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。     

两种紫外成像仪检测电晕放电的对比研究

文中通过提取紫外成像放电区域的面积,分别用CoroCAM504型的紫外成像仪和OFIL系列的紫外成像仪进行了棒—板间隙放电紫外成像特征的定量研究,对比分析目前两种主流紫外成像仪在检测电晕放电时的区别。试验表明:1在物距相同的条件下,两种紫外成像仪图像清晰度以及视场角不一致,OFIL系列更适合于细节拍摄;2在相同的情况下,随着增益的增加,两种紫外成像仪的光斑面积也相应增加,两者之间近似满足指数关系;3在相同的情况下,两种紫外成像仪的光斑面积都随距离的增加而减小,近似满足指数的变化特性;4在相同的试验条件下,相同电压等级下OFIL系列的紫外成像仪的紫外成像光斑面积大约为CoroCAM504型的紫外成像仪的0.5倍,增益值大约为CoroCAM504型的紫外成像仪的2倍。     

基于放电紫外成像特征的污秽线路盘形绝缘子绝缘状态评估

绝缘子是电网主要电气设备之一。绝缘子污秽闪络严重威胁电力系统的安全稳定运行,及时掌握污秽绝缘子的绝缘状态意义重大。文中从绝缘子放电紫外视频中进行帧提取,对提取的图像进行紫外光斑分割,计算得到光斑面积及其时间序列,并分析其与不同放电阶段泄漏电流之间的关联关系,给出绝缘子的绝缘状态并进行闪络预警。构建了湿度连续可调的人工雾室,利用紫外成像仪记录了盘形线路绝缘子污秽放电视频,提取其放电的紫外特征,结合肉眼观察、放电电流信号及相关参数,将绝缘子的绝缘状态划分为:"正常"、"一般"、"较差"和"很差"。提取了光斑面积序列的算术平均值、最大值、标准差和放电频度4个特征参数,对样本数据进行了聚类分析。工程实际应用表明了光斑面积序列对绝缘子的绝缘状态评估的有效性。     

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。     

基于紫外图像的接触网棒瓷绝缘子污秽状态检测

为了检测接触网绝缘子的污秽状态,采用紫外成像检测技术对接触网常用的棒瓷绝缘子进行研究。对绝缘子人工涂污并对污秽绝缘子在人工气候室内进行了放电试验,拍摄紫外图像和视频,对图像进行处理,提出用阈值滤波对二值图像去噪的方法,提取并定义了"光斑面积百分比"这一图像特征。通过对不同相对湿度下不同污秽等级绝缘子的污秽放电试验,得出湿度和污秽等级对绝缘子放电的影响规律,并将此作为污秽状态评估的依据。建立以光斑面积百分比、相对湿度为输入,绝缘子污秽程度为输出的模糊推理模型,并将其与视频图像处理部分融合,构建基于紫外视频图像的外绝缘污秽状态检测系统。     

两种紫外成像仪放电检测影响因素研究

紫外成像技术能够检测到电力设备的放电状况,但使用时会受到仪器参数、检测条件等众多因素的影响,这阻碍了紫外检测技术的有效应用。利用棒板电极产生稳定的放电源,研究仪器增益和门槛值、检测距离和角度、风力状态5种因素对2种型号紫外成像仪检测到的紫外光子数的影响,发现了仪器增益、仪器门槛值和检测距离3种因素对紫外光子数的影响规律,检测角度和风力大小的影响可忽略不计。     

基于日全盲紫外成像技术的局部电晕放电检测研究

日盲紫外成像技术作为新兴的电气设备缺陷检测技术,具有简单高效、安全方便且不影响设备运行等诸多优点。利用日全盲电晕监测仪,研究了针-板模型、棒-板模型和绝缘子污秽等不同缺陷模型的局部电晕放电现象,定量分析了紫外光子数、放电量与距离以及增益的关系。结果表明,电晕放电的光学特性参数与电晕放电量具有明显的对应关系,紫外成像仪可以有效地发现、定位及评估不同缺陷模型产生的微弱电晕放电,对于日盲紫外成像技术在电力设备缺陷检测中的应用具有突出的指导意义。     

