本發(fā)明涉及電性能的測試裝置，尤其是一種基于紅外紫外成像的絕緣子檢測方法。

背景技術(shù)：

目前絕緣子在輸電線路中大量的使用，其運(yùn)行環(huán)境為戶外輸電線路，傳統(tǒng)的檢測方法必須進(jìn)行登桿檢測，需花費(fèi)大量的人力及物力，而且其準(zhǔn)確率受環(huán)境、人工調(diào)整火花間隙距離及作業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)等因素影響很大。即使每年進(jìn)行一次檢測，也會有相當(dāng)數(shù)量的缺陷絕緣子仍在線路上運(yùn)行，成為線路安全運(yùn)行隱患。此外，近幾年來，環(huán)境污染加重，使得絕緣子表面很容易覆蓋污穢，表面污穢對絕緣子表面電場及發(fā)熱特性有很大的影響，會大大干擾劣化絕緣子的檢測，而且目前常用的檢測缺陷瓷懸式絕緣子的方法不是工作量大就是受環(huán)境或儀器的影響，不能達(dá)到簡單、快捷、有效的檢測目的。

紅外成像法與紫外成像法具有遠(yuǎn)距離，非接觸性、操作方便等傳統(tǒng)常規(guī)檢測方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，紅外成像儀通過把目標(biāo)的熱輻射信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過放大處理后顯示為以溫度不同分布的熱圖像，通過紅外成像可以直觀地檢測到設(shè)備發(fā)熱性能。紫外成像儀是通過接受放電產(chǎn)生的紫外光信號，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，同樣經(jīng)放大處理得到紫外圖像再與可見光圖像融合，得到最終的可定位放電點(diǎn)的設(shè)備放電圖像，但是二者又具有各自的局限性，紅外成像儀對微弱放電或設(shè)備的前期缺陷檢測不敏感，紫外成像法無法檢測對設(shè)備的內(nèi)部缺陷或是干污缺陷絕緣子不放電的情況等。盡管如此，二者在技術(shù)上并不沖突，紅外成像主要反映設(shè)備的發(fā)熱特性，紫外成像主要反映設(shè)備的放電特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種可對劣化絕緣子進(jìn)行有效的檢測與預(yù)警的基于紅外紫外成像綜合的絕緣子檢測方法。

技術(shù)方案：一種基于紅外紫外成像的絕緣子檢測方法，包括如下步驟：

(1)采集檢測的紅外紫外成像圖譜信息；

(2)對紅外紫外成像圖譜信息進(jìn)行紅外分析和紫外分析，通過紅外分析得到絕緣子的溫度信息，通過紫外分析得到絕緣子的放電強(qiáng)弱信息；

(3)根據(jù)絕緣子的溫度信息及放電強(qiáng)弱信息判斷絕緣子是否正常；若正常，則結(jié)束檢測；否則通過近距離實(shí)驗(yàn)對故障做出診斷。

進(jìn)一步的，步驟(3)中所述近距離實(shí)驗(yàn)具體為：當(dāng)圖譜分析劣化片數(shù)大于1片時進(jìn)行接觸式電壓分布測量法檢測并對故障做出診斷；當(dāng)圖譜分析劣化片數(shù)等于1片時進(jìn)行近距離電場測量法檢測并對故障做出診斷。

進(jìn)一步的，步驟(2)中所述紅外分析為提取絕緣子的軸線溫度并通過軸線溫度值進(jìn)行故障診斷；所述提取絕緣子的軸線溫度包括依次進(jìn)行的提取圖像的surf特征點(diǎn)、k近鄰匹配、自適應(yīng)空間聚類和分段校正；所述通過軸線溫度值進(jìn)行故障診斷具體包括如下步驟：

(2.1.1)遍歷絕緣子串中軸線溫度得到溫度變化區(qū)間[min，max]；

(2.1.2)在溫度變化區(qū)間中尋找絕緣子的平均溫度；

(2.1.3)生成閾值曲線；

(2.1.4)利用絕緣子串平均溫度和閾值曲線尋找溫度異常位置。

進(jìn)一步的，步驟(2.1.2)中所述尋找絕緣子的平均溫度以0.1°作為尋找步長。

進(jìn)一步的，步驟(2.1.3)中所述生成閾值曲線具體為絕緣子兩端取閾值0.35°，中心取閾值0.25°，并由兩端向中心遞減形成u型分布。

進(jìn)一步的，步驟(2)中所述紫外分析具體包括依次進(jìn)行的灰度變換、二值變換、形態(tài)學(xué)濾波、小光斑面積及位置計算、光斑面積加權(quán)疊加計算。

