挂结构参数中提取各耐候箱对应支架的裂纹长度最大值和形变程度/>由公式/>得到各杆塔各耐候箱对应支架的脆弱系数，其中b0、α0分别表示预设的支架合理裂纹长度阈值、合理形变程度阈值，f3、f4分别表示预设的支架裂纹长度最大值、形变程度对应脆弱系数的权重占比。
从各杆塔悬挂结构参数中提取各耐候箱内部温度由公式/>得到各杆塔各耐候箱的温度异常评估系数，其中t0表示预设的耐候箱内部合理温度阈值，e表示自然常数。
分析各杆塔各耐候箱的完好系数其计算公式为其中c1、c2、c3分别表示预设的耐候箱的表观损伤系数、脆弱系数、温度异常评估系数对应完好系数的权重占比。
将各杆塔各耐候箱的完好系数与预设的耐候箱完好系数合理阈值进行比对，若某杆塔上某耐候箱的完好系数大于或等于预设的耐候箱完好系数合理阈值时，将该杆塔上该耐候箱记为正常耐候箱，统计各杆塔的正常耐候箱数量，将各杆塔的正常耐候箱数值与各杆塔的耐候箱总数的比值作为各杆塔的悬挂结构完好度，记为λi。
具体地，所述分析各杆塔表观结构的完好度，其计算过程为：从各杆塔的表观结构参数中提取各杆塔整体挠度ai、地基的沉降深度li和横向位移βi，分析各杆塔稳定性能指数ωi,其计算公式为：其中a0、l0、β0分别表示当地建造局规定的变电站杆塔整体挠度合理阈值、地基合理沉降深度阈值、地基合理位移阈值，q1、q2、q3分别表示预设的杆塔整体挠度、地基沉降深度和横向位移对应稳定性能指数的权重占比。
从各杆塔的表观结构参数中提取杆塔表观各锈蚀部位的锈蚀深度hik和面积sik，其中k表示各锈蚀部位的编号，k＝1,2,...,z，从WEB云端提取杆塔标准厚度h0与表面积分析各杆塔的破损性能指数εi，其计算公式为：/>其中max{hik}表示第i个杆塔锈蚀部位的锈蚀深度最大值。
根据各杆塔的稳定性能指数和破损性能指数，分析各杆塔的表观结构完好度δi，其计算公式为：其中p1、p2分别表示预设的杆塔破损性能指数和稳定性能指数对应表观结构完好度的权重占比。
具体地，所述分析各杆塔的当前运行安全系数，具体计算公式为：其中μ1、μ2分别表示预设的杆塔表观结构和悬挂结构完好度对应当前运行安全系数的权重占比。
具体地，所述筛分各异常杆塔，其具体筛分过程为：将各杆塔的当前运行安全系数与预设的杆塔合理运行安全系数阈值进行比对，若某杆塔的当前运行安全系数小于预设的杆塔合理运行安全系数阈值，将该杆塔记为异常杆塔，反之记为正常杆塔，得到各异常杆塔。
本发明实施例通过对变电站内各杆塔的表观结构和悬挂结构进行细致化地监测，结合表观结构和悬挂结构的完好度对杆塔的运行安全系数进行分析，据此筛分各异常杆塔，为工作人员的杆塔巡检工作的展开提供数据支持，便于及时发现杆塔存在的安全隐患。
S4.线路运行安全系数分析：根据各杆塔附属的各线路的外观特性参数，分析各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数，据此筛分各杆塔附属的各异常线路。
具体地，所述分析各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数，其具体分析过程为：从各杆塔附属的各线路的外观特性参数中提取绝缘皮破损总面积其中r表示杆塔附属的各线路的编号，/>由公式/>得到各杆塔附属的各线路的老化指数，其中y0表示预设的分段线路的绝缘皮标准总面积，/>表示预设的老化指数的修正因子。
从各杆塔附属的各线路的外观特性参数中提取各设定监测点的温度，按照各设定监测点的排列顺序，依次获取各设定监测点与其相邻的设定监测点的温差，记为各参考温差，筛选参考温差最大值作为各杆塔附属的各线路的待分析温差ΔTi r，由公式得到各杆塔附属的各线路的温度异常指数，其中ΔT0表示预设的线路分段合理温差阈值。
分析各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数，其计算公式为：其中μ3、μ4分别表示预设的线路的老化指数和温度异常指数对应当前运行安全系数的权重占比。
具体地，所述筛分各杆塔附属的各异常线路，其具体筛分过程为：将各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数与预设的线路合理运行安全系数阈值进行比对，若某杆塔附属的某线路的当前运行安全系数小于预设的线路合理运行安全系数阈值，将该杆塔附属的该线路记为异常线路，反之记为正常线路，得到各杆塔附属的各异常线路。
