一种基于热红外成像技术对绝缘子故障在线监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于热红外成像技术对绝缘子故障在线监测方法，钢帽部分采用矩形框选点法、绝缘子串部分采用线段选点进行坐标温度转换，由绝缘子故障检测算法得出低值绝缘子特征量、零值绝缘子特征量、绝缘子积污特征量和绝缘子破损特征量四类温度参数特征量，结合环境温度、湿度和污秽状况，选用两个三层PNN概率神经网络分别对钢帽部分和绝缘子串部分进行特征级融合，给出局部信息融合判断的结果，提交给决策级进行全局决策，提高信息融合模型的精度，清晰的划分出故障和非故障，减少误判率，采用多特征量监测，并综合多种特征量数据和绝缘子故障判断模型进行故障判别，因此监测数据的可靠性得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于输变电设备运行状态检修领域，尤其是一种基于热红外成像技术对绝缘子故障在线监测方法。
技术介绍
作为一种高压绝缘控件，对固定自发电厂输电，到变电站输电，再经由各级高压母线支线等高压输电线路，最终到达各级用电单位，绝缘子串无处不见。然而，绝缘子串也作为一种常用绝缘控件，应用在外界各种恶劣环境当中，时刻经受着大自然的考验。其一，在运行过程中，绝缘子串暴露在大气污染严重的地区时，极其容易受到污秽物附着在绝缘子表面，于此最不好的结果就是使得绝缘子外围表层泄露电流剧增，造成性能受损，进而妨碍电力网络稳定工作；其二，在高强度的风雨雪冰雹或雷击等自然灾害的冲击下，经受长期的无规则抖动高压电线，使机械负荷不断地顺沿着高压线传导到绝缘子，再加上产生电弧效应并灼伤内部结构，容易对绝缘子造成侵蚀、磨损甚至表面出现横向或者纵向的裂痕，而引起的裂纹均将导致被测范围温度散布异常；其三，绝缘子串在高强度的电场作用下，由于受到高电压强电流和机械负荷的联合作用下，导致实际绝缘电阻劣化，当劣化以致导通电压小于干闪电压时，在这样的情况下就会被定义叫做“低值绝缘子”；一旦内里的导通电压数值越来越低直至完全归零后，这种情况就被叫做“零值绝缘子”。可知，如果绝缘子出现这两种劣化电阻的情况时，由于其内部击穿电压极小甚至为零，也就相当于绝缘子“短路”了，这样一旦遭受雷击天气或者发生工频闪络时，低值、零值绝缘子内部将很容易被强电流流过，进而又因焦耳热反应产生高温，以致部分悬状绝缘子的一些关键位置经受不了高温而炸碎或者严重受损，如钢帽。不能再固定高压电线而导致电线落地等严重事故。因此，以上所述两种绝缘子是最严重也是最需要预防的故障。所以，为了预防出现以上所述三种绝缘子故障，必须及时提前发现并更换劣化的绝缘子，方可保证电网的稳定运行。但又由于绝缘子经常处于工作状态，不能随便停电拆卸检修，因此既为了确保输电线路的正常运行，又不会因检测故障而造成不必要的停电损失，必须寻求一种行之有效的方法来检测绝缘子是否存在故障。目前中外对绝缘子的故障诊断技术大致可以归结为利用绝缘子的表征状态的一个或者多个特征量进行正常绝缘子和异常绝缘子的比对得出故障数据，进而判断出是何种绝缘子故障。按照发展历程来看，以下绝缘子故障检测技术均有被应用到电网绝缘子故障诊断过程中，分别有以下几种方法：微波辐射检测法根据微波段的辐射特性来检测绝缘子的污秽级别，远距离操作，但受天气温湿度、微波入射角和天线波束影响；超声波检测法根据声波在断裂层空隙的反射和波形转换规律，用于诊断开裂绝缘子，高灵敏度低成本，但受自身耦合和衰减特性，以及温度因素影响，只对开裂绝缘子有效；电波诊断法主要对问题绝缘子发出无线电波进行检测，并根据该电波的特征来判断，操作装置简易便捷，但易受干扰，且需逐个检查较耗费人力；激光多谱勒检测法检测开裂绝缘子，通过使用激光使绝缘子振动，与良好绝缘子对比检测，精度较高，但装置笨重，不好移动；电场检测法主要用来检测隔电绝缘性能，当出现导通故障时，使电场强度降低，而电场的分布曲线发生畸变，比对绝缘子位置即可找出故障位置，不易受到外界的干扰，但需爬杆进行检测，部分绝缘子伞裙位置无法检测；泄漏电流检测法根据劣质绝缘子因为出现电阻降低的问题而产生的泄露电流来检测出对应的电阻值，可以据此判断出绝缘子污秽度，而绝缘电阻还可进一步推断出是否存在低值零值绝缘子，装置精度较高，但成本昂贵，受天气因素比如温湿度影响；脉冲电流检测法经数字处理技术处理后得出脉冲幅值和频率，进而得知绝缘子运行状态，主要检测绝缘子的绝缘状况，精度较高，但操作困难；紫外成像检测法根据缺陷绝缘子在局放过程中发射的紫外线来推断绝缘子放电程度和发射位置来找出绝缘子的故障缺陷位置；红外技术测温法根据检测故障绝缘子因开裂或者绝缘电阻降低故障而产生的局部放电或者泄露电流引起局部升温异常现象，进而给出绝缘子是否存在低零值、内部或表面开裂以及污秽程度等故障诊断信息等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于热红外成像技术对绝缘子故障在线监测方法，通过热像仪检测比较温度的差异进行判断，监测细微温度变化，可以有效发现和判断隐患缺陷，方便及时消除和检修可疑故障。