非设备故障缺陷引起紫外放电测试结果差异的因素分析

为了提高紫外成像对放电检测的准确性,探讨量化放电强度的可能性,使用3台不同紫外成像仪对影响紫外成像的因素进行了对比研究。研究表明:不同厂家、型号的紫外成像仪在相同放电条件下所测的图像和光子数有显著差异;相同条件下,紫外光子数随着增益逐渐增大而增加,到达峰值后开始衰减,其规律受仪器型号和检测距离的影响,3台仪器在检测放电时有其对应的最佳增益;拍摄距离对光子数的影响与增益和仪器有关,光子数与检测距离存在复杂非线性关系;紫外成像仪从正面到侧面检测设备放电的结果基本相同。研究结果对完善紫外成像检测电晕规程和工程应用具有重要的参考价值。     

输变电设备电晕放电紫外图谱量化参数提取

日盲紫外成像是一种可视化的高压设备放电检测新方法,为能量化分析放电,利用OpenCV的图形处理功能,对紫外图像进行数字图像处理并提取了放电区域相关参数。介绍了数字图像处理的相应算法原理和OpenCV中相关函数的使用方法;利用OpenCV对紫外检测放电图像进行了图像灰度化、二值化、图像除噪及轮廓提取,实现了对放电光斑面积、周长等参数的提取。最后利用对比试验方法,通过紫外成像光斑面积和放电量之间的正相关关系,验证了基于OpenCV紫外检测方法的合理性;同时,研究结果表明,观测距离与紫外光斑面积近似呈现幂函数关系。文中的相关研究成果为今后电力系统中量化分析高压电气设备放电提供了一种新的方法。     

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CoroCAM504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...     

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。     

基于日盲紫外成像检测的复合绝缘子电晕放电光子数变化特性

为将光子数参数用于放电强度的量化分析,以10、35、110 kV的复合绝缘子为研究对象,利用CoroCAM504紫外成像仪研究了电晕放电时,紫外光子数随放电强度、仪器增益和观测距离的变化特性。结果表明:光子数和电流脉冲峰值具有近似线性关系,且都随着电压的增加而增大;但上述3种复合绝缘子的光子数与电流脉冲峰值之间的比例系数不同。随着仪器增益的增大,光子数一般呈现出先增加后减小、在高增益时又增加的变化特性,且观测距离越近,仪器增益对光子数的影响越显著。光子数随观测距离的增大而减小,2者之间具有幂函数关系,幂指数在1.1~1.6之间。     

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。     

基于C-V模型的电晕放电紫外成像分割及特征量研究

高压设备因绝缘缺陷发生电晕放电时,设备表面会辐射出紫外光,利用紫外成像技术可以检测电晕放电位置与放电强度并判断高压设备的绝缘缺陷。紫外成像仪利用"光子数"表征放电强度,由于环境噪声干扰,"光子数"特征量并不准确,有时甚至误差很大。为了更准确地描述电晕放电状态,文中提出基于C-V水平集模型提取图像特征量来表征电晕放电特性的新方法。首先引入C-V水平集模型对紫外图像进行分割处理,然后根据提取出的放电区域和区域边界点坐标,定义了光斑面积、边界周长、长轴、短轴等参数来评估放电状态,给出了干扰因素的修正方法。最后,通过变电站绝缘子外表面放电的紫外图像C-V模型运算实例,说明该计算方法能在不进行图像滤波预处理的情况下,精确分割出放电区域,自动化程度高,且对不同背景的紫外图像适应性较好。     

