یک روش مبتنی بر بینایی ماشین برای اندازه گیری فلش در خطوط برق

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 8، دوره 14، شماره 55، آذر 1402، صفحه 101-116   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

محمد جواد عبدالهی فرد^* ؛ محمد رضا مهرداد

آزمایشگاه بینایی ماشین و سنجش از دور- دانشکده مهندسی برق، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران

چکیده

در زندگی مدرن، تامین انرژی الکتریکی پایدار اهمیت ویژه­ای دارد و اختلال در این امر می­تواند خسارت­های سنگینی را به بخش­های مختلف صنعت، تجارت، حمل و نقل، بهداشت و سلامت، آموزش و مدیریت جامعه وارد کند. برای جلوگیری از اتصال کوتاه شدن شبکه به زمین لازم است مقدار فلش (افتادگی) هادی­ها در محدوده استانداردی قرار داشته باشد. روش­های موجود برای اندازه­گیری فلش اغلب نیازمند نصب دائمی تجهیزاتی مانند دوربین، گیرنده GPS (سیستم­ موقعیت­یابی جهانی) و حسگر میدان مغناطیسی روی خط و تیرها/دکل­ها یا اطراف آن‌ها هستند. روش ارائه شده در این مقاله اندازه­گیری فلش را بر مبنای تک تصویری که از هادی و تیرها/دکل­های دو طرف آن ثبت می­شود انجام می­دهد. همچنین لازم است فاصله دو انتهای هادی از دوربین به کمک یک فاصله­سنج لیزری اندازه­گیری شود. ابتدا به کمک داده­های فاصله­سنج، موقعیت دو انتهای هادی در فضای سه-بعدی به­دست می­آید. سپس از بین تمامی سهمی­هایی که از این دو نقطه عبور می­کنند، سهمی­ای که با مشاهدات تصویری و فرضیات میدانی بهترین تطابق را دارد انتخاب می­شود و بر مبنای آن مدل سه­-بعدی هادی تولید و میزان فلش محاسبه می‌شود. روش اندازه­گیری پیشنهادی بدون قطع شبکه و نزدیک شدن مخاطره­آمیز به خط و با کمک تجهیزات قابل ­حمل و ارزان قیمت قابل انجام است. ارزیابی­ روی ستاپ­های آزمایشگاهی و داده­های میدانی نشان داد که روش پیشنهادی به زاویه عکس­برداری حساس نیست، در پس زمینه‌های شلوغ عملکرد خوبی دارد و خطای متوسط آن کمتر از یک درصد مقدار فلش است.

کلیدواژه‌ها

آشکارسازی خط؛ اندازه‌گیری فلش؛ اندازه‌گیری مبتنی بر بینایی؛ نقشه برداری

مراجع

[1] C. Deng, S. Wang, Z. Huang, Z. Tan, J. Liu, "Unmanned aerial vehicles for power line inspection: a
cooperative way in platforms and communications", Journal Commun, vol. 9, no. 9, pp. 687-692, Sept. 2014 (dio:10.12720/jcm.9.9.687-692).

[2] A.T. Zengin, G. Erdemir, T.C. Akinci, S Seker, "Measurement of power line sagging using sensor data of a power line inspection robot", IEEE Access vol. 8 pp. 99198-99204, May. 2020 (doi: 10.1109/ACCE­SS.2­020­.2998154).

[3] D. Xiaoyuan, "Analytic method to calculate and characterize the sag and tension of overhead lines", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 31, no. 5, pp. 2064-2071, Jan. 2016 (doi: 10.1109/TPWRD.2015.2510318).

[4] Y. Du, Y. Liao, "Online estimation of power transmission line parameters, temperature and sag", Proceeding of the IEEE/NAPS, pp. 1-6, American, Aug. 2011 (doi: 10.1109/NAPS.2011.6024854).

[5] R.M. Hayes, A. Nourai, "Power line sag monitor", U.S. Patent, No. 6,205,867. 27 Mar. 2001.

[6] R.G. Olsen, K.S. Edwards, "A new method for real-time monitoring of high-voltage transmission-line conductor sag", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 17 no. 4, pp. 1142-1152, Oct. 2002 (doi: 10.1109/­TPWRD­.2002.804015).

