Разработка новых методов оценки технического состояния линий электропередач с применением цифровой обработки изображений

Важную роль в удовлетворении высокого качества жизни населения и современной промышленности играет надежность электроснабжения и обеспечение бесперебойной доставки электричества. В результате большого количества аварийных отказов элементов, обусловленных внешними факторами, информация о техническом состоянии элементов в режиме реального времени не используется диспетчерскими центрами. Данные условия вызывают затруднения при оценке надежности линий электропередачи и своевременного устранения развивающихся дефектов, влекущих за собой большие потери при передаче, а также являющихся причиной обрывов проводов и их разрушения.

При рассмотрении для оценки поверхности проводов линий электропередач цифровой фотографии или иного растрового изображения известно, что оно представляет собой массив чисел, зафиксированных сенсорами уровней яркости, в двумерной плоскости. Поскольку с математической точки зрения тонкая линза выполняет преобразование Фурье изображений размещенных в фокальных плоскостях, можно создать алгоритмы обработки изображений, являющихся аналогами обработки изображений классической оптической системой. Предложен алгоритм автоматической обработки растровой электронной микроскопии изображений, направленный на выявление и описание поверхностных дефектов проводов линий электропередач, реализованный на языке программирования Python. В рамках алгоритма предлагается использовать процедуру преобразования Фурье для устранения градиента яркости изображения и подавления высокочастотного шума на изображении путем применения двумерного полосового фильтра. Определены необходимость и параметры нормализации динамического диапазона отфильтрованного изображения. Определены параметры бинаризации нормализованного изображения. Предложена количественная оценка степени дефектности исследуемой поверхности проволоки. Предложена количественная оценка степени вытянутости дефектов на поверхности исследуемой проволоки.

1. Модель собственных гармонических колебаний провода для задач мониторинга состояния воздушных линий электропередачи / Д. А. Ярославский, В. В. Нгуен, М. Ф. Садыков [и др.] // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики 2020; 22 (3): 97 – 106.

2. Дистанционные методы обследования линий электропередач / М. С. Полуянова, Д. С. Соколов, Л. В. Боева, Г. Ю. Киселев // Молодой ученый 2017; 22 (156): 68 – 70.

3. Power Line Systems – Computer Aided Design and Draft [Электронный ресурс]. Режим доступа: powerlinesystems.com/plscadd (дата обращения: 5.12.2022).

4. Егоров О. А. Дистанционные методы обследования линий электропередач // Актуальные вопросы в науке и практике : Сборник статей по материалам VIII международной научно-практической конференции. В 3-х частях, Самара, 15 мая 2018 года. – Самара: Общество с ограниченной ответственностью Дендра 2018;: 74 – 77.

5. Спиридонов Д. И., Щепкин С. А. Причины возникновения мест повреждений на воздушных линиях электропередач и дистанционные методы их устранения // Проблемы и перспективы развития электроэнергетики и электротехники: Материалы III Всероссийской научно-практической конференции, Казань, 17 – 18 марта 2021 года. – Казань: Казанский государственный энергетический университет 2021;: 96 – 99.

6. Белянина Р. К. Дистанционный метод определения мест повреждения воздушных линий электропередачи // Тинчуринские чтения: Тезисы докладов XIII молодежной научной конференции: В 3-х томах, Казань, 24 – 27 апреля 2018 года / Под общей редакцией Э. Ю. Абдуллазянова. – Казань: Казанский государственный энергетический университет 2018;: 27 – 29.

7. Бикбулатова Г. Г., Морозова А. А., Литвинов А. В. Применение ГИС и методов дистанционного зондирования для мониторинга линий электропередач // Актуальные проблемы геодезии, землеустройства и кадастра: Сборник материалов III региональной научно-практической конференции, Омск, 30 марта 2021 года. – Омск: Омский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина 2021;: 18 – 22.

8. Modification of the structural, microstructural, and elastoplastic properties of aluminum wires after operation / A. A. Levin, M. V. Narykova, A. I. Lihachev [et al.] // Metals 2021; 11(12).

9. Brettschneider S., Fofana I. Evolution of Countermeasures against Atmospheric Icing of Power. Energies 2021; 14: 6291.

10. Electrical reliability simulation based on analysis of fatigue strength of overhead line wires / V. G. Kul'kov, M. M. Sultanov, V. N. Kuryanov, D. Sh. Norov // Proceedings of the 3rd 2021 International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2021: 3, Moscow, 11 – 13 марта 2021 года. – Moscow 2021;: 9388090.

11. Татарников Д. А. Мониторинг состояния воздушных линий электропередачи дистанционными методами // Географическое изучение территориальных систем: Сборник материалов XV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, Пермь, 11 – 12 мая 2021 года / Под редакцией А. А. Сафаряна. – Пермь: Пермский государственный национальный исследовательский университет 2021;: 341 – 343.

12. Нгуен В. В. Инклинометрические методы обследования состояния воздушных линий электропередачи // Тинчуринские чтения – 2020 "Энергетика и цифровая трансформация": Материалы Международной молодежной научной конференции. В 3-х томах, Казань, 28 – 29 апреля 2020 года. – Казань: Казанский государственный энергетический университет 2020;: 260 – 263.