本发明实施例依据各杆塔编号设置的电力巡检路径，对各杆塔附属的各线路进行外观监测和温度采集，从外观破损与温度异常两方面对线路的运行安全系数进行分析，有效排查因线路过负载或短路引起温度异常的安全隐患，优化了现有电力巡检技术对线路巡检的方法，提升线路巡检的高效性、可靠性和安全性。
S5.极限运行天数预测：根据各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的当前运行安全系数，结合未来设定周期和各历史年限对应设定周期内的气象信息，预测各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数。
具体地，所述预测各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数，包括：以当前时间为界，按照指定天数设定周期，从气象台获取未来设定周期和各历史年限对应设定周期内的气象信息，气象信息包括各天的风力强度最大值、温度极限值和湿度最大值，获取未来设定周期内各天风力强度最大值、温度极限值和湿度最大值所对应的风力强度范围、温度范围和湿度范围，从WEB云端提取未来设定周期内各天的风力强度范围、温度范围和湿度范围对应杆塔的风荷载系数、温度荷载系数和湿度荷载系数，分别记为其中τ表示设定周期内各天的编号，τ＝1,2,...,ψ，由公式得到未来设定周期内各天的气象对杆塔的预计影响因子。
根据各历史年限对应设定周期内的气象信息，计算未来设定周期内各天的气象误差因子
由公式得到未来设定周期内各天的气象对杆塔的实际影响因子。
提取各异常杆塔的当前运行安全系数φi′，其中i′表示各异常杆塔的编号，i′＝1′,2′,...,n′，分析各异常杆塔未来设定周期内各天的运行安全系数其计算公式为：将各异常杆塔未来设定周期内各天的运行安全系数与预设的杆塔故障运行安全系数阈值进行比对，若某异常杆塔未来设定周期内某天的运行安全系数小于预设的杆塔故障运行安全系数阈值时，获取该天与当前时间相差的天数，将获取到的天数减1，得到该异常杆塔的极限运行天数，进而得到各异常杆塔的极限运行天数。
同理得到各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数。
需要说明的是，上述温度极限值是指将该天的温度最大值与0℃进行比对，若该天的温度最大值大于0℃时，将该天的温度最大值作为温度极限值，反之将该天的温度最小值作为温度极限值。
还需要说明的是，上述根据各历史年限对应设定周期的气象信息，计算未来设定周期内各天的气象误差因子其具体计算过程为：将各历史年限对应设定周期内各天的风力强度最大值、温度极限值和湿度最大值分别记为/>其中η表示各历史年限的编号，η＝1,2,...,ξ，由公式
得到未来设定周期内各天的气象误差因子,其中分别表示未来设定周期内第τ天的风力强度最大值、温度极限值和湿度最大值，ΔLF、ΔLW、ΔLS分别表示预设的未来与历史年限设定周期内单天的风力强度最大值、温度极限值和湿度最大值的合理误差阈值，ξ表示历史年限总数，π表示180°。
本发明实施例根据未来和各历史年限设定周期内的气象信息，计算未来设定周期内各天的气象对杆塔和线路的实际影响因子，结合各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的运行安全系数，对各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数作具体化地计算，为后续各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的检修顺序提供科学依据，进而为维护变电站正常运行奠定坚实基础。
S6.极限运行天数反馈：根据极限运行天数对各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的编号进行顺序排列，在智能显示终端的预警栏上进行显示并反馈其对应的运行极限天数。
需要说明的是，上述根据极限运行天数对各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的编号进行顺序排列是指根据各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数，按照极限运行天数从低到高的排列顺序，对各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的编号进行顺序排列。
本发明实施例通过极限运行天数对各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路进行顺序排列，并在智能显示终端的预警栏上进行显示，便于工作人员检修工作开展的高效性和可靠性，进而避免产生不必要的损失。
