一种基于紫外成像法下放电强度换算方法
【专利摘要】本发明提供一种基于紫外成像法下放电强度换算方法，通过紫外成像检测放电模型的设计、视频分析和数字图像的处理，综合考虑测试距离、仪器增益、放电强度与紫外成像图谱量化数据间的关系，分析各参量及数据得到相应的曲线，提出了相应的换算方法。可有效指导本地区电网输变电设备典型缺陷紫外成像检测分析的灵敏度和准确性，并为设备的放电强度提供可靠的测试依据。
【专利说明】—种基于紫外成像法下放电强度换算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力【技术领域】，特别涉及一种基于紫外成像法下放电强度换算方法。【背景技术】
[0002]超高压输电线路和变电站电气设备多数都处于大气环境下，长期的电、热、机械应力作用下不可避免的会出现绝缘劣化、老化甚至损坏的问题，在一定的条件下，设备的表面会出现放电现象，但这种放电一般表现为弱放电，其辐射的光波波长主要分布于紫外波段(200-400nm)，人眼很难直接观察到。常规的检测方法，如声波检测法和超高频法都很难准确定位放电点。
[0003]利用紫外成像仪对高压、超高压输变电设备进行检测，实现高压导线散股、断股、外部损伤、高压设备污染程度、绝缘子劣化等高压电气设备绝缘缺陷检测，在国外已经得到较广泛的应用；国内近几年才刚刚开展紫外检测方面研究，尚处于起步阶段。可供参考的相关技术文献和资料也较少，我国电力系统也尚未制订相应的规程标准，仍处于技术引进的初级阶段，因此限制了紫外检测技术的现场应用。
[0004]目前，国内电力系统使用的紫外成像仪基本都是从南非CSRI和以色列OFIL公司进口。自2002年8月以来，国内几个大城市的电力高压实验室也开始进行紫外成像仪的应用试验，并取得初步效果。但目前紫外成像仪在我国电力系统中侧重于实际检测应用，对设备放电形成的原因，紫外成像法能否量化放电，不同缺陷下放电的紫外图谱特征等问题未开展过系统、全面的研究。
[0005]有鉴于此，本发明提供一种基于紫外成像法下放电强度换算方法，以满足实际应用需要。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是:为了解决现有技术存在的问题，提供一种基于紫外成像法下放电强度换算方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是:一种基于紫外成像法下放电强度换算方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)试验系统的建立，通过对典型试验模型的分析、研究，确定典型的放电模型一棒电极和板电极，对棒电极的选材、大小、结构进行设计，建立用于紫外试验的放电模型；
2)根据步骤I中的建立起来的实验模型，施加不同的工频试验电压值，通过对紫外成像仪器中检测增益设置、不同的测试距离下采集到持续的具有特征性的紫外成像视频，用来进行分析、研究；
3)根据步骤2中检测采集到的紫外成像视频，利用视频分析和数字图像处理算法提取紫外图像中的放电光斑区域，利用光斑区域所包含的图像的像素点的个数来来量化图像，并定义光斑面积参数，确定其光斑面积，根据相应的数字图像处理算法，综合编制图像处理软件；4)根据步骤3中绘制的图像处理软件，综合考虑紫外测试距离、仪器增益、放电强度与紫外成像图谱量化参数之间的关系，分析各参量及数据得到相应的曲线，提出相应的换算方法。
[0008]5)研究电信号与紫外成像信号之间的关系，获得相关的关系曲线，采用步骤4中所得到的换算方法实现对放电强度的计算。
[0009]如上所述的基于紫外成像法下放电强度换算方法，其特征在于，在步骤2中，所述紫外检测视频的获取，通过对放电模型施加不同的工频试验电压值，调节紫外成像仪器中检测增益设置、不同的测试距离而获得。
[0010]如上所述的基于紫外成像法下放电强度换算方法，其特征在于，在步骤2中，同时用以色列产和南非产两台紫外成像仪进行放电视频的获取，详细获取按下述方法进行:南非紫外成像仪的增益依次取:40%，50%，60%，70%，80%，90%和100%，以色列的紫外成像仪的增益分别取值为=80, 100，120，140，160，180，200，220，240，250 ;施加45kV工频电压至试验模型，两台仪器分别在距离试品4米、6米、8米、12米、16米、20米、28米处进行紫外成像测试并保存。
[0011]如上所述的基于紫外成像法下放电强度换算方法，其特征在于，在步骤(4)中，最终所得到的换算方法综合参考了紫外测试距离、仪器的增益及通过紫外成像图谱量化参数之间的关系，得到相应的曲线，再通过数据拟合，得出放电强度的一种换算方法，具体步骤如下:
