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输电线路覆冰远程监测与信息处理

作　者: 麻赛军
导　师: 段其昌
学　校: 重庆大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 线路覆冰覆冰监测覆冰厚度计算图像分割水平集算法
分类号: P429
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 179次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

输电线路是电能传输的重要电力设施,由导线、绝缘子、杆塔、线路金具等构成,其安全稳定运行不仅关系到国民经济发展,而且维系着社会安全稳定。然而输电线路常年暴露于野外,容易遭受自然因素的破坏,其中导线覆冰是影响输电线路安全的主要因素之一,覆冰引起的导线过载和导线舞动可能导致相间闪络、金具损坏、跳闸停电、倒杆(塔)、导线折断等事故,严重威胁电网安全运行。输电线路早期的覆冰发现和覆冰预测变得十分重要。覆冰监测系统主要由覆冰监测装置和上层管理系统两部分组成。本文对输电线路覆冰远程监测系统进行了总体方案设计,研究了以GPRS等无线网络为基础的系统总体构架,并对数据传输方式和软件功能模块做了详细设计。重点对覆冰上层管理系统覆冰信息处理方法进行了分析与研究,以采集到的覆冰图片和气象信息为研究对象,研究了覆冰预测模型和覆冰频率分析方法,提出了一种基于图像分割技术的导线覆冰厚度计算方法,采用改进的基于混合能量泛函模型的水平集算法分割覆冰图像边缘轮廓,并计算覆冰图像增加的像素面积,通过比对导线固有像素面积和导线直径,最终换算得到覆冰厚度和等效的覆冰荷载。通过计算一定时间内覆冰厚度的差值得出覆冰增长的趋势与速率,综合判断覆冰现状与严重程度,在灾害发生前做出预警,并对覆冰发展趋势进行预测。本文最后研究了覆冰监测上层管理系统的具体实现方法,包括覆冰数据库设计和功能模块的实现。并以历年厚度极大值为基础,实现了覆冰频率分析,得到覆冰厚度设计值。以采集到覆冰图片和气象信息为基础,实现了基于覆冰预测模型的厚度计算,重点对基于图像分割技术的覆冰厚度计算方法进行了仿真与计算分析,通过与实际测量数据的对比得出,本文图像分割算法能准确、快速的提取覆冰边缘轮廓,覆冰厚度计算结果接近实际值,能正确反映实际覆冰状况。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题研究背景、目的及意义  8-10
  1.2 覆冰监测国内外研究现状  10-11
  1.3 覆冰厚度计算国内外研究现状  11-12
  1.4 论文的研究内容  12-13
2 输电线路覆冰相关理论  13-25
  2.1 覆冰的成因、过程和分类  13-15
    2.1.1 影响输电线路覆冰的气象因素  13-14
    2.1.2 覆冰的形成过程  14-15
    2.1.3 输电线路覆冰分类  15
  2.2 覆冰预测模型  15-19
    2.2.1 雨淞覆冰模型  15-18
    2.2.2 雾淞覆冰模型  18-19
  2.3 覆冰频率分析  19-24
    2.3.1 覆冰样本及其选取方法  19-20
    2.3.2 覆冰极值分布类型  20-23
    2.3.3 各类分布的拟合优度检验  23
    2.3.4 极值设计的危险率  23-24
  2.4 小结  24-25
3 覆冰监测系统总体方案设计  25-33
  3.1 总体方案设计  25-27
    3.1.1 软件架构选择  25
    3.1.2 系统组网分析与选型  25-26
    3.1.3 系统总体结构  26-27
  3.2 系统硬件总体方案概述  27-28
  3.3 上层管理系统软件总体方案设计  28-31
    3.3.1 功能模块划分  28-30
    3.3.2 无线数据传输的实现  30-31
  3.4 监测装置安装方式  31-32
  3.5 小结  32-33
4 基于图像分割技术的导线覆冰厚度计算方法  33-44
  4.1 导线覆冰厚度计算原理  33-34
  4.2 图像分割技术  34-43
    4.2.1 水平集原理介绍  34-36
    4.2.2 变分水平集算法  36-38
    4.2.3 无需重新初始化水平集算法  38-39
    4.2.4 基于混合能量泛函模型水平集算法  39-41
    4.2.5 算法性能及分析  41-43
  4.3 覆冰图片像素计算  43
  4.4 小结  43-44
5 上层管理系统实现与应用仿真  44-60
  5.1 数据库与功能模块实现  44-50
    5.1.1 软件开发平台  44
    5.1.2 覆冰数据库  44-46
    5.1.3 部分功能模块实现  46-50
  5.2 覆冰厚度计算  50-57
    5.2.1 导线覆冰厚度的实际测量方法  50-51
    5.2.2 基于覆冰预测模型的覆冰厚度计算  51-54
    5.2.3 基于图像分割技术的覆冰厚度计算  54-57
  5.3 覆冰频率分析  57-59
  5.4 小结  59-60
6 结论与展望  60-62
  6.1 结论  60-61
  6.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
附录：A 作者在攻读学位期间发表的论文目录  66-67

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