应用绝缘子红外热像处理的现场污秽等级检测方法

绝缘子是电力系统中重要的装置,担负着隔离高压电力线路及支持结构的重任,绝缘子的正常工作对电力系统稳定可靠运行具有十分重要的意义。但受环境影响及长期运行等原因,污秽物可能累积在绝缘子表面,使其绝缘性能降低,进而加大电力系统失效风险。所以准确检测绝缘子污秽等级对防止事故发生,保证电力系统正常运行有着十分重要的作用。本文旨在通过对绝缘子红外热像处理现场污秽等级测试方法进行研究,以期能够提高绝缘子检测精度及效率,同时也期望能够对相关研究工作起到一定借鉴作用。

利用红外热像检测高压绝缘子污秽度的影响因素研究

针对不同环境温度、环境湿度、实验电压下绝缘子污秽程度的识别,提出了一种基于红外热像特征和BP神经网络的智能识别方法。以污秽绝缘子表面温度分布的方差值及其相对于环境平均温度的最大温升和平均温升作为污秽特征,结合环境温度、湿度、实验电压共6个量作为BP神经网络输入,通过神经网络强大的非线性映射能力实现污秽等级的自动识别。实验分析表明污秽特征的选取剔除了环境温度的影响,在不同电压等级与湿度条件下,不同污秽等级特征数据虽有部分重合,但神经网络引入电压等级与湿度作为多维输入,因此同样可以准确区分不同污秽等级。实验结果证明该方法能有效实现不同环境温度、环境湿度、实验电压下的绝缘子污秽等级识别。

基于支持向量机的高压绝缘子污秽等级红外热像检测

提出了一种红外热像处理与支持向量机多值分类器相结合的新方法对高压绝缘子污秽等级 进行检测。采用基于梯度信息的自适应平滑滤波方法对原始图像进行了滤波处理;利用OTSU图 像分割方法对滤波后的图像进行分割,获取绝缘子盘面区域,并从绝缘子盘面区域提取了最高温 度、最高温度与最低温度的比值、盘面温度的标准偏差、部分最高温度像素点个数与目标总像素点 个数的比值共4个反映污秽程度的红外特征量;设计了支持向量机多值分类器对绝缘子污秽等级 进行分级。试验结果表明,文中所选取的绝缘子红外特征量可有效表征绝缘子的污秽等级,所采用 的支持向量机多值分类器是一个小样本、高效率的分类器,所提出的绝缘子污秽等级检测新方法是 可行的。

基于红外热像的瓷绝缘子污秽等级检测方法

为解决目前绝缘子污秽等级检测方法操作繁琐、漏判率高的问题,提出了一种基于红外热像处理的瓷绝缘子污秽等级检测方法。首先,将现场拍摄的绝缘子红外热像图进行二步法去噪;然后,针对绝缘子红外热像的颜色特征,采用RGB图像中的R分量图以及改进的OTSU分割算法获取二值图像,再对二值图像进行两次数学形态学修正,得到绝缘子积污区域。利用统计学方法提取积污区域R通道的5个特征分量,并对BP神经网络进行训练,建立绝缘子污秽等级判别网络。选取5个污秽等级的XP-70瓷绝缘子红外热像图共500组作为试验样本,对该系统进行反复测试,总识别精度达到91%以上。

利用红外图像特征和径向基概率神经网络识别不同湿度条件下绝缘子的污秽等级

提出一种利用污秽绝缘子红外图像特征和径向基概率神经网络(RBPNN)来检测不同湿度条件下自然污秽绝缘子污秽等级的新方法。采用修正后的阿尔法滤波器和基于波谷的图像分割方法对绝缘子红外图像进行预处理。提取了不同湿度条件下的图像背景(周围环境)的平均温度、绝缘子盘面区域的最高温度、绝缘子盘面区域的平均温度、绝缘子盘面温度分布的方差值作为反映污秽等级的4个特征量。通过RBPNN建立了湿度及污秽特征与污秽等级之间的映射关系,并利用训练好的RBPNN识别绝缘子污秽等级;另外提出一种梯度算法与随机性方法相结合的算法来确定RBPNN的隐中心、宽度控制参数及权值矩阵。实验结果证明该方法能有效识别不同湿度条件下绝缘子的污秽等级。

基于K-L变换的污秽绝缘子红外图像特征提取方法

利用K-L变换降低污秽绝缘子红外图像特征维数,得到3个独立主分量特征,该3维主分量包含了各原始特征分量的信息。通过主分量累积贡献率的大小,选取了原始污秽特征数据协方差矩阵的3个最大特征值对应的3维特征矢量构成正交变换阵,用于主分量特征提取。通过正交变换阵中各系数的大小,研究了各原始特征分量在各主分量特征中所占的比例。为比较K-L变换前后数据类间距离的变化,绘制了K-L变换前后特征数据分布的3维立体图。实验结果证明K-L变换在最大限度地保留原有信息的同时,降低了原始污秽特征数据的维数,减少了计算量,加大了数据的类间距离,提高了污秽数据分类的准确性。

