一种高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法技术

一种高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，所述方法首先对紫外成像仪拍摄的绝缘子串的紫外图像进行处理，提取其最大横向光斑直径D，然后通过归一化处理，将最大横向光斑直径D修正到某统一拍摄距离d0下的光斑直径Dd0，最后将Dd0代入放电回归方程(K、L为常数)，得到放电脉冲峰值I。本发明专利技术将归一化的最大横向光斑直径作为特征量对高压绝缘子沿面放电脉冲峰值进行量化分析，不仅适用于单片绝缘子，也适用于绝缘子串，该方法消除了拍摄距离对测量结果的影响，能够为绝缘子安全状态的评估和闪络预警提供可靠信息，确保电力系统安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于紫外图像的绝缘子沿面放电脉冲峰值非接触式测量方法，属于高压

技术介绍
绝缘子的表面放电可加速绝缘介质的老化和劣化速度，同时放电也是表征绝缘子运行状态的重要征兆信号，通过对放电强度进行检测和分析，可评估放电对绝缘子的危害程度，从而对绝缘子进行安全状态评估以及闪络预警。目前工程中多采用脉冲电流法测量绝缘子的沿面放电，但该方法属于接触式的检测方法，在现场检测时需要在被检测绝缘子串安装传感器、数据采集和数据传输系统等，且每一套检测装置仅能检测到一串绝缘子的放电，设备的安装和维护工作量较大，在工程实际应用中仍然存在诸多不足。放电伴随有紫外光信号的辐射，近几年，基于日盲(240nm-280nm波段为日盲区)紫外成像的放电检测技术在电力系统中得到了较为广泛的应用。相对于传统的放电检测方法，紫外成像法具有非接触、探测灵敏度高的特性，并可以直观地显示肉眼难以观测到的放电图像，为检测绝缘子放电提供了一种新的技术手段。放电产生的脉冲电流信号与光信号两者属于不同物理信号，但由放电机理可知，两者之间又存在着紧密的联系。探索两者之间的关系，可实现放电的非接触式测量，极大地方便现场放电的监测。但采用紫外成像法测量放电强度具有以下难点：首先需要研究采用何种参数来量化分析紫外成像的检测结果；其次，绝缘子上往往存在多个放电点，而这些放电点往往相互之间存在着干扰和重叠，给放电的量化分析带来很大的困难；另外，绝缘子的串长对放电关系是否有影响目前仍未见相关的研究和报道；再次，在现场检测时，紫外成像仪的观测距离并不固定，而距离对检测到的紫外图像有着非常明显的影响，因而还有必要研究紫外图像随距离的变化特性。目前有部分文献研究了绝缘子表面的电晕放电与紫外光斑面积之间的关系，但相关的研究以单片绝缘子作为研究对象，仅涉及一个放电点，而工程实际中，更多的是绝缘子串，由多片绝缘子所构成，因而存在多个放电点，且放电点之间往往还存在着重叠现象，传统的光斑面积法和光子数法对于这类问题无能为力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，以便对绝缘子进行安全状态评估以及闪络预警，确保电力系统安全稳定运行。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，所述方法首先对紫外成像仪拍摄的绝缘子串的紫外图像进行处理，提取其最大横向光斑直径D，所述横向光斑是指放电紫外图像在与绝缘子串相垂直方向上的像素点的个数；然后通过归一化处理，将最大横向光斑直径D修正到某统一拍摄距离d0下的光斑直径Dd0，最后将Dd0代入放电回归方程I＝K·Dd0+L，得到放电脉冲峰值I；式中K、L为常数。上述高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，所述统一拍摄距离d0选定为14米，放电回归方程为I＝0.873Dd0-74.03。上述高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，将绝缘子串图像的最大横向光斑直径D修正到拍摄距离为14米时的光斑直径D14时，所采用的归一化函数表达式为：D14＝0.088·D·d0.921其中，d为拍摄距离。上述高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，对绝缘子串的紫外图像进行处理的具体步骤如下：a.图像灰度化将紫外成像仪输出的原始RGB彩色图像转换为灰度图像，其灰度变换的公式如下：Y＝0.299R+0.587G+0.114B其中Y为灰度值，其范围为0-255；R、G、B分别为原始彩色图像的红、绿、蓝三个颜色的分量值；b.图像分割采用阈值分割算法将灰度图像变换为二值图像，其算法为： g ( x , y ) = 255 f ( x , y ) ≥ T 0 f ( x , y ) < T ; ]]>式中，T为像素点灰度值的阈值；g(x,y)为二值化后的灰度值；f(x,y)为二值化前的灰度值；c.数学形态学滤波采用数学形态学的开启、闭合运算构成级联滤波器对图像进行滤波处理，其运算定义如下： A · B = ( A ⊕ B ) Θ B ; ]]>其中A为待处理的图像，B为结构元素，符号Θ和分别代表腐蚀和膨胀运算，符号ο和·分别表示开运算和闭运算；d.小区域面积消除首先对图像中各个白色的连通区域进行标记，将每个连通区域内的像素点赋予相同的标签值；然后统计各连通区域内所包含的像素点的个数；再将各连通区域所包含的像素点的个数与设定的面积阈值进行比较，大于面积阈值的区域内的各像素值保持不变，而小于面积阈值的区域内各像素值设置为0(置黑)；e.依次统计该图像矩阵每一行所包含的像素为“1”的个数，提取所统计数据的最大值，得到该绝缘子串的沿面放电的最大横向光斑直径D。本专利技术将归一化的最大横向光斑直径作为特征量，建立了最大横向光斑直径与传统的电脉冲信号峰值之间的关系，可在不接触绝缘子本体的情况下，对高压绝缘子沿面放电脉冲峰值进行量化分析，不仅适用于单片绝缘子，也适用于绝缘子串，克服了传统的光子数和光斑面积参数难以对绝缘子串放电进行量化分析的难题，该方法还消除了拍摄距离对测量结果的影响，本专利技术能够为后续绝缘子的安全状态评估、闪络预警以及污秽严重程度评估提供可靠信息，确保电力系统安全稳定运行。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是试验系统的接线图；图2是单片绝缘子不同放电阶段典型紫外图像和电信号波形；图3是3片绝缘子不同放电阶段的紫外图像；图4是7片绝缘子不同放电阶段的紫外图像；图5是绝缘子串上的相邻光斑重叠示意图；图6是图像预处理流程；图7是紫外图像处理效果；图8是绝缘子光斑的投影曲线；图9是电晕和火花放电的脉冲峰值选择方法；图10是不同串长绝缘子的紫外图像参数与电信号的关系；图11是拟合函数的k值随绝缘子片数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，其特征是，所述方法首先对紫外成像仪拍摄的绝缘子串的紫外图像进行处理，提取其最大横向光斑直径D，所述横向光斑是指放电紫外图像在与绝缘子串相垂直方向上的像素点的个数；然后通过归一化处理，将最大横向光斑直径D修正到某统一拍摄距离d0下的光斑直径Dd0，最后将Dd0代入放电回归方程I＝K·Dd0+L(K、L为常数)，得到放电脉冲峰值I。