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种基于热红外成像技术对绝缘子故障在线监测方法，包括以下步骤：1)对绝缘子远距离架设热红外成像装置，通过热红外成像设备监测获取所述绝缘子的表面温度分布信息；2)根据绝缘子故障时的温度表面分布信息、环境温度信息，建立绝缘子故障判断模型，其中，将绝缘子故障判断分成钢帽部分和绝缘子串部分，在故障判断时，根据获取的环境温度、绝缘子表面温度分布以及温度突变特征选取点获取低值绝缘子特征量、零值绝缘子特征量、绝缘子积污特征量和绝缘子破损特征量四类温度参数特征量，如果绝缘子有区域出现超过安全值范围的数据，则通过热像信号解调后得到绝缘子的故障特征量；3)将上级融合中提取出的能反映绝缘子故障征兆的四类温度参数特征量的数值进行归一化处理，所有数据归一化到[0,1]之间的数据：得到一组可信度的输入量；4)将上述四类温度参数特征量作为PNN的输入，选用两个三层PNN概率神经网络分别对钢帽部分和绝缘子串部分进行特征级融合，经过训练后的神经网络能利用存贮在网络结构、权值和阀值中的诊断推理知识进行初步的模式分类和故障位置识别，最后给出局部信息融合判断的结果，然后提交给决策级进行全局决策；5)根据神经网络的输出，决策级的识别框架为{(A1),(A2),(A3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热红外成像技术对绝缘子故障在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对绝缘子远距离架设热红外成像装置，通过热红外成像设备监测获取所述绝缘子的表面温度分布信息；2)根据绝缘子故障时的温度表面分布信息、环境温度信息，建立绝缘子故障判断模型，其中，将绝缘子故障判断分成钢帽部分和绝缘子串部分，在故障判断时，根据获取的环境温度、绝缘子表面温度分布以及温度突变特征选取点获取低值绝缘子特征量、零值绝缘子特征量、绝缘子积污特征量和绝缘子破损特征量四类温度参数特征量，如果绝缘子有区域出现超过安全值范围的数据，则通过热像信号解调后得到绝缘子的故障特征量；3)将上级融合中提取出的能反映绝缘子故障征兆的四类温度参数特征量的数值进行归一化处理，所有数据归一化到[0,1]之间的数据：得到一组可信度的输入量；4)将上述四类温度参数特征量作为PNN的输入，选用两个三层PNN概率神经网络分别对钢帽部分和绝缘子串部分进行特征级融合，经过训练后的神经网络能利用存贮在网络结构、权值和阀值中的诊断推理知识进行初步的模式分类和故障位置识别，最后给出局部信息融合判断的结果，然后提交给决策级进行全局决策；5)根据神经网络的输出，决策级的识别框架为{(A1)，(A1)，(A1)}，在训练PNN网络样本时，神经网络的输出并不等于0或1，而是一个介于0和1之间的有理数，将每个输出作为一个独立的证据，使之成为各种状态的可信度分配，将两个子PNN的网络的输出按照钢帽部分和绝缘子串部分进行的融合计算。...

【技术特征摘要】
1.一种基于热红外成像技术对绝缘子故障在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对绝缘子远距离架设热红外成像装置，通过热红外成像设备监测获取所述绝缘子的表面温度分布信息；2)根据绝缘子故障时的温度表面分布信息、环境温度信息，建立绝缘子故障判断模型，其中，将绝缘子故障判断分成钢帽部分和绝缘子串部分，在故障判断时，根据获取的环境温度、绝缘子表面温度分布以及温度突变特征选取点获取低值绝缘子特征量、零值绝缘子特征量、绝缘子积污特征量和绝缘子破损特征量四类温度参数特征量，如果绝缘子有区域出现超过安全值范围的数据，则通过热像信号解调...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴照，周大洲，黄锐，吕俊涛，邢海文，王宁，邵晶，孙英涛，王思源，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济南供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37