应用绝缘子红外热像处理的现场污秽等级检测方法

针对绝缘子表面热场分布与湿污条件的紧密联系,提出一种基于绝缘子红外热像处理的现场污秽等级检测新方法。污秽检测的基本过程为:对红外图像进行平稳小波域局部自适应去噪抑制成像过程中的白噪声干扰;在对数变换的基础上利用最大类间方差法进行图像分割;利用以二值图像重心坐标为起点的不同角度散射直线来采样绝缘子盘面边缘点;应用最小二乘拟合盘面边缘椭圆方程;提取椭圆内长轴以上图像区域;规格化,统计灰度直方图。按上述过程建立不同湿度条件下各污秽等级绝缘子热像灰度直方图特征库,采用与最近邻湿度样本的灰色综合关联度最大相似准则评定现场污秽等级。实验结果表明了该方法用于绝缘子现场污秽等级检测的可行性和有效性。

绝缘子安全区泄漏电流频谱特征提取及污秽状态预测

针对现有染污绝缘子在线检测系统基于泄漏电流时域特征预测绝缘子污秽状态,而忽略了泄漏电流频域成分中含有丰富信息量的问题,提出了利用快速傅里叶变换(FFT)与功率谱估计相结合的分析方法,提取出泄漏电流的2个频谱特征量:3次谐波与基波幅值比κ和功率谱中高频能量与总能量之比α,作为污秽状态预测参量。该文主要研究运行电压下安全区(<20mA)内,分别改变湿度和污秽度情况下,泄漏电流的频谱特征,泄漏电流受湿度以及污秽变化的频谱特征,目的是将绝缘子污秽状态预测提前到安全区来。现有的试验结果表明,利用频谱特征量κ和α的变化规律,能有效预测绝缘子表面的湿度和污秽度状况。

基于红外与可见光图像信息融合的绝缘子污秽等级识别

绝缘子污秽等级的准确识别是污闪防治的有效途径。红外和可见光图像分别表征了污秽绝缘子的表面温度和色彩分布,可从不同角度反映绝缘子的污秽状态,该文提出了基于红外和可见光图像信息融合的绝缘子污秽等级识别方法。建立并求解了湿污绝缘子发热数学模型,得到了绝缘子表面温度分布;通过实验获取绝缘子红外及可见光图像,经图像分割后,提取了绝缘子盘面红外与可见光特征并用Fisher判别法进行选择;将选出的特征与环境湿度、照度组合成为特征向量,并使用贝叶斯决策理论对其进行特征级信息融合,识别绝缘子污秽等级;最后对现场样本进行了识别。实验结果显示,图像信息融合提高了绝缘子污秽等级识别准确率,现场测试结果准确,为准确识别现场绝缘子污秽等级提供了新方法。

利用径向温度分布特征检测绝缘子污秽等级

为了实现绝缘子污秽状况的红外热像在线测量,提出一种基于径向温度分布特征的绝缘子污秽等级检测新方法。人工截取绝缘子图像区域,采用复小波广义交叉确认GCV阈值去噪方法抑制白噪声干扰,通过直方图包络线提取阈值分割图像,利用二值图像水平扫描采样绝缘子盘面边缘点,应用最小二乘拟合盘面边缘椭圆方程,获得椭圆内长轴以上图像区域,并提取径向温度分布特征表征绝缘子污秽程度,采用最近邻湿度条件下的最小距离分类器评定待检测绝缘子的污秽等级。试验结果验证了该方法的可行性和有效性。

基于图像色彩特征融合的绝缘子污秽等级检测

针对绝缘子污秽状态非接触检测问题,提出基于可见光图像RGB(red green blue)和HSI(hue saturation intensity)空间信息特征级融合的污秽等级检测方法.利用最佳熵阈值分割法(OET)提取绝缘子盘面区域,分别在RGB和HSI色彩空间进行特征计算,根据Fisher准则进行特征选择,得到可以有效表征污秽状态的特征量,利用核主元分析(KPCA)对两个色彩空间特征的组合进行降维融合,得到三维融合特征向量,结合概率神经网络(PNN)实现污秽等级识别.实验分析表明,基于核主元分析的图像信息特征级融合能够全面地反映绝缘子污秽状态,与单独利用RGB或HSI特征进行识别相比,其准确率有显著提高,可以实现绝缘子污秽等级的有效识别,为绝缘子污闪防治提供了新的方法.

