一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法及系统，根据分断采集方法，利用图像采集设备采集整串绝缘子表面图像；通过引流装置获取绝缘子表面直流泄漏电流，将电流信号转化为电压信号；分片识别整串绝缘子表面图像的污秽等级，提取最大污秽度、最小污秽度，并进行加权折算求取平均污秽度；对获取的绝缘子表面泄漏电流数据，结合当前测量对象湿度和盐密情况，提取进行评估的特征参数，通过综合采集线路绝缘子表面图像信号与直流泄露电流信号，实现高压线路绝缘子表面污秽状态的可视化展示和污闪预警。发明专利技术的线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测系统采用分布式分层结构。

Remote monitoring method and system for remote monitoring of polluted surface of insulator on high-voltage line

The invention discloses a remote viewing system and method for telemetry insulator surface contamination condition, according to breaking collection method, collecting the whole string insulator surface image using image acquisition equipment; through the drainage device to obtain the surface of the insulator DC leakage current, current signal into a voltage signal; slice identification insulator string surface image contamination the maximum contamination level, extraction, minimum contamination, and calculate the average pollution degree weighted conversion; leakage current data acquisition on insulator surface, combined with the current measuring humidity and ESDD, extracting the characteristic parameters of assessment, through the comprehensive collection of insulator surface image signal and DC leakage current signal, realize flash warning the surface of the insulator contamination condition of high voltage line visualization and pollution. The remote monitoring system of the surface contamination of the insulators used in the circuit adopts the distributed layered structure.

【技术实现步骤摘要】
一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法及系统
本专利技术涉及一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法及系统。
技术介绍
输电线路绝缘子污秽在线监测是电力系统高电压领域的一个热门课题。通过检测运行中绝缘子污秽状态来预测污闪的发生，从而能够在发生污闪之前及时实施绝缘子表面污秽的清扫或带电水冲洗工作，这样既可以减少清扫或带电水冲洗的盲目性，减少不必要劳动，提高工作效率，而且能够降低污闪发生的几率。要检测运行中绝缘子的污秽状况，首先必须选取有效的特征量来表征绝缘子表面的污秽状况，并通过恰当的方法进行测量。随着图像处理和通信技术的发展，以及图像传感器的可靠性和经济性的进一步提高，使得基于该技术实现绝缘子表面状态的监测具有较好的可行性。监测表面泄漏电流是研究绝缘子表面绝缘状态的常规方法，工程实践已表明单独监测泄漏电流虽然普适性比较差，不具备反应污秽分布形态的能力，不能直观反应绝缘子表明爬电发展过程，但一一对应性好，理论上，泄露电流法的缺点，也是可见光图像的优势，理论上泄露电流法与可见光图像可形成很好的互补，是实现线路绝缘子污秽状态遥视遥测技术经济性比较好的解决方案。