[发明专利]架空线路弧垂快速测量方法

说明书

本发明涉及一种架空线路弧垂快速测量方法，首先获取图像，识别像素坐标，将标定点的空间坐标和像素坐标带入矩阵变换后的数学模型中，计算出变换矩阵，然后对三维的计算进行降维处理，得到降维DLT数学模型，将导线的像素坐标带入后得到导线各点的空间坐标，从而得到导线的空间形态并能计算出弧垂参数。改进的算法具有拍摄角度自由，在输电线路中很容易找到足够的标定点等优点，同时又避免了三维算法计算量大的缺点。改进后的算法可以作为架空线路弧垂测量方法的常用手段；算法完整清晰，具有数据处理的独立性，可以编制成独立程序移植到电力系统故障分析软件中；计算量小且算法简单，计算速度快，实时性好。

技术领域

本发明属于输变电技术技术领域，尤其是一种架空线路弧垂快速测量方法。

背景技术

电力系统的运行状况直接决定着我国的经济发展和人民的生活质量，输电线运行的安全与否决定着电力系统的稳定和安全的程度，需要及时有效的对输电线路做出监控，做到提前预防。输电线路的安全监控中，弧垂的大小是影响输电线路正常运行的主要方面。

传统的弧垂测量方法主要有：档测中点角度法、档端角度法和驰度板观测法，上述的计算方法中都需要对监控现场仪器的布放位置和角度、线塔高度、档距等做出测量，但在测量过程中，由于需要测量的参数量较多，且对测量仪器的精度有较高的要求，因此各参数的测量精度对最后的计算结果有较大影响。并且由于其测量工作繁重，弧垂计算过程复杂，而不能较大范围的使用。

随着计算机技术的发展，图像分析方法逐渐成熟，其基于三维直接线性变换DLT的数学模型，具体是：

其中，L_i为变换矩阵L的元素。将上式的Z置为零，得到二维直接线性变换DLT的数学模型。基于二维直接线性变换DLT的数学模型的架空导线弧垂测量方法的前提是标定点要处于同一平面内，且标定点在图像中不能集中分布，否则会造成较大的测量误差。对于猫头塔和鼓型塔等常见塔型，很难在同一平面内找到足够的标定点，这就造成无法使用二维的计算过程。在实际使用中发现，二维的计算过程误差较大，尤其是在大区域的计算中偏差被进一步放大，经过计算，误差在10.9％。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供采用三维DLT求解变换矩阵，然后再计算架空导线空间坐标时进行降维处理，进而计算架空导线最低点弧垂的一种架空线路弧垂快速测量方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种架空线路弧垂快速测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴获取图像，识别图像中的塔架标定点的像素坐标，识别图像中导线的像素坐标；

⑵将标定点的空间坐标和像素坐标带入矩阵变换后的三维直接线性变换DLT的数学模型中，得到变换矩阵；

⑶将变换矩阵带入矩阵变换后的三维直接线性变换DLT的数学模型中，进行降维处理，得到降维DLT数学模型；

⑷将导线的像素坐标带入降维DLT数学模型，计算出导线的空间坐标，得到导线的空间形态；

⑸对导线弧垂参数进行求解。

再有，步骤⑵所述矩阵变换后的三维直接线性变换DLT的数学模型为：

其中，X、Y、Z为空间坐标；x、y、z为像素坐标；L为变换矩阵；

再有，步骤⑵所述得到变换矩阵的过程是：

⑴设有n个标定点，矩阵变换后的三维直接线性变换DLT的数学模型为：