Logistic回归筛选零值绝缘子红外特征的方法

零值绝缘子是造成输配电网络对地短路故障的重要原因之一。利用红外热像技术检测零值绝缘子的关键在于获取最优且适当的红外热像特征。提出了一种Logistic回归分析筛选零值绝缘子红外热像特征的方法。利用中值滤波及小波自适应扩散法进行红外热像去噪和灰度拉伸法增强图像对比度;采用二维最大熵阈值分割形成二值图,经过二值图像填充处理,自动截取绝缘子串区域最小外接矩形,得到绝缘子串区域矩形图像,通过灰度-梯度共生矩阵提取矩形区域13个纹理特征参数;应用Logistic回归分析对污秽等级和纹理特征组成的14个特征参数进行筛选,得出其中7个参数对分类结果有显著性影响。实验表明,该方法实现简单,能有效筛选特征参数,剔除冗余数据。

基于脉冲电流和红外成像的绝缘子污秽度诊断技术

随着电网电压等级的提高,传统绝缘子检测方法无法应用于线路超长绝缘子串。为了有效地将脉冲电流检测、红外检测应用于超、特高压线路绝缘子检测,对不同受潮阶段,污秽绝缘子泄漏电流脉冲及红外热像的变化进行了研究,并对运行电压、污秽程度、湿度等的影响进行了分析,并对利用泄漏电流及红外热像检测污秽绝缘子的方法及有效性进行了讨论。

故障绝缘子的发热机理及其红外热像检测

由于绝缘子表面有污秽以及电阻质量逐渐劣化,继而导致绝缘子发生故障。本文主要分析引起故障绝缘子发热的主要机理,以及运用高分辨的红外热像仪进行检测并研究运行过程中的绝缘子状态。

绝缘子表面污秽程度的红外图像检测

线路绝缘子表面的污秽程度是线路维护、污闪防治的重要信息。长期以来,绝缘子表面污秽程度的在线检测缺乏有效手段,本文提出一种对运行线绝缘子表面的红外热像图进行处理和分析、提取相关污秽特征来分析其污秽情况的新的检测方法。

基于红外热像的低零值绝缘子检测技术研究

分析了绝缘子串的电压分布及发热功率,归纳了低零值绝缘子红外热像图谱特征,采用红外热像技术进行绝缘子带电检测,现场检测结果表明,红外热像技术可通过遥测绝缘子串温度特征来判断绝缘子绝缘性能。该种方法能有效发现低零值绝缘子,具有工作效率高、安全等优点。

污秽和水分对瓷支柱绝缘子发热的影响

绝缘子表面污秽受潮和水分侵入瓷体均可导致瓷支柱绝缘子出现异常发热,比较二者所引起的温升规律具有重要的实际应用价值。为此,选取具有相同运行年限和气象环境条件的试品,发热试品在现场局部有明显发热,不发热试品表面温度分布均匀。研究结果表明：发热试品经干燥处理后发热点暂时性消失,浸泡后的试品温升最大值约为浸泡前数值的2倍,浸泡后高湿和自然风干两种状态下温升变化趋势一致,差值〈1℃。浸泡后的发热试品温升最大值出现在加压时长为180~240 min,浸泡时长〉72 h时的局部温升变化幅值增加不明显。不发热试品在退网、干燥处理等两种状态下各部位温升值均〈0.4℃,浸泡后在表面湿润状态下最大温升仅为1.2℃。发热试品表面污秽受潮湿润后的局部温升值远小于水分侵入瓷体后的温升值,浸泡前的发热试品热点位于7号伞瓷柱附近,浸泡后发热点迁移到3号伞瓷柱附近。发热试品异常发热系绝缘子低压端金具同瓷体胶装处有明显的裂纹和凹坑,该缺陷导致水分侵入瓷体后会引起瓷体局部出现异常发热。

高海拔下不同伞形结构750kV合成绝缘子短样交流污秽闪络特性及其比较

为适应高海拔污秽地区750kV线路外绝缘选择的要求,在人工气候室内模拟高海拔气压条件对三伞五组合伞形和大小伞形结构的二种750kV合成绝缘子短样的污秽闪络特性进行了试验研究,分析了试品污闪电压和污闪梯度与伞裙结构的关系以及海拔高度或气压对污闪电压的影响。结果表明:合成绝缘子的污闪电压与伞裙结构有密切关系;在同样的最短干弧距离下,简单伞形结构的合成绝缘子具有更高的污闪电压和污闪梯度,对于伞形结构复杂的合成绝缘子,虽然其爬电距离提高了,但其污闪电压没有明显提高;高海拔下合成绝缘子的气压影响特征指数n大于瓷和玻璃绝缘子,并受伞裙结构形式、污秽程度的影响,且随着污秽程度增加,n逐渐减小,此外,染污方法和方式对n也有一定影响但不明显。

污秽与憎水性对复合绝缘子泄漏电流特性的影响

分析泄漏电流与污秽及憎水性之间的关系是实现污闪预警的有效手段。为此基于人工气候室试验,模拟了运行电压下污秽与憎水性对复合绝缘子泄漏电流的影响,揭示了泄漏电流与污秽、憎水性之间的内在联系。结果表明:随着污秽程度的增大,泄漏电流的有效值最大值增大,高幅值脉冲数增多,电压电流相位差从-33.19°变化到接近0,基波含量从98.03%降低到79.89%,其他各次谐波含量整体呈增加趋势。而随着憎水性水平的降低,泄漏电流的有效值最大值增大,高幅值脉冲数增多,电压泄漏电流相位差减小,基波含量从97.56%降低到85.97%,其他各次谐波含量整体呈增加趋势。