【技术特征摘要】
1.一种高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，其特征是，所述方法首先对紫外成像仪拍摄的绝缘子串的紫外图像进行处理，提取其最大横向光斑直径D，所述横向光斑是指放电紫外图像在与绝缘子串相垂直方向上的像素点的个数；然后通过归一化处理，将最大横向光斑直径D修正到某统一拍摄距离d0下的光斑直径Dd0，最后将Dd0代入放电回归方程I＝K·Dd0+L(K、L为常数)，得到放电脉冲峰值I。2.根据权利要求1所述的一种高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，其特征是，所述统一拍摄距离d0选定为14米，放电回归方程为I＝0.873Dd0-74.03。3.根据权利要求1或2的一种高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，其特征是，绝缘子串图像的最大横向光斑直径D修正到拍摄距离为14米时的光斑直径D14时，所采用的归一化函数表达式为：D14＝0.088·D·d0.921其中，d为拍摄距离。4.根据权利要求3述的一种高压绝缘子沿面放电脉冲峰值的非接触式测量方法，其特征是，绝缘子串的紫外图像进行处理的具体步骤如下：a.图像灰度化将紫外成像仪输出的原始RGB彩色图像转换为灰度图像，其灰度变换的公式如下：Y＝0.299R+0.587G+0.114B其中Y为灰度值，其范围为0-255；R、G、B分别为原始彩色图像的红、绿、蓝三个颜色的分量值；b.图像分割采用阈值分割算法将灰度图像变换为二值图像，其算法为： g ( x , y ) = 255 f ( x , y ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜辉，詹振宇，谢志新，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13