基于无人机载紫外图像数据的绝缘子电晕分析方法

采用无人机载紫外成像设备获取绝缘子运行状态的紫外图像数据,已经成为数字化运行检修的重要手段。基于无人机载的紫外成像图像数据,将数字图像处理算法结合分析视频,提取图像参数、获取紫外图像信息,分析绝缘子电晕的情况。运行结果显示,该方法可满足现场实际检测的需求,并在观测距离为4 m且增益为60%时达到最佳探测效果,有助于建立更精确的电晕分析方法,提升无人机载紫外图像数据的应用范围。

太阳极紫外光谱探测的历史与展望

围绕国际一流科学目标,发展顶级探测设备是中国太阳物理位列国际先进行列的立足点。70多年的空间太阳探测历程中,极紫外波段探测发挥了极其重要的作用,极紫外观测设备也几乎成为了太阳探测卫星的必备载荷之一。中国在极紫外探测,尤其是光谱探测方面的基础非常薄弱,导致相关科学研究几乎全部依赖国外数据,从而严重制约了中国太阳物理学科的发展。本文根据太阳极紫外探测的特点,系统分析了国外光谱探测的历史、现状以及未来发展趋势,并归纳了三类主要探测方式,即全日面积分光谱探测、低速光谱成像探测、快速光谱成像探测的当前水平,包括其技术方案及取得的部分科学成果。在此基础上,提出中国太阳极紫外光谱探测“三步走”的发展思路,并对每一步的科学目标、指标需求和候选探测方案提出建议。同时,展望了在太阳极紫外成像探测方面开展创新性尝试的思路。

电晕辐射成像仪测试平台研制及性能测试方法研究

电晕辐射成像仪在电力等领域已得到广泛应用,为了实现对电晕放电等缺陷故障的精确定位检测,建立了核心性能统一、科学可靠的测试平台和测试方法。首先,对传统的电晕辐射成像仪高温黑体灵敏度测量法进行了关键性改进,提出了一种新的基于标准日盲紫外光源和平行光管的测量方法,通过光源、积分球及控制系统来实现光学成像测试、紫外灵敏度测试和带外抑制性测试。最后,基于新方法研制了一套全新的电晕辐射成像仪光学成像性能、紫外灵敏度及带外抑制性能测试平台。研究结果表明:所提出的测试方法和搭建的测试平台更易评估电晕辐射成像仪性能的真实情况,满足电晕辐射成像仪实际测试的需求。

基于单帧同位叠加的220 kV绝缘子串紫外动态图像诊断研究

目前,基于紫外成像的绝缘子诊断技术主要采用动态图像单帧画面进行判断评估,缺乏考虑动态图像的整体性。为了解决绝缘子紫外电晕动态图像的量化评估问题,提出一种基于单帧同位叠加的绝缘子动态图像诊断方法。该方法采用形态学运算对动态图像进行图像滤波,抑制图像噪声;通过类间方差分割算法提取绝缘子串及紫外电晕部分,实现动态图像的单帧特征提取;以单帧同位叠加算法为基础,生成动态图像综合特征;最后,根据动态图像的综合特征,构建数据可视化雷达图。实验结果表明:该方法不仅保障绝缘子动态图像评估的整体性,还分析不同类型绝缘子的动态图像表现和雷达图,为实际工程中绝缘子带电检测提供了一定的参考。

电力线电晕放电紫外图像精确分割方法

受拍摄环境及局部放电程度影响,夜间型紫外相机拍摄电晕放电图像不清晰、放电区域的颜色不仅接近背景颜色且与背景交叉重叠等导致难以自动分割局部放电,针对该问题提出一种新的电力线紫外图像局部放电区域精确分割方法。首先,构建基于Unet深度学习语义分割模型,利用已训练Unet网络对紫外图像语义分割获得电晕放电区域粗分割结果;其次,将放电区域紫外图像转换为灰度图像,基于前景加权的Otsu阈值分割法对粗分割结果进行精确分割。对426个样本进行测试,本文方法全部分割出了样本图像中的局部放电区域,且分割出的放电区域与真值之间的误差接近0,所提出的电晕放电分割方法能为局部放电大小量化和评估提供准确的数据源。

电晕放电探测用紫外检测设备的研究

检测电晕放电是发现高压电气设备有无绝缘故障或潜在绝缘故障最直接、最有效的方法。传统的紫外成像仪在电晕放电检测中不但价格昂贵且需专业人员操作,无法在电力系统中大规模推广使用。针对该现象,分析了电晕放电的原理以及紫外光子数与电晕强度的联系,提出了基于UV传感器的紫外检测设备的研究课题,其主要功能模块有主控模块、紫外线的采集与转换电路(光电转换电路)、成像模块、GPS定位模块、数据存储与通信模块以及显示模块等,重点对光电转换电路、成像模块和定位模块进行了设计。通过在高压实验室测试,所设计的紫外检测设备可以有效表征电晕放电强度,并能够准确定位放电位置。

