环境因素对电晕放电紫外成像检测影响的试验研究

为研究温度、湿度、风速和气压等环境因素对电晕放电紫外成像检测的影响特性,论文以棒-板间隙模型为研究对象,利用Coro CAM504紫外成像仪在增益70%下采集了不同环境因素下交流放电的紫外视频信号。试验结果表明:放电光斑面积随温度的增加而增加,但具有明显的非线性;放电光斑面积随湿度的增加而减少,变化曲线近似满足幂函数关系,当湿度在40%～90%的范围内时,幂指数约在1.6～2.6之间变化;风速对电晕放电具有明显的削弱作用,风速为12 m/s时的光斑面积较无风减少76.7%;放电光斑面积随气压的降低而明显增加,在云南昆明与河北保定现场的实际对比测试结论与实验室基本一致。在上述试验研究的基础上,论文提出了基于修正系数法的放电光斑面积归一化方法,其修正后的相对误差一般低于20%。     

基于紫外成像图像信息的绝缘子表面放电量化方法

紫外成像法是一种有效的非接触式放电检测方法,为采用紫外成像法量化绝缘子的表面放电电信号强度,论文以紫外图像中放电光斑面积的大小作为紫外成像量化参量,试验对比研究了绝缘子放电的紫外成像图像和电脉冲信号特征,分析得到了观测距离为9m和紫外成像仪在几种典型增益下的光斑面积与脉冲电流的峰值、脉冲电流平均值的关系。研究了可见光通道与紫外通道的图像参数随距离增加时的变化规律,研究发现两者具有近似相同的衰减特性,在此基础上提出了采用可见光通道的信息用于估计成像区域面积的方法,避免了不同距离下检测到的结果没有对比性的问题,论文最后采用了最小二乘回归支持向量机实现了对放电强度的估计。     

电晕放电紫外成像图像参量变化特性的研究北大核心CSCD

观测距离和紫外成像仪的增益会影响到紫外成像仪的检测结果,笔者根据放电紫外成像仪的工作原理,利用数字图像处理算法分割提取了紫外图像中放电光斑区域,定义了"光斑面积"参数,利用该参数用于量化放电。研究了棒—板间隙电晕放电时的紫外图像,得到了光斑面积与紫外成像仪的观测距离、仪器增益两者之间的关系曲线并进行了理论上的分析。研究表明光斑面积与距离之间近似为平方反比关系,光斑面积与增益之间近似为指数关系,论文的研究结论为放电的量化提供了一种新的量化参数。     

电晕放电紫外成像图像参量变化特性的研究

观测距离和紫外成像仪的增益会影响到紫外成像仪的检测结果,笔者根据放电紫外成像仪的工作原理,利用数字图像处理算法分割提取了紫外图像中放电光斑区域,定义了"光斑面积"参数,利用该参数用于量化放电。研究了棒—板间隙电晕放电时的紫外图像,得到了光斑面积与紫外成像仪的观测距离、仪器增益两者之间的关系曲线并进行了理论上的分析。研究表明光斑面积与距离之间近似为平方反比关系,光斑面积与增益之间近似为指数关系,论文的研究结论为放电的量化提供了一种新的量化参数。     

棒—板模型交流电晕放电紫外数字图像处理及其应用判据

设计了紫外光谱成像仪CoroCAMⅣ+与虚拟仪器编程环境Labview 8.0相结合的电晕放电测试和分析平台。选用适当的数字图像处理算法和流程,通过对实时记录的电晕放电紫外视频图像处理,定义成像仪观测范围内“放电区域紫外成像面积百分比”作为量化电晕放电强度的表征参数。在近似标准大气条件下,研究了基于紫外图像处理的棒 — 板间隙工频电压作用下的电晕放电,结果表明,文中所述紫外数字图像处理流程可对紫外成像仪观测到的电晕放电图像真实还原,从而保证所选电晕放电量化表征参数的有效性;表征参数可明确反映起晕情况和电晕放电发展的阶段;得到电晕放电紫外成像随观测距离的衰减规律,提出电晕放电紫外成像检测法的应用判据。     

两种紫外成像参数在绝缘子故障诊断中的比较

绝缘子的运行状态直接关系到高压电网的稳定性,在运行过程中会出现绝缘性能下降同时伴随着表面放电,可以用紫外成像仪对其运行状态进行检测。目前,主要的参数是"紫外光斑面积"和"光斑直径",为了对它们在绝缘子故障诊断中的性能有一个对比,笔者通过喷水分级法在现场选择了正常、良好、微痕、劣化和严重老化5种绝缘状态的同一种绝缘子,在实验室搭建平台,在加压8、10、15 kV的情况下,通过南非CoroCAM504紫外成像仪对绝缘子放电情况拍摄足够的紫外图片,运用数字图像处理算法提取了两个参数值,通过MATLAB数字仿真,得到了这两种参数随绝缘状态的变化趋势。结果表明:①在绝缘子绝缘状态艮好的时候,光斑面积和光斑直径几乎可以忽略,对应性比较好,反之,在这两个参数都很小的时候,说明绝缘子绝缘良好;②在绝缘子绝缘出现问题时,二者都有上升趋势,但是光斑面积有一个转折点"4",而光斑直径没有,这说明,当绝缘劣化到一定程度时,光斑面积就没有太大区分度了,而光斑直径则可以区分。最终为绝缘子的运行状态的评估提供了量化的依据和一定的指导。     