進(jìn)一步的，所述小光斑面積及位置計算具體包括如下步驟：

(a)對圖像的中各個已經(jīng)有相同的標(biāo)簽值的區(qū)域分別進(jìn)行形心位置提取，記錄每一塊位置的形心坐標(biāo)；

(b)通過比較各個區(qū)域的面積確定主光斑位置，其余各個區(qū)域的光斑位置信息為各個區(qū)域形心與主光斑形心的距離；

(c)計算主光斑區(qū)域的長軸；

(d)統(tǒng)計各個大小面積的光斑區(qū)域的數(shù)量。

進(jìn)一步的，所述光斑面積加權(quán)疊加計算具體為：選取光斑面積作為基本的量化參數(shù)，通過各個小光斑和主光斑區(qū)域的位置關(guān)系進(jìn)行加權(quán)疊加得到等效面積。

進(jìn)一步的，所述加權(quán)疊加為線性距離式加權(quán)系數(shù)法，其計算公式為:

其中，s為紫外圖譜放電量等效參數(shù)，i為小光斑的標(biāo)號，si為小光斑面積，s0為主光斑面積，xi為加權(quán)系數(shù)，x0＝1；

設(shè)小光斑形心到主光斑形心距離的最小值為lmin＝min{li}，則xi為：

其中，d為主光斑的直徑，li為小光斑形心到主光斑的形心的距離。

一種基于紅外紫外成像綜合的絕緣子檢測裝置，包括紅外紫外檢測模塊、紅外分析模塊、紫外分析模塊和處理模塊；所述紅外紫外檢測模塊將采集到的紅外紫外成像圖譜信息傳輸至紅外分析模塊和紫外分析模塊，紅外分析模塊對其進(jìn)行紅外分析得到絕緣子的溫度信息，紫外分析模塊對其進(jìn)行紫外分析得到絕緣子的放電強(qiáng)弱信息，紅外分析模塊和紫外分析模塊將其分析結(jié)果傳輸至處理模塊，處理模塊根據(jù)絕緣子的溫度信息及放電強(qiáng)弱信息判斷絕緣子是否正常，并在不正常時通過近距離實(shí)驗(yàn)對故障做出診斷。

有益效果：本發(fā)明采用的紅外紫外成像綜合檢測方法，綜合了各種劣化絕緣子檢測方法的優(yōu)點(diǎn)，以紅外成像法為基礎(chǔ)，卻又能夠避免單純的使用紅外成像法或者紫外成像法時分別出現(xiàn)的誤檢漏檢；通過采用紅外紫外雙重監(jiān)測及相關(guān)的量化整定方法會減小誤檢漏檢的可能性，提高了檢測效率，同時也增大了檢測周期；減小了劣化絕緣子存在的安全隱患，也避免了出現(xiàn)誤檢漏檢時對輸電線路巡檢構(gòu)成的潛在隱患。

附圖說明

圖1是本發(fā)明綜合檢測方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明紅外熱成像絕緣子串中心溫度曲線故障判定流程圖；

圖3是本發(fā)明紫外圖譜特征提取方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面通過一個最佳實(shí)施例并結(jié)合附圖對本技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種基于紅外紫外成像的絕緣子檢測方法，包括如下步驟：

在開始前先檢測氣象環(huán)境是否滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，若不滿足則結(jié)束檢測；本實(shí)施例中所依據(jù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為《dlt664-2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》、《dlt345-2010帶電設(shè)備紫外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》的氣象環(huán)境要求；

(1)采集檢測的紅外紫外成像圖譜信息，根據(jù)檢測要求進(jìn)行計算機(jī)輔助分析，并參照紅外紫外圖譜分析處理算法對處理結(jié)果進(jìn)行打印輸出；

(2)對紅外紫外成像圖譜信息進(jìn)行紅外分析和紫外分析，通過紅外分析得到絕緣子的溫度信息，通過紫外分析得到絕緣子的放電強(qiáng)弱信息；

(3)根據(jù)絕緣子的溫度信息及放電強(qiáng)弱信息判斷絕緣子是否正常；若正常，則結(jié)束檢測；否則通過近距離實(shí)驗(yàn)對故障做出診斷并打印診斷報告；

近距離實(shí)驗(yàn)具體為：當(dāng)圖譜分析劣化片數(shù)大于1片時進(jìn)行接觸式電壓分布測量法檢測并對故障做出診斷；當(dāng)圖譜分析劣化片數(shù)等于1片時進(jìn)行近距離電場測量法檢測并對故障做出診斷。

如圖2所示，絕緣子的故障類型主要有表面破損、開裂、污穢、片間夾帶異物以及掉片(部分絕緣子丟失)等，這將引起絕緣子阻值的降低，導(dǎo)致產(chǎn)熱增加，溫度上升。紅外分析為提取絕緣子的軸線溫度并通過軸線溫度值進(jìn)行故障診斷；提取絕緣子的軸線溫度包括依次進(jìn)行的提取圖像的surf特征點(diǎn)、k近鄰匹配、自適應(yīng)空間聚類和分段校正。圖2中針對紅外熱成像圖譜采取基于溫度的方法進(jìn)行故障診斷，通過軸線溫度值進(jìn)行故障診斷具體包括如下步驟：