鉴于此，本项目中将综合采集线路绝缘子表面图像信号与直流泄露电流信号，通过集成优化设计，实现高压线路绝缘子表面污秽状态的可视化展示和污闪预警。输电线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测系统采用分布式分层结构，主要由线路绝缘子表面图像采集模块、表面泄露电流采集模块、信号合并单元、光伏电源和后台监控中心四部分组成，如图1所。其中后台检测中心发送采集命令后，数据合并单元将命令分别转发到图像采集模块和泄漏电流采集模块。在数据采集完成后，数据合并单元接收到图像数据和泄漏电流数据并将其预处理后打包整理，并上传至后台监测中心。监测中心软件通过数据分析实现绝缘子污秽状态诊断，在人机界面以数据、图表等形式展示。由于图像采集模块与泄漏电流采集模块均分布式地安装在各个绝缘子处，因此之间的空间距离较大，若采用传统有线传输方式则需要在现场布设大量通信线缆，十分费时费力，施工过程也可能影响电力现场原有布局，存在安全隐患。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法及系统，本专利技术通过综合采集线路绝缘子表面图像信号与直流泄露电流信号，实现高压线路绝缘子表面污秽状态的可视化展示和污闪预警。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法，包括以下步骤：(1)根据分断采集方法，利用图像采集设备采集整串绝缘子表面图像；(2)通过引流装置获取绝缘子表面直流泄漏电流，将电流信号转化为电压信号；(3)分片识别整串绝缘子表面图像的污秽等级，提取最大污秽度、最小污秽度，并进行加权折算求取平均污秽度；(4)对获取的绝缘子表面泄漏电流数据，结合当前测量对象湿度和盐密情况，提取泄漏电流最大幅值、脉冲泄漏电流间隔和泄漏电流总谐波失真作为对污秽绝缘子表面的状态进行评估的特征参数，根据特征参数初步确认绝缘子表面污秽等级；(5)将初步确认结果与图像提取污秽等级相对比，若结果一致则输出诊断结果，否则将两种方法的诊断结果与采集的绝缘子表面图像上传，进行二次判断。所述步骤(1)中，在夜晚通过人工补光的方式采集绝缘子表面图像供后续图像处理。所述步骤(2)中，通过引流装置获取绝缘子表面直流泄漏电流，通过串联的采样电阻将电流信号转化为电压信号，采样电阻另一端接入铁塔作为接地。所述步骤(3)中，平均污秽度根据每片的最大污秽度进行加权折算。所述步骤(4)中，根据对结合工程现场经验和现场实际状况，定义四个模糊子集用来表示污秽绝缘子的安全状态，分别为A级、B级、C级和D级，其中，A级指绝缘子表面无放电或有微弱放电，可安全运行；B级指绝缘子表面有零星的局部小电弧，这种状态下不会影响绝缘子的安全运行，但如果绝缘子表面污秽度或湿度继续加重，则应密切关注；C级指绝缘子表面可见持续短电弧，继续恶化有可能发生污闪，检测到此状态应及时检修；D级指绝缘子表面出现强烈主电弧，绝缘子处于临界闪络状态，在这种情况下绝缘保护装置应紧急动作。所述步骤(5)中，当泄漏电流特征值法诊断某绝缘子的安全状态处于C级或D级，此时无论是在白天或是夜间，立即启动图像数据采集，对目标绝缘子图像进行连续采集，通过图像法分析当前污秽状态，将对象绝缘子的图像上传并发出报警。一种实现上述方法的遥测系统，包括分布式检测装置、数据合并单元、通信网络和监控中心，其中，所述分布式检测装置包括分布于各个绝缘子处的图像采集器和绝缘子表面泄漏电流采集模块，数据合并单将各个图像采集器和绝缘子表面泄漏电流采集模块的数据进行整合后通过通信网络传输给监控中心，所述监控中心提取绝缘子表面图像和绝缘子表面泄漏电流数据的特征值，融合判断出污秽等级。所述图像采集器的安装角度为与水平面夹角45度。所述绝缘子表面泄漏电流采集模块包括引流装置和采样电阻，引流装置获取绝缘子表面直流泄漏电流，通过串联的采样电阻将电流信号转化为电压信号，采样电阻另一端接入铁塔作为接地。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术可保证绝缘子表面污秽严重状态能第一时间反映至后台监测中心，对污秽绝缘子闪络现象进行预警，提高系统规避风险的能力。(2)本专利技术将综合采集线路绝缘子表面图像信号与直流泄露电流信号，通过集成优化设计，实现高压线路绝缘子表面污秽状态的可视化展示和污闪预警；(3)本专利技术在采集整串绝缘子表面图像的基础上，分片识别出污秽等级，不会造成与实际情况偏差，要么偏大，要么偏小，不利用掌握总体情况。