高压绝缘子表面电晕放电强度测试方法技术

一种高压绝缘子表面电晕放电强度测试方法，它利用日盲紫外成像仪在不同仪器增益和观测距离下采集复合绝缘子在不同放电强度时的电晕放电视频信号，然后采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积、视在放电量、观测距离和仪器增益这四者的相关数据，在此基础上采用最小二乘支持向量机回归算法建立放电量强度预测模型，最后利用该模型对高压绝缘子表面电晕放电强度进行测试。本发明专利技术可在不接触绝缘子本体的情况下检测出其电晕视在放电量，具有操作安全、检测效率高等优点，为及时了解设备的运行状态，准确评估放电的危害性和发展阶段及实现闪络预警提供了便利条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可在不接触绝缘子本体的情况下检测出其电晕放电强度的方法，属于测试

技术介绍
高压绝缘子的表面电晕放电可加速伞裙和护套的老化速度，分析绝缘子表面电晕放电的强度有助于了解设备的运行状态，准确评估放电的危害性和发展阶段，同时也是实现闪络预警的前提。目前，国内外对绝缘子放电强度的检测方法主要有如下几种 一、脉冲电流法。所述方法目前应用较广泛，但属于接触式检测方法，在工程应用中存在一定不足①需现场安装电流传感器，且需对绝缘子的结构做一定的改动，劳动强度大并具有一定的危险性放电多发生于高压侧，而电流传感器则安装于低压侧，绝缘子串长可达几米甚至十多米，高压侧的放电信号传播到低压侧的过程中存在很大的衰减，导致传感器难以检测到较弱的放电；③变电站和输电线路绝缘子数量非常庞大，若每一串绝缘都安装检测系统将会导致成本太高、安装和维护工作量过大的问题；④脉冲电流法难以定位到具体的放电位置。二、紫外脉冲法。所述方法与成像法检测的都是放电辐射出的紫外光信号，但其输出为相应的脉冲信号，不能对放电进行成像，所述方法在现场难以定位放电位置，当探测器没有正对放电位置时，会存在很大的检测误差。三、紫外成像法。紫外成像法近几年在电力系统中得到了逐步的推广应用，但紫外成像法在电力系统中的应用时间还比较短，其研究现状如下 I)目前量化紫外成像检测结果采用了所谓的“光子数”参数，该参数存在如下不足首先光子数与紫外成像仪的增益、距离之间存在较复杂的非线性关系，难以得到较好的规律曲线，不便于估计放电强度；其次光子数对放电的响应速度慢，不便于反映放电的动态过程。2)相关的研究是在固定距离和固定增益下研究其紫外参数与放电量之间的关系，在工程实际中检测绝缘子表面的放电时，其观测距离和仪器增益并不固定，而距离和增益对检测结果会造成很大的影响，导致无法对放电强度进行量化分析。
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，在不接触绝缘子本体的情况下，准确、高效地检测出其电晕放电强度。本专利技术所述问题是以下述技术方案实现的 一种，所述方法利用日盲紫外成像仪在不同仪器增益和观测距离下采集复合绝缘子在不同放电强度时的电晕放电视频信号，然后采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积、视在放电量、观测距离和仪器增益这四者的相关数据，在此基础上采用最小二乘支持向量机回归算法建立放电量强度预测模型，最后利用该模型对高压绝缘子表面电晕放电强度进行测试，具体操作包括以下步骤 a.给绝缘子施加50kV工频高压，利用局部放电测试仪测试绝缘子的放电量，保持该电压不变，选择观测距离分别为4. 0m、8. 0m、16. Om,24. 5m,29. 6m、33m、41. 5m和50m，在上述各观测距离下，依次在紫外成像仪的增益分别为50%、60%、70%和80%的情况下录制复合绝缘子的电晕放电视频信号； b.将施加在绝缘子上的工频高压依次增加5kV直至120kV，在各电压点下重复步骤a的测量过程； c.对每次录制的电晕放电视频信号，采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积，进而得到放电光斑面积、视在放电量、观测距离和仪器增益这四者的相关数据； d.按紫外成像仪增益的不同将上述数据分成四组，依次对每组数据采用最小二乘支持向量机回归算法建立放电量预测模型，得到与四个增益相对应的四个放电量预测模型； e.选择紫外成像仪的增益为50%或60%或70%或80%录制被测复合绝缘子的电晕放电视频信号，采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积，同时测量观测距离，利用该增益所对应的放电量预测模型确定被测复合绝缘子的电晕放电量。上述，采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积的具体方法采用以下步骤 ①从日盲紫外成像仪采集的复合绝缘子电晕放电视频信号中捕捉紫外视频帧，得到一幅彩色数字图像，并将该彩色图像转换为灰度图像； ②对图像中感兴趣的放电区域进行截取，然后采用动态阈值分割算法将灰度图像转换为二值图像，实现光斑区域的分割； ③采用二值数学形态学的腐蚀滤波算法除去放电区域外的噪声点，再采用膨胀算法对图像进行处理，恢复紫外图像的形状和大小； ④统计图像内灰度值为I的像素点的个数，并以此来表征放电光斑面积s的大小S = sum(l(x,y)) 式中，i(x’y)为形态学滤波后的二值图像矩阵，;^和>’表示图像的像素点在矩阵中的位置，画表示对图像矩阵灰度值进行求和运算。上述，为提高样本数据量，对每一紫外成像仪的增益下的每一放电强度下的放电光斑面积-观测距离关系曲线(即S 7曲线)的观测距离，利用拟合函数S(rf)=尤I 进行线性插值处理，插值步长为0. lm，式中，J:和a为相应的常量系数。本专利技术在不影响现场放电检测精度的前提下，利用人为规定紫外成像仪增益值的方法减少绝缘子电晕放电量预测模型的输入向量个数，有效简化了预测模型结构，提高了电晕放电量预测速度。所述方法可在不接触绝缘子本体的情况下检测出其电晕放电强度，具有操作安全、检测效率高等优点，为工作人员及时了解设备的运行状态，准确评估放电的危害性和发展阶段及实现闪络预警提供了便利条件。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是电晕放电光谱分布 图2是日盲紫外成像仪的基本工作原理 图3是日盲紫外成像仪紫外通道的成像原理 图4是图像处理和参数计算流程 图5是试验系统的接线原理 图6是光斑面积及放电量与电压关系曲线=8m =70%)； 图7是光斑面积与放电量关系曲线； 图8是光斑面积与增益关系曲线U =16m)； 图9是增益S =70%时光斑面积随距离的变化曲线； 图10是增益S =50%时光斑面积随距离的变化曲线； 图11是增益S =60%时光斑面积随距离的变化曲线； 图12是增益S =80%时光斑面积随距离的变化曲线； 图13是LS-SVM放电量预测模型； 图14是数据的预测值与原始数据实际值。文中各符号清单为S为光斑面积，/(U)为形态学滤波后的二值图像t力观测距离，I和f力相应的常量系数，表示对图像矩阵灰度值进行求和运算，S为增益，《为视在放电量。具体实施例方式1、日盲紫外成像仪的工作原理1.1放电光谱分布特征和“日盲区”的概念 放电的过程中伴随能量的转移和释放而辐射出光信号，绝缘子表面的放电主要为电晕形式的放电，其光谱分布如图1所示。由图1可知，电晕放电时福射出的光信号波长主要分布于280_400nm紫外光波段，小部分波长在230-280nm之间。地球表面也会受到太阳光辐射,但太阳辐射光谱经大气吸收和散射等作用，UV-C (200-280nm)波段的紫外光信号几乎全部被大气中的臭氧所吸收，因此将低于280nm的波长区间称为太阳“盲区”，因此探测日盲波段的紫外光信号可避免太阳光的干扰。1. 2日盲紫外成像仪的工作原理 对放电日盲区的紫外光信号进行成像是目前检测放电的最新方法，称之为日盲紫外成像法，所述方法可直接获得放电发光区域的图像，定位到放电的位置同时避免了外界太阳光信号的干扰。日盲紫外成仪采用了双光谱成像原理，基本结构如图2所示。本专利技术的成像系统主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压绝缘子表面电晕放电强度测试方法，其特征是，所述方法利用日盲紫外成像仪在不同仪器增益和观测距离下采集复合绝缘子在不同放电强度时的电晕放电视频信号，然后采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积、视在放电量、观测距离和仪器增益这四者的相关数据，在此基础上采用最小二乘支持向量机回归算法建立放电量强度预测模型，最后利用该模型对高压绝缘子表面电晕放电强度进行测试；具体操作包括以下步骤：a.?给绝缘子施加50kV工频高压，利用局部放电测试仪测试绝缘子的放电量，保持该电压不变，选择观测距离分别为4.0m、8.0m、16.0m、24.5m、29.6m、33m、41.5m和50m，在上述各观测距离下，依次在紫外成像仪的增益分别为50%、60%、70%和80%的情况下录制复合绝缘子的电晕放电视频信号；b.?将施加在绝缘子上的工频高压依次增加5kV直至120kV，在各电压点下重复步骤a的测量过程；c.?对每次录制的电晕放电视频信号，采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积，进而得到放电光斑面积、视在放电量、观测距离和仪器增益这四者的相关数据；d.?按紫外成像仪增益的不同将上述数据分成四组，依次对每组数据采用最小二乘支持向量机回归算法建立放电量预测模型，得到与四个增益相对应的四个放电量预测模型；e.选择紫外成像仪的增益为50%或60%或70%或80%录制被测复合绝缘子的电晕放电视频信号，采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积，同时测量观测距离，利用该增益所对应的放电量预测模型确定被测复合绝缘子的电晕放电量。...

