[发明专利]一种改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法

说明书

本发明公开了一种改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法，包括，利用单目摄像机获取配电网架空线路图像；根据机器视觉策略对所述配电网架空线路图像进行预处理；应用机器视觉与机器学习算法对预处理后的所述配电网架空线路图像进行导线边缘定位；计算架空线路覆冰厚度并输出监测结果。本发明方法能在准确定位架空线路位置，并在此基础上判断其覆冰状态，识别精度高，满足工程实际需要，能帮助电力部门及时发现潜在的冰雪灾害风险，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及配电网关键设备管理与运行维护的技术领域，尤其涉及一种改 进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法。

背景技术

随着经济的发展，电力系统的电网结构越来越坚强，人们生产生 活用电得到了重要的保障，人们对电能质量的要求也越来越高。与此 同时，电网也在遭受各种自然灾害的侵袭和困扰，尤其是整个配电网。 在众多自然灾害中，冰灾尤为常见和普遍，是配电网和大电网中最常 见、最具威胁性的灾害之一。冰灾发生后，配网轻则发生冰闪，重则 发生断线、倒杆等问题，更严重会引起大面积停电，造成巨大的经济 损失和不良的社会影响。因此，对配电网架空线路的覆冰厚度监测尤 为重要。

在配电网架空线路覆冰厚度监测的相关研究中，黄新波等人提出 了一种基于遗传算法和模糊逻辑融合的架空线路覆冰厚度监测方法， 通过对历史覆冰监测数据的统计，建立了覆冰预测模型，利用遗传算 法对模型参数进行优化，并用预测模型计算出覆冰厚度。但是，该模 型可能会导致过度学习和局部极小值问题，冰厚判别精度不高，且需 要从多个覆冰监测终端获取大量的历史数据，应用比较复杂。王小朋 等人提出了一种基于图像法的架空线路覆冰厚度监测方法，通过安装 在基塔上的摄像机来获取线路覆冰图像，利用小波变换检测线路覆冰 边缘，通过比较覆冰前后的等值线路计算线路覆冰厚度。但是该方法 在应用过程中，如果出现重覆冰情况时，可能发生覆冰遮挡相机镜头 无法采集图像的情况。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较 佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或 省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略 不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测 方法，能够解决恶劣环境下无法准确辨识配电网架空线路覆冰厚度的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：改进K均值聚类的配电 网架空线路覆冰厚度监测方法，其特征在于：包括，利用单目摄像机获取配电 网架空线路图像；根据机器视觉策略对所述配电网架空线路图像进行预处理； 应用机器视觉与机器学习算法对预处理后的所述配电网架空线路图像进行导 线边缘定位；计算架空线路覆冰厚度并输出监测结果。

作为本发明所述的改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法 的一种优选方案，其中：所述预处理包括，图像滤波、形态学操作、灰化 度、增强对比度和图像去噪。

作为本发明所述的改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法 的一种优选方案，其中：所述导线边缘定位包括，通过直线段检测获取的 导线边缘直线段大致确定导线的边缘位置；利用改进K均值聚类算 法对所述导线边缘直线段进行划分；通过拟合的方式得到光滑的导线 边缘。

作为本发明所述的改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法 的一种优选方案，其中：计算所述架空线路覆冰厚度包括，根据定位后的导线 判断架空线路的覆冰状态；由于覆冰前后导线宽度存在差异，分别计 算覆冰前后导线宽度值，以覆冰前后导线宽度值的差值为判据；计算 出导线的实时宽度W₁，再减去无冰导线的直径W₂，即为当前冰层厚 度。

作为本发明所述的改进K均值聚类的配电网架空线路覆冰厚度监测方法 的一种优选方案，其中：所述监测结果包括，覆冰状态、冰层厚度、误差 和耗时时长。