附图说明图1为线路绝缘子表面污秽遥视遥测拓扑结构示意图；图2为现场相机安装位置要求示意图；图3为表面直流泄漏电流采集原理示意图；图4为综合判断协调控制流程示意图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，输电线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测系统采用分布式分层结构，主要由线路绝缘子表面图像采集模块、表面泄露电流采集模块、信号合并单元、光伏电源和后台监控中心四部分组成。其中后台检测中心发送采集命令后，数据合并单元将命令分别转发到图像采集模块和泄漏电流采集模块。在数据采集完成后，数据合并单元接收到图像数据和泄漏电流数据并将其预处理后打包整理，并上传至后台监测中心。监测中心软件通过数据分析实现绝缘子污秽状态诊断，在人机界面以数据、图表等形式展示。由于图像采集模块与泄漏电流采集模块均分布式地安装在各个绝缘子处，因此之间的空间距离较大，若采用传统有线传输方式则需要在现场布设大量通信线缆，十分费时费力，施工过程也可能影响电力现场原有布局，存在安全隐患。鉴于此，泄漏电流采集模块采用无线通信的方式实现与信息合并单元的通信。绝缘子表面图像获取方法获取稳定高质量的绝缘子表面图像是基于图像识别技术开展绝缘子污秽状态分析的关键问题。实际线路中，污秽的分布是不均匀的，分布形态也是需要关注的，为此，掌握整串(或尽可能多)的污秽分布形态，项目中从技术经济性和保障成像质量的维度出发，建议相机安装角度为45度，采用分段采集的策略，同时为提高识别的准确性和收敛性，克服自然光线受天气状态的影响，项目中通过夜晚加人工补光的策略采集绝缘子表面图像供后续图像处理。现场安装示意如图2所示。表面直流泄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法，其特征是：包括以下步骤：(1)根据分断采集方法，利用图像采集设备采集整串绝缘子表面图像；(2)通过引流装置获取绝缘子表面直流泄漏电流，将电流信号转化为电压信号；(3)分片识别整串绝缘子表面图像的污秽等级，提取最大污秽度、最小污秽度，并进行加权折算求取平均污秽度；(4)对获取的绝缘子表面泄漏电流数据，结合当前测量对象湿度和盐密情况，提取泄漏电流最大幅值、脉冲泄漏电流间隔和泄漏电流总谐波失真作为对污秽绝缘子表面的状态进行评估的特征参数，根据特征参数初步确认绝缘子表面污秽等级；(5)将初步确认结果与图像提取污秽等级相对比，若结果一致则输出诊断结果，否则将两种方法的诊断结果与采集的绝缘子表面图像上传，进行二次判断。

【技术特征摘要】
1.一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法，其特征是：包括以下步骤：(1)根据分断采集方法，利用图像采集设备采集整串绝缘子表面图像；(2)通过引流装置获取绝缘子表面直流泄漏电流，将电流信号转化为电压信号；(3)分片识别整串绝缘子表面图像的污秽等级，提取最大污秽度、最小污秽度，并进行加权折算求取平均污秽度；(4)对获取的绝缘子表面泄漏电流数据，结合当前测量对象湿度和盐密情况，提取泄漏电流最大幅值、脉冲泄漏电流间隔和泄漏电流总谐波失真作为对污秽绝缘子表面的状态进行评估的特征参数，根据特征参数初步确认绝缘子表面污秽等级；(5)将初步确认结果与图像提取污秽等级相对比，若结果一致则输出诊断结果，否则将两种方法的诊断结果与采集的绝缘子表面图像上传，进行二次判断。2.如权利要求1所述的一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法，其特征是：所述步骤(1)中，在夜晚通过人工补光的方式采集绝缘子表面图像供后续图像处理。3.如权利要求1所述的一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法，其特征是：所述步骤(2)中，通过引流装置获取绝缘子表面直流泄漏电流，通过串联的采样电阻将电流信号转化为电压信号，采样电阻另一端接入铁塔作为接地。4.如权利要求1所述的一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法，其特征是：所述步骤(3)中，平均污秽度根据每片的最大污秽度进行加权折算。5.如权利要求1所述的一种高压线路绝缘子表面污秽状态遥视遥测方法，其特征是：所述步骤(4)中，根据对结合工程现场经验和现场实际状况，定义四个模糊子集用来表示污秽绝缘子的安全状态，分别为A...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，刘嵘，沈庆河，张洋，孙晓斌，黄振宁，沈浩，漆照，张思远，刘传彬，马国庆，沈小军，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37