针-板模型交/直流电晕放电的紫外特征参量

紫外(UV)成像仪是检测电气设备电晕放电的一种常用手段,但是目前在工程应用中仍面临着紫外成像仪检测结果与放电故障类型难以确切对应的问题。为此,通过紫外成像研究了交/直流电压下针-板模型的电晕放电,提取了电晕放电光子数与紫外图像光斑面积,对比分析了针-板模型在不同交/直流电压下光子数和光斑面积的特性。结果表明:光子数和光斑面积能在一定程度上反映电晕放电强度;随着检测距离的增加,光子数和光斑面积均会衰减,衰减规律满足阿拉德定律;光子数随增益而呈现先增后减的趋势,而光斑面积随增益的增加而增加,具有明显的单调性;交流和负极性直流电压下,随着电压的增加,紫外特征参量呈现幂函数的增长趋势;正极性直流电压下,由于针电极的极性效应,电晕起始电压较高;由于放电初期的中和电离影响,光子数和光斑面积会出现跃升;此后,光子数和光斑面积随着起主导作用的电离形式发生变化而锐减;随后,光子数和光斑面积都随电压的增加而平稳增长,此时2种紫外特征参量与电压也呈现幂函数关系。因此,光子数和光斑面积可互为补充,从多个角度对电晕放电强度进行识别与表征。     

基于紫外成像技术的瓷绝缘子串放电程度量化评估

为利用紫外成像技术对绝缘子串的放电程度进行量化评估,首先以稳定放电源和紫外成像仪搭建试验装置,研究了增益、距离、角度和风力4种参数对紫外成像结果的影响。然后利用瓷绝缘子串开展了一系列人工污秽试验,用紫外成像仪记录下绝缘子串在电压不断升高过程中的放电现象,从紫外检测视频中提取了光子数、光斑面积和光斑数量等指标,分析了其与绝缘子串放电强度的对应关系。稳定放电源试验发现,仪器增益、距离与紫外检测结果在一定范围内均存在指数关系,角度和风力对放电的影响可忽略不计。污闪试验研究发现,从视频中提取的指标与绝缘子串放电强度存在明显的正相关关系,根据指标数值大小可将放电分为电晕放电、间歇性电弧放电和持续性电弧放电3个等级,实现了利用紫外成像技术对绝缘子串放电强度进行量化评估的目的。研究成果对紫外成像技术的应用以及绝缘子串污闪预警具有重要意义。     

悬式复合绝缘子电晕放电紫外图像光斑面积

笔者采用数字图像处理算法提取了紫外图像中的放电光斑区域并定义了"光斑面积"参数,试验研究了10、35、110 kV复合绝缘子高压侧电晕放电时的紫外图像和放电量的变化特性,得到了光斑面积与视在放电量之间的关系曲线。获得了光斑面积随仪器增益和观测距离变化时的试验数据并利用MATLAB的CFTOOL工具箱函数进行了拟合分析,研究表明光斑面积与增益之间近似满足于指数变化规律,光斑面积与距离之间近似满足于幂函数变化规律。在此基础上论文给出了50%、60%、70%、80%4种增益,不同放电强度下的光斑面积随距离的变化曲线,利用最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)回归算法建立了放电量强度预测模型,该模型具有良好的预测精度。     

电晕放电紫外成像检测光子数的距离修正

为使日盲紫外成像仪在不同距离下检测到的放电光子数具有可对比性,需将结果修正到统一的观测距离下。为此,选择了3种放电模型作为研究对象,利用Coro CAM504紫外成像仪实验研究了不同放电强度下光子数随观测距离的变化特性。对检测结果进行了幂函数和指数函数拟合分析,在此基础上提出了光子数的距离修正经验公式。研究表明:由于外界干扰和紫外成像仪的计数误差,放电太弱或观测距离较远时,随观测距离d增加光子数不再减小甚至还有增大的趋势;当光子数10且数值高于d/2时可认为是有效数值;在4~50 m的观测距离范围内,有效光子数与观测距离之间满足幂函数关系,3种放电模型的幂指数都近似为1.222。测试表明提出的光子数距离修正经验公式修正精度较高,可满足现场工程检测需要。