[发明专利]一种基于短视频的输电导线舞动检测方法

说明书

本发明公开一种基于短视频的输电导线舞动检测方法，包括：获取输电导线短视频，使用光流分析算法跟踪导线的关键点，使用傅里叶变换分析频率和幅值。本发明能够根据视频信息以及其中的导线位置推断是否发生舞动以及导线的频率和振幅信息。本发明相比基于加速度传感器的检测方法，安装便捷且具有直观性。本发明相比于其他基于视频的输电导线舞动检测方法，采用光流分析算法，更适用于导线慢舞动或静止的状态，同时，本发明采用了滤波方法，使其抗扰性更强。本发明相比于其他基于视频的输电导线舞动检测方法，可以检测任意多根输电导线，更贴合实际应用场景。

技术领域

本发明公开一种基于输电导线的视频数据来检测导线舞动频率和幅值的方法，属于输电线路智能运检的技术领域。

背景技术

随着我国居民和企业对电力资源需求的不断增长，对其稳定性的要求也越来越高。由于我国冬季气候普遍寒冷，尤其是东北地区平均气温仅为零下10摄氏度，在降水等天气的影响下会导致导线覆冰情况的发生。而一旦导线上覆盖了一定厚度的冰层，在风力影响下便会发生舞动现象。导线舞动对输电线路的损害极大。由于导线覆冰，其重量就已接近导线本身和铁架塔的承受极限，一旦发生舞动，在力的作用下导线将不停地相互碰撞发生短路引起线路跳闸并造成大范围停电，给居民和企业造成不便或经济损失。在严重情况下，由于导线相互拉扯超过承受极限引起铁架塔和导线本身损坏，在导致长时间停电的同时还需支出高昂的维修成本，造成极大的经济损失。由此可见，能够及时在导线舞动发生时发出预警，对输电线路的稳定运行意义重大。

现有的技术领域中，针对导线舞动提出的检测手段和方案主要有以下两种：

第一种方案为输电导线安装加速度传感器以检测导线是否发生舞动。

例如中国专利文献CN112197858A公开一种适用于特高压导线的舞动检测仪，采用MEMS加速度传感器提高了数据采集精度；提高了数据安全性；系统具有超低功耗；可以保持舞动检测仪的低功耗；舞动检测仪数据采集精度高；该舞动检测仪现场安装方便。

中国专利文献CN109886396A公开提供了一种输电线路舞动在线预测系统及方法。其中，一种输电线路舞动在线预测系统，包括：舞动采集单元，其被配置为采集输电线路的舞动信息和覆冰厚度；获取当前舞动信息、覆冰厚度和气象信息，并输入至训练完成的输电线路舞动模型中，输出输电线路预测舞动轨迹；计算置信度确定舞动预警等级，按照等级发布线路舞动预警。该专利文献利用所述第一处理器与九轴传感器相连，所述九轴传感器集成了三轴加速度计、三轴磁力计和三轴陀螺仪；所述九轴传感器用于采集输电线路的舞动信息。

上述第一种方法虽然原理简单，灵敏度高且较为精确，但缺点是导线周围的交变电磁场、温度漂移和零度漂移等因素会严重影响加速度传感器的性能，需要克服这些不利因素；而且，基于加速度传感器的检测装置需要安装在导线上，需要整条线路停电安装，不仅成本极高而且较为危险，不利于大范围部署推广。

第二种方案为输电导线安装视频监控设备并通过图像处理的方法检测导线是否舞动并计算舞动的幅值和频率。

例如中国专利CN102155933A公开了一种基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法，通过对摄像机在线采集的输电线路导线舞动的视频和图像进行处理，得到符合光流场运算的输电导线图像，利用金字塔光流场算法计算出导线上像素点的光流速度值，再通过摄像机选定，计算出导线舞动的实际位移。本发明基于视频差异分析的输电线路导线舞动测量方法。

中国专利文献CN107742307A公开了基于改进帧差法的输电线路舞动特征提取及参数分析方法，通过图像灰度化处理，均值滤波处理，改进帧差法处理，曲线拟合及参数分析完成输电线路舞动状况在线监测。本发明根据输电线在较短区间内近似直线的特征，利用线型特征模版对图像进行均值滤波处理和改进帧差处理，能够较好的去除噪声且保留输电线轮廓。通过分析拟合曲线的极值点来计算输电线舞动参数，方法简单，计算速度快，抗干扰能力强。