基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法技术

本申请公开基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法，包括拆取待测区域若干个绝缘子，测量绝缘子在不同潮湿程度下的污层电导；利用高光谱成像仪拍摄绝缘子，得到绝缘子在不同污层电导情况下的高光谱图像；对高光谱图像进行黑白校正、平滑去噪、多元散射校正；对谱线进行特征波段提取；将提取的特征波段数据作为训练数据，采用支持向量机构建绝缘子污层电导等级判别模型；获取待测污秽绝缘子的特征波段数据；根据绝缘子污层电导等级判别模型对待测绝缘子的特征波段数据进行等级判别。本申请能在输变电系统带电情况下，对现场绝缘子进行非接触的污层电导实时检测，为绝缘子的绝缘状态评估分析提供方便实时准确的绝缘子表面污层电导。

Insulator Contamination Conductivity Detection Method Based on Hyperspectral Technology

This application discloses a conductance detection method for insulator contamination layer based on Hyperspectral technology, including removing several insulators in the area to be measured to measure the conductance of insulator contamination layer under different humidity levels; taking insulators by hyperspectral imager to obtain hyperspectral images of insulators under different contamination layer conductance conditions; and performing black-white correction, smoothing denoising and multivariate dispersion for hyperspectral images. Radio calibration; feature band extraction of spectral lines; feature band data extracted as training data, using support vector machine to build insulator polluted layer conductance grade discrimination model; obtain the characteristic band data of polluted insulator to be measured; and classify the characteristic band data of insulator to be measured according to the insulator polluted layer conductance grade discrimination model. This application can detect the contaminated layer conductance of field insulators in real time when the transmission and transformation system is live, and provide convenient, real-time and accurate insulator surface contaminated layer conductance for insulator insulation state assessment and analysis.