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发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电力巡检采集视频图像处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.电力巡检路径设置：对变电站内各杆塔进行编号，根据各杆塔的编号排列顺序设置电力巡检路径；
S2.外观特性参数获取：获取各杆塔及其附属的各线路的巡检视频，处理得到各杆塔及其附属的各线路的外观特性参数；
S3.杆塔运行安全系数分析：根据各杆塔的外观特性参数，计算各杆塔悬挂结构和表观结构的完好度，进而分析各杆塔的当前运行安全系数，据此筛分各异常杆塔；
S4.线路运行安全系数分析：根据各杆塔附属的各线路的外观特性参数，分析各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数，据此筛分各杆塔附属的各异常线路；
S5.极限运行天数预测：根据各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的当前运行安全系数，结合未来设定周期和各历史年限对应设定周期内的气象信息，预测各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数；
S6.极限运行天数反馈：根据极限运行天数对各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的编号进行顺序排列，在智能显示终端的预警栏上进行显示并反馈其对应的运行极限天数。
2.根据权利要求1所述的一种电力巡检采集视频图像处理方法，其特征在于：所述各杆塔的外观特性参数包括悬挂结构参数和表观结构参数；
其中悬挂结构参数包括各耐候箱表观腐蚀深度最大值和腐蚀总面积、各耐候箱对应支架的裂纹长度最大值和形变程度、各耐候箱内部温度；
表观结构参数包括杆塔整体挠度、地基的沉降深度和横向位移、杆塔表观各锈蚀部位的锈蚀深度和面积；
各杆塔附属的各线路的外观特性参数包括绝缘皮破损总面积和各设定监测点的温度。
3.根据权利要求2所述的一种电力巡检采集视频图像处理方法，其特征在于：所述计算各杆塔悬挂结构的完好度，其计算过程为：从各杆塔悬挂结构参数中提取各耐候箱的表观腐蚀深度最大值和腐蚀总面积/>其中i表示各杆塔的编号，i＝1,2,…,n，j表示各耐候箱的编号，j＝1,2,...,m，从WEB云端提取耐候箱标准厚度与表面积，分别记为d0、s0，由公式/>得到各杆塔的各耐候箱表观损伤系数，其中f1、f2分别表示预设的耐候箱表观腐蚀深度最大值、腐蚀总面积对应表观损伤系数的权重占比；
从各杆塔悬挂结构参数中提取各耐候箱对应支架的裂纹长度最大值和形变程度由公式/>得到各杆塔各耐候箱对应支架的脆弱系数，其中b0、α0分别表示预设的支架合理裂纹长度阈值、合理形变程度阈值，f3、f4分别表示预设的支架裂纹长度最大值、形变程度对应脆弱系数的权重占比；
从各杆塔悬挂结构参数中提取各耐候箱内部温度由公式/>得到各杆塔各耐候箱的温度异常评估系数，其中t0表示预设的耐候箱内部合理温度阈值，e表示自然常数；
分析各杆塔各耐候箱的完好系数其计算公式为其中c1、c2、c3分别表示预设的耐候箱的表观损伤系数、脆弱系数、温度异常评估系数对应完好系数的权重占比；
将各杆塔各耐候箱的完好系数与预设的耐候箱完好系数合理阈值进行比对，若某杆塔上某耐候箱的完好系数大于或等于预设的耐候箱完好系数合理阈值时，将该杆塔上该耐候箱记为正常耐候箱，统计各杆塔的正常耐候箱数量，将各杆塔的正常耐候箱数值与各杆塔的耐候箱总数的比值作为各杆塔的悬挂结构完好度，记为λi。
4.根据权利要求3所述的一种电力巡检采集视频图像处理方法，其特征在于：所述分析各杆塔表观结构的完好度，其计算过程为：从各杆塔的表观结构参数中提取各杆塔整体挠度ai、各杆塔地基的沉降深度li和横向位移βi，分析各杆塔稳定性能指数ωi,其计算公式为：其中a0、l0、β0分别表示当地建造局规定的变电站杆塔整体挠度合理阈值、地基合理沉降深度阈值、地基合理位移阈值，q1、q2、q3分别表示预设的杆塔整体挠度、地基沉降深度和横向位移对应稳定性能指数的权重占比；
从各杆塔的表观结构参数中提取杆塔表观各锈蚀部位的锈蚀深度hik和面积sik，其中k表示各锈蚀部位的编号，k＝1,2,...,z，从WEB云端提取杆塔标准厚度h0与表面积分析各杆塔的破损性能指数εi，其计算公式为：/>其中max{hik}表示第i个杆塔的锈蚀部位的锈蚀深度最大值；