(I)光斑面积与距离的关系的拟合分析:光斑面积参数与距离和增益之间有着一定的变化特性，兼顾仪器的探测灵敏度和便于实现对放电的量化分析，在工程中利用光斑面积参数用于放电结果的量化，同时南非的紫外成像仪的增益设置为80%，而以色列的紫外成像仪的增益设置为200 ；
对南非紫外成像仪在增益为80%，以色列的紫外成像仪在增益为200时的光斑面积随距离的变化特性进行拟合分析；根据数据的变化趋势，选择幂函数对散点进行拟合分析，拟合函数表达式如下:
Sd = Afa(4-1)
上式中，3为一常量系数d为观测距离，4为距离J下所对应的光斑面积值，β为幂函数的指数；为了确定式(4-1)中的j和^值，采用最小二乘曲线拟合法对数据进行拟合分析，为进一步量化曲线的拟合精确程度，计算各拟合曲线的可决系数r，计算式如下:
【权利要求】
1.一种基于紫外成像法下放电强度换算方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)试验系统的建立，通过对典型试验模型的分析、研究，确定典型的放电模型一棒电极和板电极，对棒电极的选 材、大小、结构进行设计，建立用于紫外试验的放电模型； 2)根据步骤I中的建立起来的实验模型，施加不同的工频试验电压值，通过对紫外成像仪器中检测增益设置、不同的测试距离下采集到持续的具有特征性的紫外成像视频，用来进行分析、研究； 3)根据步骤2中检测采集到的紫外成像视频，利用视频分析和数字图像处理算法提取紫外图像中的放电光斑区域，利用光斑区域所包含的图像的像素点的个数来来量化图像，并定义光斑面积参数，确定其光斑面积，根据相应的数字图像处理算法，综合编制图像处理软件； 4)根据步骤3中绘制的图像处理软件，综合考虑紫外测试距离、仪器增益、放电强度与紫外成像图谱量化参数之间的关系，分析各参量及数据得到相应的曲线，提出相应的换算方法； 5)研究电信号与紫外成像信号之间的关系，获得相关的关系曲线，采用步骤4中所得到的换算方法实现对放电强度的计算。
2.根据权利要求1所述的基于紫外成像法下放电强度换算方法，其特征在于，在步骤2中，所述紫外检测视频的获取，通过对放电模型施加不同的工频试验电压值，调节紫外成像仪器中检测增益设置、不同的测试距离而获得。
3.根据权利要求2所述的基于紫外成像法下放电强度换算方法，其特征在于，在步骤2中，同时用以色列产和南非产两台紫外成像仪进行放电视频的获取，详细获取按下述方法进行:南非紫外成像仪的增益依次取:40%，50%，60%，70%，80%，90%和100%，以色列的紫外成像仪的增益分别取值为=80, 100，120，140，160，180，200，220，240，250 ;施加45kV工频电压至试验模型，两台仪器分别在距离试品4米、6米、8米、12米、16米、20米、28米处进行紫外成像测试并保存。
4.根据权利要求1所述的基于紫外成像法下放电强度换算方法，其特征在于，在步骤(4)中，最终所得到的换算方法综合参考了紫外测试距离、仪器的增益及通过紫外成像图谱量化参数之间的关系，得到相应的曲线，再通过数据拟合，得出放电强度的一种换算方法，具体步骤如下: (I)光斑面积与距离的关系的拟合分析:光斑面积参数与距离和增益之间有着一定的变化特性，兼顾仪器的探测灵敏度和便于实现对放电的量化分析，在工程中利用光斑面积参数用于放电结果的量化，同时南非的紫外成像仪的增益设置为80%，而以色列的紫外成像仪的增益设置为200 ； 对南非紫外成像仪在增益为80%，以色列的紫外成像仪在增益为200时的光斑面积随距离的变化特性进行拟合分析；根据数据的变化趋势，选择幂函数对散点进行拟合分析，拟合函数表达式如下: sd = Ad a(4-1) 上式中，3为一常量系数，i为观测距离，4为距离i下所对应的光斑面积值，a为幂函数的指数；为了确定式(4-1)中的和《值，采用最小二乘曲线拟合法对数据进行拟合分析，为进一步量化曲线的拟合精确程度，计算各拟合曲线的可决系数r，计算式如下:
【文档编号】G01R31/12GK103744005SQ201310752601
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】廖鹏, 冯超, 马丽山, 包正红, 康钧, 张海宁, 朱爱珍, 张仲秋, 周瑜, 谢艳丽, 李玉海, 邓大勇, 王鹏飞, 何艳娇, 王生杰, 谢彭盛, 王志惠 申请人:国网青海省电力公司电力科学研究院