专利名称：一种高压设备红外图像自动故障识别方法
技术领域：
本发明涉及一种高压试验设备，特别涉及一种用于高压输电线上电气设备的运行状况检测的高压设备红外图像自动故障识别方法。
背景技术：
目前各供电企业基本上采用火花间隙放电叉、短路叉人工登杆塔方法检测电气设备运行状况。这些测试方法简单但准确性较低。对于运行中的低值电气设备，特别是如一串中存在多片低值绝缘子的情况下，很难作出正确的判断。这些传统的电气设备检测方法不仅劳动强度大、安全性差、效率低等原因，而且检测时火花放电的声音容易被周围环境声噪掩盖而难以准确判断，易造成误检或漏检。最重要的一点是对于现在基本上大规模应用的合成电气设备无法进行检测。因此，在当前电力紧张、安全形势严峻，对供电可靠率要求越来越高的情况下，应用红外测温技术开发一种在线的快速检测方法，用于检测电气设备的运行状况是十分必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种在线的快速检测电气设备的运行状况的方法。本发明的目的是这样实现的
本发明提供的一种高压设备红外图像自动故障识别方法，包括以下步骤
Si:选择需要检测的电气设备，获取该电气设备的温度图像；
52:处理温度图像获取电气设备的发热点以及发热点温度Tl ；
53:处理温度图像获取电气设备对应点的正常相温度T2 ；
54:根据环境参考温度T0、发热点温度Tl和电气设备对应点的正常相温度T2来计算电气设备的相对温度；
55:通过相对温度来判断该电气设备的运行状况和故障信息。进一步，所述温度图像是通过红外热像仪获取的红外温度图像。进一步，所述发热点为在温度图像上的最高温度点。进一步，所述电气设备相对应的正常温度T2通过以下步骤来
531:在温度图像上以发热点为原点，做一条温度直线，计算经过该直线各点的温度，并绘制成温度曲线t-x图；然后去掉最高温度(tl、xl)区域和最低温度(t2、x2)区域，计算温度图像图片中温度曲线所围城的积分面积S ；
532:在温度图像上以发热点为原点，旋转温度直线，每旋转一个角度，重复步骤S3计算温度图像图片中每一次形成的温度曲线所围城的积分面积S ；
533:确定积分面积S中面积最大的最大积分面积Smax ；
534:计算最大积分面积Smax时的平均温度，作为相对应的正常温度T2。进一步，所述旋转温度直线是以发热点为原点进行360度旋转所形成的温度直线。
进一步，所述相对温度T通过以下步骤来实现S41 :通过以下温差公式来计算相对温差T T=(T1-T2)/(Tl-TO)*100%，其中，Tl表示发热点的温度，T2表示正常相对应点的温度，TO表示环境温度参照体的温度，T表示相对温度。
进一步，所述电气设备的运行状况和故障信息通过相对温差T和发热点异常点的发热温度Tl、正常相对应点的温度T2以及环境温度参照体的温度TO来得出。
进一步，所述故障信息根据相对温差T和发热点温度Tl的值来划分为一般缺陷、 严重缺陷和危急缺陷；具体判断如下当电气设备与金属部件的连接部位如果出现接头和线夹的接触不良时或当金属导线出现松股、断股、老化或截面积不够时，所述相对温差不超过15K，为一般缺陷；所述热点温度>80°C或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>110°C或者相对温差T>95% 时，为危急缺陷。
进一步，所述故障信息具体判断还包括以下步骤当金属部件与金属部件的连接部分、接头和线夹、输电导线的连接器出现接触不良时，或隔离开关的转头和刀口出现接触不良、断股或弹簧压接不良时，所述相对温差不超过 15Κ，为一般缺陷；所述热点温度>90°C或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度 >130°C或者相对温差T>95%时，为危急缺陷。
进一步，所述故障信息具体判断还包括以下步骤当断路器的动静触头和中间触头出现压指压接不良时，所述相对温差不超过10Κ，为一般缺陷；所述热点温度>55°c或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>80°C或者相对温差T>95%时，为危急缺陷。
进一步，所述故障信息具体判断还包括以下步骤当电流互感器的内连接出现螺杆接触不良时，或套管的柱头出现柱头内部并线压接不良时，或当电容器的熔丝出现熔丝容量不够或熔丝座出现熔丝与熔丝座之间接触不良时， 所述相对温差不超过10Κ，为一般缺陷；所述热点温度>55°C或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>80°C或者相对温差T>95%时，为危急缺陷。
本发明的优点在于本发明采用基于红外图像处理技术来监测高压输电线上电气设备的运行状况和故障信息，可以自动识别高压设备红热故障；利用高压输电的电力设备在正常运行时都会发出一定热量，通过红外热像仪监测高压输电线上电气设备的运行状况，利用红外温度图像处理技术，计算机自动寻找温度发热异常点，则对该部位进行重点检测，并通过计算机自动对该异常点进行360度的全方位扫描，计算出异常点的发热温度、正常温度以及环境温度，并根据被测设备的发热点温度Tl、相对应点正常温度Τ2、环境参考温度Τ0，计算出相对温度，同时考虑周围环境条件的影响，通过相对温差判断法，自动判断该电气设备的运行状况和故障信息，实现了在线快速检测电气设备的运行状况。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中