【技术特征摘要】
1.一种高压绝缘子表面电晕放电强度测试方法，其特征是，所述方法利用日盲紫外成像仪在不同仪器增益和观测距离下采集复合绝缘子在不同放电强度时的电晕放电视频信号，然后采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积、视在放电量、观测距离和仪器增益这四者的相关数据，在此基础上采用最小二乘支持向量机回归算法建立放电量强度预测模型，最后利用该模型对高压绝缘子表面电晕放电强度进行测试；具体操作包括以下步骤a.给绝缘子施加50kV工频高压，利用局部放电测试仪测试绝缘子的放电量，保持该电压不变，选择观测距离分别为4. 0m、8. 0m、16. Om,24. 5m,29. 6m、33m、41. 5m和50m，在上述各观测距离下，依次在紫外成像仪的增益分别为50%、60%、70%和80%的情况下录制复合绝缘子的电晕放电视频信号；b.将施加在绝缘子上的工频高压依次增加5kV直至120kV，在各电压点下重复步骤a 的测量过程；c.对每次录制的电晕放电视频信号，采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积，进而得到放电光斑面积、视在放电量、观测距离和仪器增益这四者的相关数据；d.按紫外成像仪增益的不同将上述数据分成四组，依次对每组数据采用最小二乘支持向量机回归算法建立放电量预测模型，得到与四个增益相对应的四个放电量预测模型；e.选择紫外成像仪的增益为50%...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜辉，律方成，刘云鹏，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：