【技术实现步骤摘要】
基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法
本申请涉及绝缘子污层电导检测
，特别涉及基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法。
技术介绍
绝缘子是电力输变电系统中重要的外绝缘设备之一。随着大气污染的加剧，绝缘子表面的积污情况也日益严重。积污但干燥的染污绝缘子与洁净的绝缘子相比，表面绝缘性能差距不大；但是当出现大雾、露水、小雨等空气湿度加大的天气情况时，绝缘子表面含水量增大，污秽吸水而湿润，染污绝缘子的绝缘性能将显著降低，从而极易发生污闪事故，造成巨大的经济损失。绝缘子的表面绝缘性能影响因素众多，和污秽成分，污秽程度，污秽潮湿度以及温度均有关系，传统的等值盐密法仅仅能测量绝缘子的污秽程度，并且测量方法繁琐。由于绝缘子的污秽程度和成分在短时间内变化很小，但是其污秽随着潮湿程度的改变，污层电导会发生较大的变化，目前公认的最能反映绝缘子绝缘状态的指标是污层电导，污层电导越大，反映此时绝缘子表面导电性越好，越容易发生污闪事故，但是由于绝缘子的特殊工作条件限制，运行中的绝缘子的污层电导很难测量。目前绝缘子污层电导的测量方法主要是在绝缘子表面安装电极，并加上恒定的电压，通过测得此时绝缘子表面电极间的电流，利用欧姆定律算得表面电导。该电压不宜过大，因为电压过大会使得绝缘子表面水分快速蒸发，污层电导测量值出现较大的误差。由于该方法需要加装特定的电路，因此很难在实际运行中的绝缘子实现，目前均为取下绝缘子在实验室中测量。由于绝缘子污层电导的测量方法操作复杂、不能在输变电系统带电的现场情况下实现，导致现有绝缘子的绝缘状态评估方法只考虑污秽程度和成分的影响，无法考虑到绝缘子实时的湿度对污层电导的影响，使得其评估得到的绝缘子的绝缘性能不准确、误差大，不能为绝缘子的设计、制造和维护提供可靠、准确的绝缘性能分析、评估依据。
技术实现思路
本申请的目的在于提供基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法，以解决现有技术评估绝缘子的绝缘性能不准确、误差大的问题。根据本申请的实施例，提供了基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法，包括：拆取待测区域输配电系统中的若干个绝缘子，测量所述绝缘子在不同潮湿程度下的污层电导；利用高光谱成像仪拍摄所述绝缘子，得到所述绝缘子在不同污层电导情况下的高光谱图像；对所述高光谱图像进行黑白校正、平滑去噪、多元散射校正，得到多元散射校正后的谱线；利用连续投影算法对所述谱线进行特征波段提取；将提取的特征波段数据作为训练数据，采用支持向量机构建绝缘子污层电导等级判别模型；获取待测污秽绝缘子的特征波段数据；根据所述绝缘子污层电导等级判别模型对所述待测绝缘子的特征波段数据进行等级判别，完成绝缘子污层电导检测。进一步地，所述测量绝缘子在不同潮湿程度下的污层电导的步骤包括：利用人工雾室加湿绝缘子，将两个平行的块状电极置于所述绝缘子的表面，电极间距为2cm，在电极两端加上320V的直流电压，利用示波器测得此时回路的电流IR，得到该绝缘子表面测量区域的污层电导G，G＝IR/320。进一步地，所述获取待测污秽绝缘子的特征波段数据的步骤包括：用高光谱成像仪对输配电系统运行中的待测绝缘子进行拍摄，得到待测绝缘子的高光谱图像；对所述待测绝缘子的高光谱图像进行黑白校正、多元散射校正、平滑去噪，提取特征波段，得到所述待测污秽绝缘子的特征波段数据。进一步地，所述黑白校正的步骤，包括：用高光谱成像仪对标准白板进行拍摄得到标准白板的反射图像W，W＝[w1,w2,w3…wn…wN]，其中，wn为标准白板的反射图像中第n个波段下的反射率；用高光谱成像仪对标准黑板进行拍摄得到标准黑板的反射图像D，D＝[d1,d2,d3…dn…dN]，dn为标准黑板的反射图像中第n个波段下的反射率；将污层电导Gi的高光谱图像记为X0i,X0i＝[x0i1,x0i2,x0i3…x0in…x0iN]，x0in为污层电导Gi的高光谱图像中第n个波段下的反射率；由下式得到表面污层电导Gi的校正后高光谱图像X’i，X’i,＝[x’i1,x’i2,x’i3…x’in…x’iN]；其中，x’in为污层电导Gi的校正后高光谱图像中第n个波段下的反射率。进一步地，所述多元散射校正的步骤，包括：根据污层电导Gi的校正后高光谱图像中第n个波段下的反射率x’in，计算出所有校正后高光谱图像中第n个波段下平均反射率将污层电导Gi的校正后高光谱图像Xi中所有波段下的反射率xi'，n与校正后高光谱图像中对应的波段下的平均反射率进行一元线性回归拟合，得到污层电导Gi的在各波段n下的反射率线性回归值关系式，计算得到多元散射校正后的谱线进一步地，所述特征波段提取包括提取442.3nm、519.4nm、672.1nm、780.3nm、811.1nm、915.5nm、1011.9nm作为特征波段。进一步地，所述采用支持向量机构建绝缘子污层电导等级判别模型的步骤，包括：采用径向基核函数对支持向量机进行建模，得到绝缘子污层电导等级判别模型，其中，径向基核函数K(xb,xc)为：K(xb,xc)＝exp(-||xb-xc||2/2σ2)径向基核函数对应的判别函数f(x)为：其中，xc为第c个核函数中心；σ为函数的宽度参数；exp为以自然常数e为底的指数函数；xb为第b个训练数据，yb为xb对应的污层电导标签；sign(·)为sign函数；αb为拉格朗日系数，d为偏差值；h为训练数据总数。进一步地，所述绝缘子污层电导等级判别模型中污层电导等级包括5μS-9μS，9.1μS-13μS，13.1μS-17μS，17.1μS-21μS，21.1μS-25μS和25.1μS-30μS。进一步地，所述的高光谱仪的采集光波段范围为400-2500nm。由以上技术方案可知，本申请实施例提供基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法，包括：拆取待测区域输配电系统中的若干个绝缘子，测量所述绝缘子在不同潮湿程度下的污层电导；利用高光谱成像仪拍摄所述绝缘子，得到所述绝缘子在不同污层电导情况下的高光谱图像；对所述高光谱图像进行黑白校正、平滑去噪、多元散射校正，得到多元散射校正后的谱线；利用连续投影算法对所述谱线进行特征波段提取；将提取的特征波段数据作为训练数据，采用支持向量机构建绝缘子污层电导等级判别模型；获取待测污秽绝缘子的特征波段数据；根据所述绝缘子污层电导等级判别模型对所述待测绝缘子的特征波段数据进行等级判别，完成绝缘子污层电导检测。本申请提供的方法能在输变电系统带电情况下，对现场绝缘子进行非接触的污层电导实时检测，从而为绝缘子的绝缘状态评估分析提供方便、实时、准确的绝缘子表面污层电导，进而为绝缘子的设计、制造和维护提供可靠、准确的绝缘性能分析、评估依据。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本申请实施例示出基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法的流程图；图2为根据本申请实施例示出污层电导测量方法电路图示意图；图3为根据本申请实施例示出多元散射校正后的样本光谱图。具体实施方式本实例采用的光谱仪可在400～1040nm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法，其特征在于，包括：拆取待测区域输配电系统中的若干个绝缘子，测量所述绝缘子在不同潮湿程度下的污层电导；利用高光谱成像仪拍摄所述绝缘子，得到所述绝缘子在不同污层电导情况下的高光谱图像；对所述高光谱图像进行黑白校正、平滑去噪、多元散射校正，得到多元散射校正后的谱线；利用连续投影算法对所述谱线进行特征波段提取；将提取的特征波段数据作为训练数据，采用支持向量机构建绝缘子污层电导等级判别模型；获取待测污秽绝缘子的特征波段数据；根据所述绝缘子污层电导等级判别模型对所述待测绝缘子的特征波段数据进行等级判别，完成绝缘子污层电导检测。

