基于地‑输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，包括以下步骤：针对拍摄的输电线路图像，利用双目视觉图像处理技术获取线路三维坐标；通过平面旋转将获取的线路三维坐标转化成二维坐标；构建档内杆塔等高和不等高下的架空线路悬链线模型，并求解得到线长关系式；以架空地线为参考，基于地‑输高度得到输电线线长求解关系式；利用最小二乘法结合线路二维坐标和地‑输高度拟合，求得输电线参数，完成输电线线长修正求解；利用求解得到的输电线线长，进行单端和双端行波故障定位，并对测距结果进行权重分配，得到最终的故障距离。该方法涉及数据简单，行波定位精度高，可有效提高线路运维效率。
1、架空输电线路受弧垂、环境温度、负荷电流、强风和覆冰等多种因素影响，线路长度会发生变化。目前采用故障测距的方法大多选择杆塔之间的距离，即档距作为线路长度进行求解计算。如果考虑弧垂的影响，同一档内的输电线路实际长度可能超出档距数十米，并且故障测距结果可能相差上百米，因此采用档距作为输电线线长会对测距结果带来明显误差。另外对于输电线发生故障后如何准确高效判断故障位置也是一个难以解决的问题。
2、针对输电线线长求解和故障测距，线长一般采用构建方程求解，利用输电线斜抛线或悬链线方程求解输电线线长，如文献[1]:徐欣.架空输电线路改造工程设计研究[d].山东大学,2019.中记载。此情况仅对输电线进行分析，需要求得输电线所有参数值，输电线线路可能变化其参数难以获取。
3、输电线故障测距一般采用行波故障定位完成，通过小波变换测量故障行波到达双端的时刻，利用反射波时间改进双端行波法消除波速影响进行故障测距，见文献[2]:王乐,杜凤瑾.基于小波变换的改进双端行波法故障定位研究[j].电工技术,2022,(03):34-37.中记载。该方式得到故障距离也有较大误差，而且对于不同位置的故障点误差精度不同。
4、对于输电线线长修正求解问题，可以以地线为参考，结合地-输高度距离拟合求输电线相关参数进而求得线长，完成线长修正求解后，再根据求得的线长采用单双端综合权重分配完成故障测距。
>技术实现思路1、为了准确求得输电线的线路长度并完成输电线故障测距，本专利技术提出一种基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，该方法通过双目视觉技术处理获取线路坐标求得架空地线和输电线的高度距离(地-输高度)，构建线路悬链线方程模型，通过地-输高度结合最小二乘法拟合完成输电线线长修正，并基于单双端行波故障测距分配权重值计算综合故障距离。该方法涉及数据简单，行波定位精度高，可有效提高线路运维效率。
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，包括以下步骤：
4、步骤1：针对拍摄的输电线路图像，利用双目视觉图像处理技术获取线路三维坐标；
5、步骤2：通过平面旋转将步骤1获取的线路三维坐标转化成二维坐标；
6、步骤3：构建档内杆塔等高和不等高下的架空线路悬链线模型，并求解得到线长关系式；
7、步骤4：以架空地线为参考，基于地-输高度得到输电线线长求解关系式；
8、步骤5：利用最小二乘法结合线路二维坐标和地-输高度拟合，求得输电线参数，完成输电线线长修正求解；
9、步骤6：利用步骤5求解得到的输电线线长，进行单端和双端行波故障定位，并对测距结果进行权重分配，得到最终的故障距离。
10、所述步骤1中，采用双目相机拍摄输电架空线路，得到左右双目图像，根据双目视觉图像处理技术对图像进行处理，图像处理前，通过相机标定获取相机的内外参数和畸变矩阵。
11、所述步骤1包括以下步骤：
12、s1.1：图像预处理：对左右双目图像分别进行图像去噪和图像增强处理，使用中值滤波去除图像高斯和椒盐噪声，全局直方图均衡化增强图像对比度；
13、s1.2：图像视差图：在图像预处理基础上，依次进行极线纠正、边缘检测和立体匹配操作，能够得到架空线路的双目视差图；
14、s1.3：获取三维坐标：利用双目视差深度信息结合相机标定的相关参数，得到包含坐标信息的输电线路三维点云图。
15、所述步骤2中，基于双目视觉处理得到的线路三维坐标，无法直接应用于后续的模型中，首先进行线路二维模型转化获取二维坐标：
16、记pi(xi,yi,zi)、qj(xj,yj,zj)分别输电线和架空地线上任意三维特征坐标点；xi,yi,zi为特征点pi的三维坐标；xj,yj,zj为特征点qj的三维坐标值，其中i＝0,1,2,l,n，j＝0,1,2,l,n；n代表特征点的个数。
17、记最低悬挂点为三维坐标系的原点o0(x0,y0,z0)，x0,y0,z0为最低悬挂点o0的三维坐标值。
18、双目相机光点平移至原点后的输电线和架空地线特征点分别记为pi'(xi',yi',zi')、qj'(x'j,y'j,z'j)，x'i,y'i,z'i代表平移后的三维坐标值。
19、则两个坐标点可表示为：
20、
21、利用平面旋转，将线路原来所在三维空间的二维平面旋转到z轴为0的二维坐标平面中，旋转角记为θ，原线路平面法向量旋转后的平面法向量则旋转角为：
