基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法技术

本发明专利技术涉及一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：提取红外图像和紫外图像轮廓；进行基于轮廓信息的图像配准，获得最佳仿射变换参数；利用最佳仿射变换参数进行紫外图像变换，提取变换后的紫外图像的紫外光斑轮廓图和紫外灰度图像，进行红外图像与紫外图像的融合；从融合后图像中提取最大温升和局部放电特征，同时构建模糊逻辑推理系统，进行外绝缘故障诊断。与现有技术相比，本发明专利技术具有降低信息冗余度、图像更直观、提高检测准确率、算法稳定、信息保留度高和适用性强等优点。

Fault diagnosis method of high voltage insulation based on temperature rise and partial discharge characteristics of heterogenous images

【技术实现步骤摘要】
基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法
本专利技术涉及电气设备故障检测与诊断，尤其是涉及一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法。
技术介绍
电气设备的可靠性是影响电力系统经济、安全和稳定运行的重要因素。外绝缘故障在我国电网设备故障中一直占有很高的比重，包括外绝缘污秽、老化、缺损、异物等缺陷导致的故障。外绝缘故障具有重合闸不易、停电时间长的特点，不仅造成巨大的经济损失，同时也对人民生活和社会稳定造成不利影响。在外绝缘设备故障检测与诊断领域，红外图像检测、紫外图像检测等非接触式检测方法凭借着成本低、速度快、不停电检修等特点，得到了越来越广泛地应用。由于外绝缘设备故障经常伴有温度升高、局部放电等现象，所以运用红外图像可通过测量外绝缘设备温升分布，检测设备异常温升，判断设备故障程度；运用紫外图像可通过检测外绝缘设备局部放电，捕捉放电特征信息，判断设备故障程度。但由于单一检测系统仅根据片面参数信息作出推断，常常造成外绝缘故障的误诊及漏诊。为此，将外绝缘设备的红外和紫外图像进行融合，将两类图像的有效特征集成于一张图像，不仅能降低信息冗余度，也有利于对外绝缘故障的全面准确判断。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：S1：提取红外图像和紫外图像轮廓；S2：进行基于轮廓信息的图像配准，获得最佳仿射变换参数；S3：利用最佳仿射变换参数进行紫外图像变换，提取变换后的紫外图像的紫外光斑轮廓图和紫外灰度图像，进行红外图像与紫外图像的融合；S4：从融合后图像中提取最大温升和局部放电特征，同时构建模糊逻辑推理系统，进行外绝缘故障诊断。优选地，步骤S1包括以下步骤：S101、分别对红外和紫外图像进行预处理操作，得到红外图像轮廓图和紫外图像轮廓图；S102、对紫外图像进行阈值分割和边缘提取，提取紫外光斑轮廓图，利用紫外图像轮廓图和紫外光斑轮廓图得到滤除紫外光斑轮廓的紫外图像轮廓图。优选地，所述的预处理操作包括灰度化、图像去噪和边缘提取操作。优选地，步骤S2具体为：对红外图像轮廓图和滤除紫外光斑轮廓的紫外图像轮廓图进行最佳仿射变换搜索，得到最优仿射变换参数。优选地，进行最佳仿射变换搜索具体为：对红外图像轮廓图和本次仿射变换后的紫外图像轮廓图进行平均最近距离计算，并将计算结果作为图像配准度，判断图像配准度是否达到预设值，若未达到则继续进行最佳仿射变换搜索，否则结束最佳仿射变换搜索。优选地，步骤S2中对红外图像轮廓图和滤除紫外光斑轮廓的紫外图像轮廓图进行基于遗传算法的最佳仿射变换搜索，得到最优仿射变换参数。优选地，步骤S3中的进行红外图像与紫外图像的融合利用下式进行：其中，Iinf为红外图像的RGB像素值，I为融合后的RGB像素值，B(x,y)为紫外光斑轮廓图上坐标为(x,y)的像素点灰度值，G(x,y)为紫外灰度图像上坐标为(x,y)的像素点灰度值，Gthresh为紫外图像的灰度阈值。优选地，所述的模糊逻辑推理系统输入为最大温升、视在放电量和环境湿度，输出为外绝缘设备健康指数。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1.降低信息冗余度，图像更直观：本专利技术将外绝缘设备的红外与紫外图像进行融合，将两类图像的有效特征集成于一张图像，大幅地降低信息冗余度，也有利于对外绝缘设备故障的全面准确判断；2.提高检测准确率：本专利技术通过提取融合后图像的温升和放电两方面特征，建立数学模型实现了外绝缘设备故障精确诊断，提高了检测准确率；3.本专利技术算法稳定，信息保留度高，可靠性强：对于拍摄角度和图像大小相差不大的红外和紫外图像都能进行准确的融合；4.本专利技术适用性强：不仅适用于外绝缘设备故障检测，还能运用于变压器、避雷器、金具等具有温升和放电两方面特征的电气设备故障检测。附图说明图1为本专利技术方法的流程图；图2为本专利技术方法的遗传算法流程图；图3为本专利技术举例的绝缘子的红外图像；图4为本专利技术举例的绝缘子的紫外图像；图5为本专利技术举例的绝缘子的红外轮廓图；图6为本专利技术举例的绝缘子的紫外图像轮廓图；图7为本专利技术举例的绝缘子的红外和紫外图像轮廓图配准后效果图；图8为本专利技术举例的绝缘子的红外和紫外图像融合效果图；图9为本专利技术建立的模糊推理模型示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例本专利技术涉及基于异源图像温升与局部放电特征的高电压外绝缘故障诊断方法，通过对同一外绝缘设备的红外图像和紫外图像进行基于轮廓信息的图像配准，将两种图像的有效特征进行结合，融合为一张包含红外和紫外两方面图像信息的二维图像，并根据融合后图像的温升和放电特征，建立模糊推理系统对外绝缘设备进行全面的故障诊断。一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法，方法包括以下步骤：S1：提取红外图像和紫外图像轮廓；S2：进行基于轮廓信息的图像配准，获得最佳仿射变换参数；S3：利用最佳仿射变换参数进行紫外图像变换，提取变换后的紫外图像的紫外光斑轮廓图和紫外灰度图像，进行红外图像与紫外图像的融合；S4：从融合后图像中提取最大温升和局部放电特征，同时构建模糊逻辑推理系统，进行外绝缘故障诊断。步骤S1包括以下步骤：S101、分别对红外和紫外图像进行预处理操作，得到红外图像轮廓图和紫外图像轮廓图；S102、对紫外图像进行阈值分割和边缘提取，提取紫外光斑轮廓图，将紫外图像轮廓图与紫外光斑轮廓图做差，得到滤除紫外光斑轮廓的紫外图像轮廓图。所述的预处理操作包括灰度化、图像去噪和边缘提取操作。步骤S2具体为：对红外图像轮廓图和滤除紫外光斑轮廓的紫外图像轮廓图进行最佳仿射变换搜索，得到最优仿射变换参数。进行最佳仿射变换搜索具体为：对红外图像轮廓图和本次仿射变换后的紫外图像轮廓图进行平均最近距离计算，并将计算结果作为图像配准度，判断图像配准度是否达到预设值，若未达到则继续进行最佳仿射变换搜索，否则结束最佳仿射变换搜索。步骤S2中对红外图像轮廓图和滤除紫外光斑轮廓的紫外图像轮廓图进行基于遗传算法的最佳仿射变换搜索，得到最优仿射变换参数。步骤S3中的进行红外图像与紫外图像的融合利用下式进行：其中，Iinf为红外图像的RGB像素值，I为融合后的RGB像素值，B(x,y)为紫外光斑轮廓图上坐标为(x,y)的像素点灰度值，G(x,y)为紫外灰度图像上坐标为(x,y)的像素点灰度值，Gthresh为紫外图像的灰度阈值，一般设置为250。所述的模糊逻辑推理系统输入为最大温升、视在放电量和环境湿度，输出为外绝缘设备健康指数。如图1所示，基于异源图像温升与局部放电特征的高电压外绝缘故障诊断方法，通过对同一外绝缘设备的红外图像1和紫外图像2进行轮廓提取，并通过算法实现基于轮廓信息的图像配准5，将两种图像融合为一张包含红外和紫外两方面图像信息的二维图像，并根据融合后图像的温升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：S1：提取红外图像和紫外图像轮廓；S2：进行基于轮廓信息的图像配准，获得最佳仿射变换参数；S3：利用最佳仿射变换参数进行紫外图像变换，提取变换后的紫外图像的紫外光斑轮廓图和紫外灰度图像，进行红外图像与紫外图像的融合；S4：从融合后图像中提取最大温升和局部放电特征，同时构建模糊逻辑推理系统，进行外绝缘故障诊断。

