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基于图像处理的电力线弧垂计算方法研究

作　者: 文瑶
导　师: 高强
学　校: 华北电力大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 电力巡线弧垂计算悬链线图像处理部分段图像
分类号: TM726.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

输电线路弧垂是线路设计和运行维护的主要指标之一,弧垂的大小直接影响到线路的安全稳定运行。在架空电力线路巡检工作中,为了实时便捷的计算电力线弧垂,本文从图像处理角度提出一种弧垂计算的新方法。研究了均匀荷载孤立档电力线的悬垂力学状态,推导了架空电力线的悬链线方程和正、斜抛物线方程,并对它们在弧垂计算和巡线图像中的应用范围进行了讨论。悬链线方程是表示导线状态的准确方程,通过提取图像中悬链曲线的参数可以进行导线的弧垂等力学计算。研究了电力线在数字图像中的特点,通过比较得出中值滤波和Canny算子是适合电力线图像平滑处理和边缘检测的算法。研究了DLT空间平面校正方法,通过对斜视图像的校正,使其相当于从物体正上方或者正前方拍摄得到的图像,说明了其在电力巡线图像校正中的应用。当不可伸长的柔索仅承受沿索均布载和若干的集中载时,其必为水平悬链线的一部分,可以称为“悬链段”。从“悬链段”微元体的平衡方程出发,推导出档距一定的架空电力线路的弧垂计算方法。可知当架空线的档距一定时,线路的悬垂状态只要一个独立的变量就可以确定下来。通过分析部分段线路的图像,提取出架空线悬垂状态的独立变量,从“悬链段”恢复出完整的水平悬链线,进而计算出档距一定的架空线路的弧垂。给出了部分段图像法弧垂计算的完整流程框图,并通过与现有方法的比较指出了其现实意义所在。对悬挂点等高线路及悬挂点不等高线路分别进行了仿真实验,实验结果表明,该方法能较好地恢复出完整线路曲线,计算出线路弧垂。本文提出的基于部分段图像分析的弧垂计算方法为架空线路巡检中的弧垂计算问题提供了一种快捷有效的手段。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 研究目的及意义  9-10
  1.2 国内外研究动态  10-12
  1.3 论文的主要工作  12-14
第2章输电线路基本理论及电力线力学状态分析  14-25
  2.1 引言  14
  2.2 架空输电线路基本理论  14-17
    2.2.1 架空输电线路基本组成  14-16
    2.2.2 输电线路有关的几个术语  16-17
  2.3 均匀荷载孤立档距的电力线力学状态分析  17-20
    2.3.1 悬链线方程  17-19
    2.3.2 平抛物线方程  19
    2.3.3 斜抛物线方程  19-20
  2.4 弧垂计算基本理论  20-23
    2.4.1 影响弧垂的因素  20-21
    2.4.2 悬挂点等高时导线弧垂的计算  21-22
    2.4.3 悬挂点不等高时导线弧垂的计算  22-23
    2.4.4 弧垂观测档的选择  23
  2.5 图像分析中的悬链线公式  23-24
  2.6 小结  24-25
第3章电力线图像特征研究及图像处理  25-39
  3.1 引言  25
  3.2 电力线图像特征研究  25-26
  3.3 图像预处理  26-28
    3.3.1 中值滤波  26-27
    3.3.2 二值化  27-28
  3.4 边缘检测  28-33
    3.4.1 边缘检测的含义  28-29
    3.4.2 经典边缘检测算子的理论分析  29-31
    3.4.3 边缘检测实例计算  31-33
  3.5 空间平面图像校正技术  33-38
    3.5.1 图像校正与测量技术  33-34
    3.5.2 DLT 直接线性变换法  34
    3.5.3 DLT 空间平面的校正与测量  34-37
    3.5.4 DLT 平面校正在电力巡线中的应用  37-38
  3.6 小结  38-39
第4章部分段图像处理的弧垂计算方法研究  39-48
  4.1 引言  39
  4.2 电力线静力解研究  39-42
    4.2.1 悬链段概念的提出  39
    4.2.2 静力解分析  39-42
  4.3 部分段图像弧垂计算方法的提出  42-45
    4.3.1 计算方法流程框图  42
    4.3.2 提取线路参数  42-43
    4.3.3 恢复完整曲线并计算弧垂  43-45
  4.4 部分段图像法与现有方法对比研究  45-47
  4.5 小结  47-48
第5章弧垂计算仿真实验研究  48-53
  5.1 引言  48
  5.2 仿真方法及计算说明  48-49
  5.3 不同状态下的弧垂仿真计算及结果  49-51
    5.3.1 悬挂点等高柔索仿真  49-50
    5.3.2 悬挂点不等高柔索仿真  50-51
  5.4 仿真结果分析及误差分析  51-52
    5.4.1 结果分析  51-52
    5.4.2 误差分析  52
  5.5 小结  52-53
第6章结论与展望  53-54
参考文献  54-57
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  57-58
致谢  58-59
详细摘要  59-67

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