图I为本发明实施例提供的红外热像仪结构示意 图2为本发明实施例提供的红外热像示意 图3为本发明实施例提供的电气设备检测原理方法；
图4为本发明实施例提供的电气设备检测方法流程 图5为本发明实施例提供的确定积分面积t一X不意 图6为本发明实施例提供的计算积分面积t一X示意图。
具体实施例方式以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。图I为本发明实施例提供的红外热像仪结构示意图，本发明实施例中使用的红外热像仪来获取成像图，包括依次连接的红外光学镜头、焦平面探测器和电子处理装置，所述电子处理装置分别与电源和存储装置连接，所述红外热像仪测量原理如下红外热像技术是将物体的热辐射扫描成像的一种非接触诊断技术。物体的红外热图像实际上对应的是其表面的二维温度场。根据斯蒂芬-波尔兹曼定率确定物体表面的绝对温度与物体的红外辐射功率的对应关系。被测物体辐射能量高低通过先进的红外探测器在仪器内部感应而形成热分布图像，能量辐射高的部分图像就亮，反之则稍暗。红外图像即是对温度灵敏的图像，红外图像的亮暗直接反应出物体温度的高低，两者成递增比例关系，就能诊断出物体温度的高低，两者成递增比例关系。凭借成像的明亮并配以两者递增关系公式计算，就能诊断出物体温度的高低，从而判断电力运行设备是否有缺陷问题。因此，通过红外热像仪监测电气设备的运行状况，利用红外线温度图像处理技术，检测高压输电线上电气设备的运行状况，并进行电气设备的缺陷诊断，得到故障信息。能够达到不接触、不停运、不取样、不解体的检测功能，从而检测到电气设备在运行状态下的真实状态信息，安全高效。而且可以做到节省工时，降低劳动强度，减少绝缘子的维修费用，大大提高电网供电可靠性。图2为本发明实施例提供的红外热像示意图，图3为本发明实施例提供的电气设备检测原理方法，图4为本发明实施例提供的电气设备检测方法流程图，图5为本发明实施例提供的确定积分面积t一X示意图，其中，图5中的SI，S2，S4分别表示图2中A、B、C三点的扫描位置的积分面积，图6为本发明实施例提供的计算积分面积t一X示意图，S表示温度曲线所围城的积分面积，如图所示本发明提供的一种高压设备红外图像自动故障识别方法，包括以下步骤
51:选择需要检测的电气设备，获取该电气设备的温度图像，所述温度图像是通过红外热像仪获取的红外温度图像；
52:处理温度图像获取电气设备的发热点以及发热点温度Tl ;所述发热点为在温度图像上的最闻温度点；
53:处理温度图像获取电气设备对应点的正常相温度T2 ;所述电气设备相对应的正常温度T2通过以下步骤来
S31 :在温度图像上以发热点为原点，做一条温度直线，计算经过该直线各点的温度，并绘制成温度曲线t-x图；然后去掉最高温度(tl、xl)区域和最低温度(t2、x2)区域，计算温度图像图片中温度曲线所围城的积分面积S ；S32 :在温度图像上以发热点为原点，旋转温度直线，每旋转一个角度，重复步骤S3计算温度图像图片中每一次形成的温度曲线所围城的积分面积S ;所述旋转温度直线是以发热点为原点进行360度旋转所形成的温度直线；本实施例中直线沿逆时针旋转一个小角度，角度的取值可以根据实际情况来确定。一般取值范围为5度到90。
S33 :确定积分面积S中面积最大的最大积分面积Smax ；S34 :计算最大积分面积Smax时的平均温度，作为相对应的正常温度T2。
S4 :根据环境参考温度T0、发热点温度Tl和电气设备对应点的正常相温度T2来计算电气设备的相对温度；所述相对温度T通过以下步骤来实现S41 :通过以下相对温度公式来计算相对温差T T=(T1-T2)/(Tl-TO)*100%，其中，Tl表示发热点的温度，T2表示正常相对应点的温度，TO表示环境温度参照体的温度，T表不相对 温度；S5 :通过相对温度来判断该电气设备的运行状况和故障信息。
所述电气设备的运行状况和故障信息通过相对温差T和发热点异常点的发热温度Tl、正常相对应点的温度T2以及环境温度参照体的温度TO来得出。
所述故障信息根据相对温差T和发热点温度Tl的值来划分为一般缺陷、严重缺陷和危急缺陷；具体判断如下当电气设备与金属部件的连接部位如果出现接头和线夹的接触不良时或当金属导线出现松股、断股、老化或截面积不够时，所述相对温差不超过15K，为一般缺陷；所述热点温度>80°C或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>110°C或者相对温差T>95% 时，为危急缺陷。
当金属部件与金属部件的连接部分、接头和线夹、输电导线的连接器出现接触不良时，或隔离开关的转头和刀口出现接触不良、断股或弹簧压接不良时，所述相对温差不超过15Κ，为一般缺陷；所述热点温度>90°C或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>130°C或者相对温差T>95%时，为危急缺陷。
当断路器的动静触头和中间触头出现压指压接不良时，所述相对温差不超过10Κ， 为一般缺陷；所述热点温度>55°C或者相对温差Τ>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>80°C 或者相对温差T>95%时，为危急缺陷。
