Основной тенденцией развития отечественной и зарубежной энергетики является массовая «интеллектуализация» сетей электроснабжения. Отличительным признаком «умной» сети (smart grid) является непрерывный контроль состояния воздушных линий электропередачи (ВЛЭП), что продиктовано их низкой надежностью [5]. В России высокий процент повторяемости аварий на ВЛЭП объясняется эксплуатацией линий в условиях экстремального метеорологического воздействия, что вкупе со значительным физическим износом приводит к массовому обрыву проводов и падению опор в гололедный период [4]. Таким образом, создание информационно-измерительной системы (ИИС) мониторинга воздушных линий электропередачи для контроля и прогнозирования метеонагрузок является первостепенной задачей в рамках модернизации существующих систем электроснабжения до уровня «умных» сетей.
Наиболее распространенные системы диагностики ВЛЭП реализуют тензометрические методы измерений гололедно-ветровых нагрузок, по причине чего обладают высокой стоимостью и требуют сложного монтажа [1]. В этой связи выглядит перспективным реализация аналогичной информационно-измерительной системы (ИИС) на основе технологии компьютерного зрения, что подразумевает применение средств видеорегистрации положения проводов ВЛЭП в пространстве путем вычисления координат оптических мишеней, устанавливаемых на каждом линейном проводе. Таким образом, предлагаемая ИИС реализует новый метод косвенного измерения гололедноветровых нагрузок, не требующего установки тензометрических датчиков, но отличающегося высокой точностью ввиду помехоустойчивости оптического канала наблюдения.
Измерительный компонент разрабатываемой ИИС (рис. 1) включает в себя оптические мишени 1, устанавливаемые на каждом фазном проводе смежных пролетов ВЛЭП на расстоянии 50 м от опоры, соответственным образом ориентированные цифровые видеодатчики 2, снабженные широоформатными матрицами (с соотношением сторон кадра 16:9) диагональю не менее 1/3 дюйма и объективами с минимальным углом обзора 20 град., а также метеостанцию 3 с возможностью подключения к ЭВМ. Применяемые в качестве меток положения проводов мишени могут быть как активными (со светодиодной подсветкой), так и пассивными (со светоотражающим покрытием). Использование активных мишеней подразумевает дополнительную установку источников питания на каждом проводе, в то время как применение пассивных мишеней требует организации инфракрасной подсветки. Высокоточное измерение клиренса (габарита) проводов посредством видеорегистрации координат мишеней позволяет определять величину гололедной муфты на каждом отдельном проводе в двух пролетах, что немаловажно ввиду неравномерного распределения гололедной нагрузки по проводам [3] (рис. 2).