22、
23、k表示x轴方向上的简化平面系数。
24、旋转后的输电线和地线的二维坐标分别为(x"i,y"i)、(x"j,y"j)，x"i,y"i表示旋转后输电线的二维坐标值，x"j,y"j分别表示旋转后地线的二维坐标值。
25、其中y"i＝y'i，y"j＝y'j，x"i、x"j分别为：
26、
27、所述步骤3中，考虑到同一档内杆塔存在等高和不等高的情况，分别对这两种情况下的架空线路进行模型构建：
28、(1)档内杆塔等高：
29、以线路悬挂点为原点建立架空线路的模型，对线路上一点进行受力分析，得到该点的平衡方程，依次进行微分和积分求解出线路的悬链线方程：
30、
31、其中，σ为线路最低点处轴向应力，γ为线路方向垂直向下的线路比载，l为线路档距；x为悬链线方程的横坐标值。
32、利用弧长微分和积分，得到等高杆塔架空线路的线长为：
33、
34、(2)档内杆塔不等高：
35、以线路低悬挂点为原点建立架空线路的模型，对线路上一点进行受力分析，得到该点的平衡方程，依次进行微分和积分求解出线路的悬链线方程：
36、
37、其中，h为两悬挂点之间高度差，lh＝0为档内杆塔等高时的线路长度。
38、利用弧长微分公式积分求线长，最后得到不等高杆塔架空线路的线长为：
39、
40、当高差h为0时，上述即为等高杆塔的线路长度。可见线路长度与应力σ和比载γ有关。
41、所述步骤4中，架空地线位于输电线上方，一般受外界影响变化较小，近似认为不发生变化。当不等高杆塔高差h为0时，等高杆塔线路的悬链线方程和不等高杆塔线路的悬链线方程相同，所以只针对不等高杆塔分析；
42、输电线方程记为y1(x)，架空地线方程记为y2(x)，地-输高度h为：
43、
44、其中，σ1、γ1和l1为输电线相关参数，σ1为输电线最低点处轴向应力，γ1为输电线方向垂直向下的线路比载，l1为悬挂点等高时输电线线长；c为输电线本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤1中，采用双目相机拍摄输电架空线路，得到左右双目图像，根据双目视觉图像处理技术对图像进行处理，图像处理前，通过相机标定获取相机的内外参数和畸变矩阵。
3.根据权利要求2所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤2中，首先进行线路二维模型转化获取二维坐标：
5.根据权利要求1所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤3中，考虑到同一档内杆塔存在等高和不等高的情况，分别对这两种情况下的架空线路进行模型构建：
6.根据权利要求1所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤4中，当不等高杆塔高差h为0时，等高杆塔线路的悬链线方程和不等高杆塔线路的悬链线方程相同，针对不等高杆塔分析；
7.根据权利要求6所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤5中，基于最小二乘法拟合的线长修正，具体如下：
8.根据权利要求1所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤5中，对首端单端测量、末端单端测量和双端测量得到故障距离分配权重值，然后求综合故障距离；
9.根据权利要求8所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：对每个故障点采用单双端法测得的故障距离记作一个样本，即一个样本中包括三个故障距离值；不同线路区段的故障测距精度不同，不同线路区段的首端、末端和双端故障测距权重分配也不相同，以各区段内误差最小的测距结果作为权重分配的参考值；
...
【技术特征摘要】
1.基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤1中，采用双目相机拍摄输电架空线路，得到左右双目图像，根据双目视觉图像处理技术对图像进行处理，图像处理前，通过相机标定获取相机的内外参数和畸变矩阵。
3.根据权利要求2所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤2中，首先进行线路二维模型转化获取二维坐标：
5.根据权利要求1所述基于地-输高度线长修正和测距权重分配的输电线故障测距方法，其特征在于：所述步骤3中，考虑到同一档内杆塔存在等高和不等高的情况，分别对这两种情况下的架空线路进行模型构建：
6.根据权利要求1所述基...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振兴，胡聪，刘凯，黄若钒，张小荣，王钧杰，汤昊泽，翁汉琍，谭洪，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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