(2.1.1)遍歷絕緣子串中軸線溫度得到溫度變化區(qū)間[min，max]；

(2.1.2)在溫度變化區(qū)間中尋找絕緣子的平均溫度，以0.1°作為尋找步長；

(2.1.3)生成閾值曲線，絕緣子兩端取閾值0.35°，中心取閾值0.25°，并由兩端向中心遞減形成u型分布；

(2.1.4)利用絕緣子串平均溫度和閾值曲線尋找溫度異常位置。

如圖3所示，步驟(2)中所述紫外分析具體包括依次進(jìn)行的灰度變換、二值變換、形態(tài)學(xué)濾波、小光斑面積及位置計算、光斑面積加權(quán)疊加計算。

其中，灰度變換，其算法原理如式所示：

y＝0.299r+0.587g+0.114b

式中：y為灰度值，其范圍為0-255；r、g、b分別為原始彩色圖像的紅、綠、藍(lán)三種顏色分量值。

所述二值變換，其方法由于紫外圖像的放電區(qū)域的和背景的灰度值較為固定，因此本實(shí)施例中采用二值變換的閾值法進(jìn)行圖像分割。閾值分割法算法原理如式所示：

式中t為閾值，g(x,y)為二值化后的灰度值，f(x,y)為二值化前的灰度值。

所述形態(tài)學(xué)濾波為數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本腐蝕和膨脹運(yùn)算，其基本原理是定義一個結(jié)構(gòu)元素，與原始圖像進(jìn)行集合運(yùn)算，腐蝕運(yùn)算會縮小對象輪廓，膨脹運(yùn)算會擴(kuò)大對象輪廓，單純的對圖像運(yùn)用腐蝕或者膨脹雖然可以達(dá)到濾波的效果，但是會改變原始圖像光斑區(qū)域的面積，對放電參數(shù)計算造成誤差。其算法定義式如式所示：

所述小光斑面積及位置計算具體包括如下步驟：

(a)對圖像的中各個已經(jīng)有相同的標(biāo)簽值的區(qū)域分別進(jìn)行形心位置提取，記錄每一塊位置的形心坐標(biāo)；

(b)通過比較各個區(qū)域的面積確定主光斑位置，其余各個區(qū)域的光斑位置信息為各個區(qū)域形心與主光斑形心的距離；

(c)計算主光斑區(qū)域的長軸；

(d)統(tǒng)計各個大小面積的光斑區(qū)域的數(shù)量。

所述光斑面積加權(quán)疊加計算具體為：選取光斑面積作為基本的量化參數(shù)，通過各個小光斑和主光斑區(qū)域的位置關(guān)系進(jìn)行加權(quán)疊加得到等效面積，并以此作為判定絕緣子放電強(qiáng)弱的評判依據(jù)。

所述加權(quán)疊加為線性距離式加權(quán)系數(shù)法，其計算公式為:

其中，s為紫外圖譜放電量等效參數(shù)，i為小光斑的標(biāo)號，si為小光斑面積，s0為主光斑面積，xi為加權(quán)系數(shù)，x0＝1；

設(shè)小光斑形心到主光斑形心距離的最小值為lmin＝min{li}，則xi為：

其中，d為主光斑的直徑，li為小光斑形心到主光斑的形心的距離。

與本方法相應(yīng)的基于紅外紫外成像綜合的絕緣子檢測裝置包括紅外紫外檢測模塊、紅外分析模塊、紫外分析模塊和處理模塊；所述紅外紫外檢測模塊將采集到的紅外紫外成像圖譜信息傳輸至紅外分析模塊和紫外分析模塊，紅外分析模塊對其進(jìn)行紅外分析得到絕緣子的溫度信息，紫外分析模塊對其進(jìn)行紫外分析得到絕緣子的放電強(qiáng)弱信息，紅外分析模塊和紫外分析模塊將其分析結(jié)果傳輸至處理模塊，處理模塊根據(jù)絕緣子的溫度信息及放電強(qiáng)弱信息判斷絕緣子是否正常，并在不正常時通過近距離實(shí)驗(yàn)對故障做出診斷。

本發(fā)明通過運(yùn)用兩種檢測方法分析研究設(shè)備的發(fā)熱特性及放電特性有助于提高檢測缺陷瓷懸式絕緣子的準(zhǔn)確性，大大提高了絕緣子檢測的有效性，減小了單一設(shè)備使用的局限性。此方法可提高劣化絕緣子的檢測準(zhǔn)確率，節(jié)省勞動力等方面有重要意義。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。