一种输电线结冰报警方法及系统与流程

本发明涉及输电线路监测报警，特别是涉及一种输电线结冰报警方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、近年来，部分南方地区遭遇罕见的极端冰雪天气，由于输电线路普遍在高空当中，且不少输电线路位于偏僻的山区，交通不便，工作人员很难及时了解输电线路的情况，加上遭遇极端冰雪天气，湿度增加温度骤降，会使得输电线路上结成厚厚的冰层，结冰后的输电线路存在超重、受风面积增大，输电线遇冷收缩等致命问题，累积到一定程度易发生跳头、扭转导致输电线折断带倒杆塔。传统方法通过人工巡察的方式，但是费事费力，增加了劳动强度，而且输电线路往往是高空架设，在地面的工作人员难以做出准确的判断。

3、随着神经网络模型技术的不断兴起，本领域技术人员逐渐将神经网络引进本领域中，在现有技术中，专利申请号cn116050599a“一种线路覆冰故障预测方法、系统、存储介质及设备”中公开了收集覆冰数据集，覆冰数据集包括历史气象数据、当前气象数据、历史覆冰数据、设备信息、检修信息以及故障信息；对覆冰数据集进行预处理；基于历史气象数据和历史覆冰数据，构建气象覆冰模型；将当前气象数据输入气象覆冰模型中，预测出覆冰区域；基于覆冰区域以及设备信息，通过计算得出覆冰线路；将覆冰数据集进行分析，计算出线路覆冰故障的特征，构建线路覆冰故障模型；获取覆冰线路的特征，输入线路覆冰故障模型中，得到覆冰线路的预测故障情况。该方案中通过对覆冰数据集进行分析获取线路覆冰故障的特征，以覆冰线路的当前特征判断当前线路是否会故障。设置了多个网络模型，但是没有考虑覆冰类型和覆冰厚度对输电线路的影响，导致现有的预测方法无法准确得出输电线路的覆冰真实情况。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种输电线结冰报警方法及系统，综合当前环境数据和图像数据考虑了结冰类型和结冰厚度，提高了输电线路结冰监测报警的精准度。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种输电线结冰报警方法，包括：

4、沿输电线路每间隔固定距离设置一个监测点，监测点处设置数据采集模块，用于获取当前图像数据和环境数据；

5、获取数据采集模块中的图像数据，对图像数据采用非线性映射的方式进行预处理得到增强图像数据，将增强图像数据与图像数据进行融合，得到最终增强图像数据；

6、根据数据采集模块采集的环境数据以及数据处理模块预处理后的最终增强图像数据，计算得到结冰类型和结冰厚度，基于结冰厚度得到结冰程度评估值；

7、构建结冰报警模型，输入结冰类型、结冰厚度和结冰程度评估值，输出报警信号。

8、进一步的技术方案，所述对图像数据采用非线性映射的方式进行预处理，具体步骤为：

9、对图像数据进行卷积运算处理；

10、使用群组归一化将卷积结果进行规范化操作；

11、使用激活函数对规范化后的卷积结果进行处理得到初始图像数据；

12、将初始图像数据输入到预先训练好的深度卷积生成对抗网络中，输出增强图像数据，将增强图像数据与初始图像数据进行融合，得到最终增强图像数据。

13、进一步的技术方案，所述环境数据包括当前温度、湿度、风速和风向。

14、进一步的技术方案，所述结冰类型包括雨凇、混合淞和软雾凇。

15、进一步的技术方案，根据数据采集模块采集的环境数据得到结冰类型，具体方法为：

16、当温度处于0℃~5℃、湿度处于100%且风速大于15m/s，则得到结冰类型为雨凇；当温度处于-7℃~0℃、湿度处于80%~100%且风速小于15m/s，则得到结冰类型为软雾凇；当环境数据在雨凇和软雾凇形成条件下不断变化时，则得到结冰类型为混合淞。

17、进一步的技术方案，所述计算得到结冰程度为：

18、，其中，为结冰程度评估值，为增强图像数据中输电线路结冰后的平均厚度，d为输电线路的直径；为增强图像数据中输电线路结冰后多个位置点中的厚度最大值，m为增强图像数据的数量。