变压器电晕放电紫外脉冲检测法

变压器局部放电常用检测方法包括脉冲电流法、油中溶解气体分析(DGA)法、超声波法、无线电干扰电压(RIV)法、光测法、射频检测法及化学方法等。在上述方法分析的基础上,根据电晕放电的紫外光特性提出了用紫外脉冲检测变压器内部放电的新方法。分析了变压器电晕放电与紫外光特性的关系、紫外光在变压器内部的传播特性,论证了电晕放电的紫外脉冲法检测原理,提出了变压器内部电晕放电故障定位方法,设计了紫外脉冲监测方法并进行了实验验证。结果表明,紫外脉冲法可用于变压器电晕放电的在线监测。

“日盲”紫外电晕探测系统定标

"日盲"紫外电晕探测是电力设备检修与维护的主要手段之一。为了提供更为准确和客观的评价依据,需要对"日盲"紫外电晕探测系统进行辐亮度定标,从而确定目标辐亮度与增益控制电压、系统输出灰度值之间的关系。为此构建了由高稳定氘灯光源、积分球、光纤光谱仪等组成的定标装置。采用可溯源美国NIST的紫外标准氘灯对光纤光谱仪进行光谱辐照度标定,并以光纤光谱仪作为标准探测器对电晕探测系统进行定标。通过实验拟合出ICCD增益控制电压与系统增益之间的关系曲线,并给出了系统的标定方程。随后进行了三组不同增益的验证实验,实验结果表明在线性区内辐亮度推算值与测量值之间的最大相对误差为6.11%,均方根为3.22%。经分析,文中所采用的系统定标方案的不确定度为9.1%,基本可以满足了"日盲"紫外电晕探测系统的需求。此外,不同增益条件下的系统响应特性可以为"电晕"探测过程中进行自动增益调整算法的设计提供参考依据。

紫外成像检测技术及其在电气设备电晕放电检测中的应用!

笔者阐述了紫外成像检测技术工作原理,比较了紫外成像检测与电气设备传统预防性试验、红外检测的技术特点。结合应用实例,介绍了紫外成像检测技术在电气设备电晕放电检测中的应用情况,分析了紫外成像检测的影响因素。在此基础上,指出了紫外成像检测技术在实际应用中尚需解决的问题,如紫外光子标定、电晕放电后果评估、紫外检测标准规程制定等。

电晕探测系统中JPEG截图文件系统的设计

针对检测及定位紫外电晕的问题,介绍了利用TMS320DM642高速DSP芯片设计的一种紫外电晕探测系统.该系统采用可见光和紫外光两台相机在同一视场采集图像,在LCD上实时显示两路信号经处理后的叠加图像,便于在观测电晕的同时确定电晕产生的部位.用户可将感兴趣的画面截获后压缩成JPEG图像存储到系统内部的FLASH中,并可以在LCD上浏览这些画面或通过USB接口将它们下载到PC机中.设计了一种用于存放截图的JPEG图像文件系统,给出了文件系统的原理框架,讨论了利用RF5参考框架实现JPEG编解码算法的方法,详细设计和实现了文件系统的存储空间组织、目录区结构和初始化、读写等基本操作.经测试,对分辨率为720×576的图像进行JPEG编、解码的平均时间分别为10.5 ms和9.6 ms;耗时较多的截图保存操作所需时间约为4～6 s;文件系统可以存放约70个图像.

500kV复合绝缘子断裂机理及检测方法

复合绝缘子断裂对输电线路的安全稳定运行构成了严重威胁。结合500 kV复合绝缘子断裂故障,分析了复合绝缘子断裂机理及原因,探讨了红外热像检测及紫外电晕检测技术在复合绝缘子检测中的应用效果。结果表明:在局部强电场和弱酸腐蚀综合作用下,芯棒机械性能降低是复合绝缘子断裂的重要原因;红外热像检测、紫外电晕检测等带电检测手段能有效发现复合绝缘子的缺陷,具有距离远、不接触、准确、实时、快速等优点;为避免复合绝缘子断裂事故,有必要优化复合绝缘子均压环的结构,选择最佳的均压环直径、管径及安装位置,改善复合绝缘子沿面场强及电压分布的不均匀性,抑制复合绝缘子局部区域的电晕放电现象。