根据各杆塔的稳定性能指数和破损性能指数，分析各杆塔的表观结构完好度δi，其计算公式为：其中p1、p2分别表示预设的杆塔破损性能指数和稳定性能指数对应表观结构完好度的权重占比。
5.根据权利要求4所述的一种电力巡检采集视频图像处理方法，其特征在于：所述分析各杆塔的当前运行安全系数，具体计算公式为：其中μ1、μ2分别表示预设的杆塔表观结构和悬挂结构完好度对应当前运行安全系数的权重占比。
6.根据权利要求5所述的一种电力巡检采集视频图像处理方法，其特征在于：所述筛分各异常杆塔，其具体筛分过程为：将各杆塔的当前运行安全系数与预设的杆塔合理运行安全系数阈值进行比对，若某杆塔的当前运行安全系数小于预设的杆塔合理运行安全系数阈值，将该杆塔记为异常杆塔，反之记为正常杆塔，得到各异常杆塔。
7.根据权利要求5所述的一种电力巡检采集视频图像处理方法，其特征在于：所述分析各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数，其具体分析过程为：从各杆塔附属的各线路的外观特性参数中提取绝缘皮破损总面积其中r表示杆塔附属的各线路的编号，由公式/>得到各杆塔附属的各线路的老化指数，其中y0表示预设的分段线路的绝缘皮标准总面积，/>表示预设的老化指数的修正因子；
从各杆塔附属的各线路的外观特性参数中提取各设定监测点的温度，按照各设定监测点的排列顺序，依次获取各设定监测点与其相邻的设定监测点的温差，记为各参考温差，筛选参考温差最大值作为各杆塔附属的各线路的待分析温差ΔTi r，由公式得到各杆塔附属的各线路的温度异常指数，其中ΔT0表示预设的线路分段合理温差阈值；
分析各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数，其计算公式为：其中μ3、μ4分别表示预设的线路的老化指数和温度异常指数对应当前运行安全系数的权重占比。
8.根据权利要求7所述的一种电力巡检采集视频图像处理方法，其特征在于：所述筛分各杆塔附属的各异常线路，其具体筛分过程为：将各杆塔附属的各线路的当前运行安全系数与预设的线路合理运行安全系数阈值进行比对，若某杆塔附属的某线路的当前运行安全系数小于预设的线路合理运行安全系数阈值，将该杆塔附属的该线路记为异常线路，反之记为正常线路，得到各杆塔附属的各异常线路。
9.根据权利要求7所述的一种电力巡检采集视频图像处理方法，其特征在于：所述预测各异常杆塔和各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数，包括：以当前时间为界，按照指定天数设定周期，从气象台获取未来设定周期和各历史年限对应设定周期的气象信息，气象信息包括各天的风力强度最大值、温度极限值和湿度最大值，获取未来设定周期内各天风力强度最大值、温度极限值和湿度最大值所对应的风力强度等级范围、温度等级范围和湿度等级范围，从WEB云端提取未来设定周期内各天的风力强度等级范围、温度等级范围和湿度等级范围对应杆塔的风荷载系数、温度荷载系数和湿度荷载系数，分别记为其中τ表示设定周期内各天的编号，τ＝1,2,...,ψ，由公式得到未来设定周期内各天的气象对杆塔的预计影响因子；
根据各历史年限对应设定周期的气象信息，计算未来设定周期内各天的气象误差因子
由公式得到未来设定周期内各天的气象对杆塔的实际影响因子；
提取各异常杆塔的当前运行安全系数φi′，其中i′表示各异常杆塔的编号，i′＝1′,2′,...,n′，分析各异常杆塔未来设定周期内各天的运行安全系数其计算公式为：将各异常杆塔未来设定周期内各天的运行安全系数与预设的杆塔故障运行安全系数阈值进行比对，若某异常杆塔未来设定周期内某天的运行安全系数小于预设的杆塔故障运行安全系数阈值时，获取该天与当前时间相差的天数，将获取到的天数减1，得到该异常杆塔的极限运行天数，进而得到各异常杆塔的极限运行天数；
同理得到各杆塔附属的各异常线路的极限运行天数。
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| CN202310602110.4A CN116683635A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种电力巡检采集视频图像处理方法 |
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