【技术特征摘要】
2017.09.06 CN 20171079610941.一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：S1：提取红外图像和紫外图像轮廓；S2：进行基于轮廓信息的图像配准，获得最佳仿射变换参数；S3：利用最佳仿射变换参数进行紫外图像变换，提取变换后的紫外图像的紫外光斑轮廓图和紫外灰度图像，进行红外图像与紫外图像的融合；S4：从融合后图像中提取最大温升和局部放电特征，同时构建模糊逻辑推理系统，进行外绝缘故障诊断。2.根据权利要求1所述的一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：S101、分别对红外和紫外图像进行预处理操作，得到红外图像轮廓图和紫外图像轮廓图；S102、对紫外图像进行阈值分割和边缘提取，提取紫外光斑轮廓图，利用紫外图像轮廓图和紫外光斑轮廓图得到滤除紫外光斑轮廓的紫外图像轮廓图。3.根据权利要求2所述的一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法，其特征在于，所述的预处理操作包括灰度化、图像去噪和边缘提取操作。4.根据权利要求3所述的一种基于异源图像温升与局部放电特征高压绝缘故障诊断方法，其特征在于，步骤S2具体为：对红外图像轮廓图和滤除紫外光斑轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：金立军，艾建勇，马丹睿，李学文，吕利军，高凯，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31