基于多光源图像的接触网外绝缘健康状态评估

为了检测接触网外绝缘设备故障状态,采用紫外成像技术和红外热像技术对接触网外绝缘故障特征进行了研究。通过对接触网电气绝缘设备的现场检测,归纳出3种接触网典型的放电和发热故障现象。借助绝缘子局部放电试验,获取了不同污秽程度下的绝缘子的视在放电量和紫外图像;通过紫外图像特征提取,准确计算出放电光斑面积;根据视在放电量与紫外图像放电光斑的对比,得出了紫外光斑面积与视在放电量的正比关系。探究了紫外图像的拍摄距离、拍摄增益和拍摄仰角对放电光斑面积的影响,对不同拍摄参数下的光斑面积进行归一化处理并计算出其视在放电量的大小。通过试验探究了不同故障程度下的长时间温升规律:随着故障程度的增加,故障设备放电后最大温升越高,这为红外图像检测接触网外绝缘故障提供了依据。将紫外图像所检测到的视在放电量和红外图像所检测到的最大温升进行了模糊逻辑推理,据此构建了基于多光源图像的接触网外绝缘健康状态评估系统,经测试系统准确率为92.5%。因此可以认为,所构建的接触网外绝缘健康状态评估系统是合理有效的。     

高压设备放电紫外图像特征量提取方法研究

紫外成像仪提供光子数来表征放电强度,但是因为存在环境噪声干扰,光子数并不准确,有时甚至误差很大。为了更准确地描述高压设备的放电状态,文中提出了利用数字图像处理技术提取图像参量来表征放电特性的新方法。首先将试验得到的紫外图像灰度化,再通过阈值分割法二值化,利用数学形态法滤波以及通过小区域消除算法提取了放电区域;之后,采取不规则图形边界跟踪算法得到放电区域边界点的坐标,并对光斑面积、边界周长、长轴、短轴等参数进行定义并计算;最后采用radon变换算法,获得沿高压设备表面的放电强度空间分布曲线。变电站现场绝缘子表面放电实例应用表明了上述方法能正确有效地评估放电特性。     

特高压输变电系统绝缘子紫外放电数据管理及故障诊断系统设计

绝缘子的运行状态直接关系着特高压(UHV)电网的稳定性,绝缘子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(UV)成像仪对其运行状态进行检测。根据直流特高压工程技术国家工程实验室(昆明)的设计要求开发了一套紫外数据管理系统,采用Delphi7作为管理系统开发软件,SQL Server2000作为后台数据库,运用模块化开发思想,建立了基本信息管理、图像处理、紫外视频播放和报表生产等功能模块,运用数学形态学提取紫外光斑中的放电参数。通过喷水分级法在现场选择了正常、良好、微孔、劣化和严重老化5种绝缘状态的同一种绝缘子,提取了"光斑直径"和"光斑面积",通过MATLAB数字仿真,得到了这2种参数随绝缘状态的变化趋势,结果表明:绝缘状态良好时,光斑面积<250(像素点),光斑直径<15(像素点);出现微弱放电时,光斑面积在12 000(像素点)左右,光斑直径在130(像素点)左右;当出现闪络,绝缘几乎丧失时,光斑面积>30 000(像素点),光斑直径>250。该软件为绝缘子运行状态的评估提供了量化依据和一定的指导。     

基于电弧面积绝缘子表面放电强度精细分类与识别方法

由于绝缘子放电的复杂性和随机性,目前研究只将其定性的划分为微弱放电、中等强度放电和强放电,然后利用泄漏电流对其进行分类识别来实现绝缘子运行状态的判定和预警。文中运用图像处理技术将绝缘子放电试验所得图片中的电弧面积提取出来,以此量化放电强度,然后依据电弧面积将中等强度放电又细分为级别一、级别二和级别三,并分别在3个强度等级下提取了3组泄漏电流样本,运用数理统计、小波变换等方法对泄漏电流波形提取了17个特征量,并采用了主成分法和支持向量机对泄漏电流按照强度级别进行分类识别,测试结果准确率达到93%以上。研究结果表明:利用该方法能准确的对绝缘子中等强度放电进行进一步细化,并能按强度级别对泄漏电流进行分类识别,为判断绝缘子运行状态和评估其放电危害性提供更精确的依据。