【技术特征摘要】
1.基于高光谱技术的绝缘子污层电导检测方法，其特征在于，包括：拆取待测区域输配电系统中的若干个绝缘子，测量所述绝缘子在不同潮湿程度下的污层电导；利用高光谱成像仪拍摄所述绝缘子，得到所述绝缘子在不同污层电导情况下的高光谱图像；对所述高光谱图像进行黑白校正、平滑去噪、多元散射校正，得到多元散射校正后的谱线；利用连续投影算法对所述谱线进行特征波段提取；将提取的特征波段数据作为训练数据，采用支持向量机构建绝缘子污层电导等级判别模型；获取待测污秽绝缘子的特征波段数据；根据所述绝缘子污层电导等级判别模型对所述待测绝缘子的特征波段数据进行等级判别，完成绝缘子污层电导检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量绝缘子在不同潮湿程度下的污层电导的步骤包括：利用人工雾室加湿绝缘子，将两个平行的块状电极置于所述绝缘子的表面，电极间距为2cm，在电极两端加上320V的直流电压，利用示波器测得此时回路的电流IR，得到该绝缘子表面测量区域的污层电导G，G＝IR/320。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待测污秽绝缘子的特征波段数据的步骤包括：用高光谱成像仪对输配电系统运行中的待测绝缘子进行拍摄，得到待测绝缘子的高光谱图像；对所述待测绝缘子的高光谱图像进行黑白校正、多元散射校正、平滑去噪，提取特征波段，得到所述待测污秽绝缘子的特征波段数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黑白校正的步骤，包括：用高光谱成像仪对标准白板进行拍摄得到标准白板的反射图像W，W＝[w1,w2,w3…wn…wN]，其中，wn为标准白板的反射图像中第n个波段下的反射率；用高光谱成像仪对标准黑板进行拍摄得到标准黑板的反射图像D，D＝[d1,d2,d3…dn…dN]，dn为标准黑板的反射图像中第n个波段下的反射率；将污层电导Gi的高光谱图像记为X0i,X0i＝[x0i1,x0i2,x0i3…x0in…x0iN]，x0in为污层电导Gi的高光谱图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：马御棠，马欢，张血琴，程志万，周仿荣，颜冰，彭兆裕，潘浩，黄然，文刚，郭裕钧，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53