[7] X. Sun, K.S. Lui, K.K.Y. Wong, W.K. Lee, Y. Hou, Q. Huang, P.W.T. Pong, "Novel application of magnetoresistive sensors for high-voltage transmission-line monitoring", IEEE Trans. on Magnetics, vol. 47 no. 10, pp. 2608-2611, Sept. 2011 (doi: 10.1109/TMAG.2011.2158085).

[8] A. Habib, Q. Huang, J. Li, Z. Zhang, "Estimation of current and sag in overhead power transmission lines with optimized magnetic field sensor array placement", IEEE Trans. on Magnetics, vol. 53 no. 5, pp. 1-10, Jan. 2017 (doi: 10.1109/TMAG.2017.2657490).

[9] C. M. Bonsu, U.F. Krekeler, G.T. Heydt, Y. Hoverson, J. Schilleci, B.L. Agrawal, "Application of the global positioning system to the measurement of overhead power transmission conductor sag", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 17, no. 1, pp. 273-278, Jan. 2002 (doi: 10.1109/61.974218).

[10] S.M. Mahajan, U.M. Singareddy, "A real-time conductor sag measurement system using a differential   GPS", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 27 no. 2, pp. 475-480, Feb. 2012 (doi: 10.1109/TP­WRD.20­11.­218­1963).

[11] M. Wydra, P. Kisala, D. Harasim, P. Kacejko, "Overhead transmission line sag estimation using a simple  optomechanical system with chirped fiber bragg gratings, Part 1: Preliminary measurements", Sensors, vol. 18 no. 1, Article Number: 309, Jan. 2018 (doi: 10.3390/s20092652).

[12] G. Sohn, Y. Jwa, H.B. Kim "Automatic powerline scene classification and reconstruction using airborne lidar data", Proceeding of the ISPRS, vol. I-3, pp. 167-172, Aug. 2012 (doi: 10.5194/isprsannals-I-3-167-2012).

[13] J. Oh, C. Lee 2, "3D power line extraction from multiple aerial images", Sensors, vol. 17, no. 10, Article Number: 2244, Sept. 2017 (doi: 10.3390/s17102244).

[14] M. Wydra, P. Kubaczynski, K. Mazur, B. Ksiezopolski, "Time-aware monitoring of overhead transmission line sag and temperature with LoRa communication", Energies, vol. 12, no. 3, Article Number: 505, Feb. 2019 (doi: 10.3390/en12030505).

[15] M.Y. Sermet, I. Demir, S. Kucuksari, "Overhead power line sag monitoring through augmented reality", Proceeding of the IEEE/NAPS, pp. 1-5, American, Sept. 2018 (doi: 10.1109/NAPS.2018.8600565).

[16] M.A. Isa, D. Sims-Waterhouse, S. Piano, R. Leach, "Volumetric error modelling of a stereo vision system for error correction in photogrammetric three-dimensional coordinate metrology", Precision Engineering, vol. 64, pp.188-199, July 2020 (10.1016/j.precisioneng.2020.04.010).

[17] H. Kim, W.Y. Kim, "Automated inspection system for rolling stock brake shoes", IEEE Trans. on Instru­mentation and Measurement, vol. 60, no. 8, pp. 2835-2847, April 2011 (doi: 10.1109/TIM­.2011­.211­911­0).

[18] S. Huang, W. Jin, M. Ye, Z. Liu, B. Yu, Y. Ying, X. Zhang, Y. Mu, "A vision based method for automated measurement of circular fiber cross-sections", Measurement, vol. 162, Article Number: 107913, Oct. 2020 (doi: 10.1016/j.measurement.2020.107913).

[19] M. Alidoust, M. Zeinali, H. Mahdavi-Nasab, "A robust edge detection method with subpixel accuracy in presence of noise", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 6, no. 24, pp. 17-26,  Jan. 2016 (in Persian) (dor: 20.1001.1.23223871.1394.6.24.2.2).

[20] V. Ghods, A. Behrad, "Road extraction and car detection from aerial image using intensity and color", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 2, no. 6, pp. 55-64, Aug. 2011 (in Persian) (dor: 20.1001.1.23223871.1390.2.6.6.2).