19、进一步的技术方案，所述构建结冰报警模型为神经网络预测模型，具体步骤为：

20、根据环境数据和结冰程度，划分训练数据和验证数据，其中，训练数据用于网络训练，验证数据用于测试网络的拟合性能；

21、设置参数，确定节点个数；其中，神经网络预测模型的隐含层节点数目为n，得到最优的神经网络结构，隐含层节点数计算公式为：，式中，a为输入层变量、b为输出层变量、m为整数且0<m<10；

22、将训练数据输入初始神经网络预测模型中，得到训练后的预测模型；通过验证数据对训练后的预测模型进行验证，从而得到最终的神经网络预测模型，即结冰报警模型。

23、第二方面，本发明提供一种输电线结冰报警系统，包括：

24、数据采集模块，被配置为：沿输电线路每间隔固定距离设置一个监测点，监测点处设置数据采集模块，用于获取当前图像数据和环境数据；

25、数据处理模块，被配置为：获取数据采集模块中的图像数据，对图像数据采用非线性映射的方式进行预处理得到增强图像数据；

26、计算模块，被配置为：根据数据采集模块采集的环境数据以及数据处理模块预处理后的增强图像数据，计算得到结冰类型和结冰厚度，基于结冰厚度得到结冰程度评估值；

27、报警模块，被配置为：构建结冰报警模型，输入结冰类型、结冰厚度和结冰程度评估值，输出报警信号。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

29、1、综合考虑了结冰类型、结冰厚度和结冰程度评估值对输电线路的影响，能更加真实的得到输电线路的情况，提高了输电线路结冰报警的精准度；

30、2、本发明利用采集模块获取环境数据和图像数据，根据温度、湿度、风速和风向条件得到结冰类型以及结冰厚度。在相对恶劣的环境下进行工作，相对于现有技术，优势更为明显。同时本申请采用神经网络预测模型结构，并利用了的权值阈值，对输电线路结冰预测精度有一定的提高。

技术特征：

1.一种输电线结冰报警方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种输电线结冰报警方法，其特征在于，所述对图像数据采用非线性映射的方式进行预处理，具体步骤为：

3.如权利要求1所述的一种输电线结冰报警方法，其特征在于，所述环境数据包括当前温度、湿度、风速和风向。

4.如权利要求1所述的一种输电线结冰报警方法，其特征在于，所述结冰类型包括雨凇、混合淞和软雾凇。

5.如权利要求1所述的一种输电线结冰报警方法，其特征在于，根据数据采集模块采集的环境数据得到结冰类型，具体方法为：

6.如权利要求1所述的一种输电线结冰报警方法，其特征在于，所述计算得到结冰程度为：

7.如权利要求1所述的一种输电线结冰报警方法，其特征在于，所述构建结冰报警模型为神经网络预测模型，具体步骤为：

8.一种输电线结冰报警系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的一种输电线结冰报警方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的一种输电线结冰报警方法中的步骤。

技术总结
本发明涉及一种输电线结冰报警方法及系统，包括：沿输电线路每间隔固定距离设置一个数据采集模块，用于获取当前图像数据和环境数据；获取数据采集模块中的图像数据，对图像数据采用非线性映射的方式进行预处理得到增强图像数据，将增强图像数据与初始图像数据进行融合，得到最终增强图像数据；根据环境数据和最终增强图像数据，计算得到结冰类型和结冰厚度，基于结冰厚度得到结冰程度评估值；构建结冰报警模型，输入结冰类型、结冰厚度和结冰程度评估值，输出报警信。本发明综合考虑了结冰类型、结冰厚度和结冰程度评估值对输电线路的影响，更加真实的得到输电线路的情况，提高了输电线路结冰报警的精准度。

技术研发人员：古继涛,周涵,马娟,梁勇,巩攀,龚潇,常秀宣,刘宽,尹凯强,邱奕茗
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司鱼台县供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24