基于数学形态学的电力设备紫外图像放电区域提取

紫外成像检测技术是电力系统中检测电晕放电、电力设备外绝缘状态以及污秽程度十分有效的手段之一,数学形态学是一种十分有效的图像处理工具。文章提出了一种基于数学形态学的电力设备紫外放电图像放电区域提取方法,在数学形态学概念的基础上,提取了图像的真实放电区域,并计算了放电区域的面积。试验结果表明,该方法对不同型号的紫外成像仪拍摄到的图像均有良好的适应性。不仅可以快速地定位放电点,而且可以对放电强度用放电面积进行量化,为紫外成像仪的现场应用开辟了新思路。

复合绝缘子沿面电晕放电特性的试验研究

为了研究复合绝缘子沿面电晕放电状况,以110kV复合绝缘子为试验对象,利用一种基于光电倍增管的紫外电晕检测装置来测量绝缘子电晕产生的紫外光,探讨复合绝缘子沿面电晕放电发展和分布特征。通过逐步升高施加电压的试验方法,检测得到复合绝缘子在不同表面条件下(干燥、清洁、潮湿、染污)沿面电晕放电发展和分布状况的脉冲量化特征数据。测量结果表明:当电压升高时,表面干燥条件下的复合绝缘子电晕放电沿串长发展和分布,而表面潮湿条件下的复合绝缘子电晕放电随机性较大。电晕紫外光脉冲个数以及脉冲平均峰值可以用作检测电晕放电的特征参数,以判定复合绝缘子电晕放电状态。

1000kV特高压交流变电金具电晕特性及优化

1000kV特高压交流变电站运行电压很高而且相邻电场会相互影响,使得变电金具的设计比以往线路金具的设计要求更高、更复杂。为了让应用于特高压交流试验示范工程的变电金具拥有良好的高压电气特性,以国家电网公司特高压交流试验基地为样本,对变电站各种主要金具表面场强进行了仿真计算研究,对不同结构的金具进行了初步的优化设计,并采用科学的金具试验方法对各种优化后的不同结构的金具进行了电晕试验研究,根据试验结果提出了优化金具的建议意见,采纳该建议设计的试验示范工程变电站金具满足运行要求。

输电线路机载紫外巡检和故障诊断技术

目前,在高压输电线路巡线中使用的高清相机和红外热成像仪只能形成可见光和发热点图像,很难确定放电点位置。为此,研发一套无人机动态紫外成像在线监测和故障智能诊断装置。为了验证该装置的功能,对实际带电运行线路巡检进行大量的试验。试验结果表明,该装置可快速对输电线路的各类缺陷进行检测,提高电力线路巡线的安全性、有效性和自动化程度,对电网运行维护具有实际意义。

极不均匀场中电晕放电的紫外成像检测特性研究

目前,紫外检测技术在电力系统的应用已受到广泛关注,但其应用方法和标准都处在探索阶段。结合模拟试验方法,研究紫外光子数与增益、距离之间的关系,考虑极不均匀场下的电晕放电,研究光子数与放电强度量化参数(局部放电量、电晕电流)的对应关系。试验结果表明,增益、距离对光子数影响较大,在应用中需选择合适的增益;光子数与距离基本成反比的关系,且在一定程度上能反映出电晕放电强度变化趋势。

紫外相机在电晕检测中的应用研究

高压输电线的电晕放电现象消耗大量的电能,而目前的电晕检测技术,如远红外望远镜、超声电晕探测器及人工目视检查都有一定的不足。日盲紫外探测因为背景干扰微弱、可靠方便而具有独特的优势。经比较分析提出了一种紫外探测方案,给出了一种系统结构。

高压设备电晕紫外成像检测图像增强方法的研究

紫外成像仪在低照度环境下检测高压设备外部电晕放电时,输出图像模糊,不利于故障点的定位、分析和识别,有必要采取一定图像处理算法改善图像质量。简要分析了这类紫外图像的特征,提出了滤波和灰度变换的方法,并对图像进行了增强处理。对比分析了目前常用的空域滤波、频域滤波和小波域滤波方法的去噪效果,采用了图像的分段线性灰度变换和自适应直方图均衡算法改善了图像亮度和对比度,工程实际应用验证了所提方法的有效性。

紫外检测技术用于现场红外测温异常的处理

介绍了一起绝缘子和一起变压器低压侧绝缘铜管母红外测温异常故障的处理,通过对红外测温异常点进行电晕放电紫外检测和分析,得到红外测温异常分别是由于绝缘子均压环与绝缘子距离偏小和感应电在外绝缘表面形成的感应电流所造成的,并根据分析结果对故障点进行了处理,避免了两起可能发生的重大电网事故,处理后紫外检测结果验证了分析的正确性和紫外检测技术的实用性。

高压电晕放电特征及其检测

分析了高压输变电系统中高压电晕放电的基本特征并介绍了目前常用的几种电晕检测方法。根据高压电晕放电的光谱特征,提出应用240-280波段紫外双光谱和数字图像处理的方法来实现电晕检测与定位,给出了实现的原理框图。