当电流互感器的内连接出现螺杆接触不良时，或套管的柱头出现柱头内部并线压接不良时，或当电容器的熔丝出现熔丝容量不够或熔丝座出现熔丝与熔丝座之间接触不良时，所述相对温差不超过10Κ，为一般缺陷；所述热点温度>55°C或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>80°C或者相对温差T>95%时，为危急缺陷。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于包括以下步骤 Si:选择需要检测的电气设备，获取该电气设备的温度图像； 52:处理温度图像获取电气设备的发热点以及发热点温度Tl ； 53:处理温度图像获取电气设备对应点的正常相温度T2 ； 54:根据环境参考温度TO、发热点温度Tl和电气设备对应点的正常相温度T2来计算电气设备的相对温度； 55:通过相对温度来判断该电气设备的运行状况和故障信息。
2.根据权利要求I所述的高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于所述温度图像是通过红外热像仪获取的红外温度图像。
3.根据权利要求I所述的高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于所述发热点为在温度图像上的最高温度点。
4.根据权利要求I所述的高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于所述电气设备相对应的正常温度T2通过以下步骤来 531:在温度图像上以发热点为原点，做一条温度直线，计算经过该直线各点的温度，并绘制成温度曲线t-x图；然后去掉最高温度(tl、xl)区域和最低温度(t2、x2)区域，计算温度图像图片中温度曲线所围城的积分面积S ； 532:在温度图像上以发热点为原点，旋转温度直线，每旋转一个角度，重复步骤S3计算温度图像图片中每一次形成的温度曲线所围城的积分面积S ； 533:确定积分面积S中面积最大的最大积分面积Smax ； 534:计算最大积分面积Smax时的平均温度，作为相对应的正常温度T2。
5.根据权利要求4所述的高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于所述旋转温度直线是以发热点为原点进行360度旋转所形成的温度直线。
6.根据权利要求I所述的高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于所述相对温度T通过以下步骤来实现 S41 :通过以下温差公式来计算相对温差T T=(T1-T2)/(Tl-TO)*100%， 其中，Tl表示发热点的温度，T2表示正常相对应点的温度，TO表示环境温度参照体的温度，T表示相对温度。
7.根据权利要求I所述的高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于所述电气设备的运行状况和故障信息通过相对温差T和发热点异常点的发热温度Tl、正常相对应点的温度T2以及环境温度参照体的温度TO来得出。
8.根据权利要求I所述的高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于所述故障信息根据相对温差T和发热点温度Tl的值来划分为一般缺陷、严重缺陷和危急缺陷；具体判断如下 当电气设备与金属部件的连接部位如果出现接头和线夹的接触不良时或当金属导线出现松股、断股、老化或截面积不够时，所述相对温差不超过15K，为一般缺陷；所述热点温度>80°C或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>110°C或者相对温差T>95%时，为危急缺陷。
9.根据权利要求I所述的高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于所述故障信息具体判断还包括以下步骤当金属部件与金属部件的连接部分、接头和线夹、输电导线的连接器出现接触不良时，或隔离开关的转头和刀口出现接触不良、断股或弹簧压接不良时，所述相对温差不超过 15K，为一般缺陷；所述热点温度>90°C或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度 >130°C或者相对温差T>95%时，为危急缺陷。
10.根据权利要求9所述的高压设备红外图像自动故障识别方法，其特征在于所述故障信息具体判断还包括以下步骤当断路器的动静触头和中间触头出现压指压接不良时，所述相对温差不超过10Κ，为一般缺陷；所述热点温度>55°c或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>80°C或者相对温差T>95%时，为危急缺陷；当电流互感器的内连接出现螺杆接触不良时，或套管的柱头出现柱头内部并线压接不良时，或当电容器的熔丝出现熔丝容量不够或熔丝座出现熔丝与熔丝座之间接触不良时， 所述相对温差不超过10Κ，为一般缺陷；所述热点温度>55°C或者相对温差T>80%时，为严重缺陷；所述热点温度>80°C或者相对温差T>95%时，为危急缺陷。
全文摘要
本发明公开了一种高压设备红外图像自动故障识别方法，首先选择需要检测的电气设备，获取该电气设备的温度图像；然后通过处理温度图像获取电气设备的发热点以及发热点温度T1和正常相温度T2；最后再结合环境参考温度T0计算相对温度来判断该电气设备的运行状况和故障信息。本发明采用基于红外图像处理技术来监测高压输电线上电气设备的运行状况和故障信息，利用红外温度图像处理技术，寻找温度发热异常点，计算异常点的发热温度、正常温度以及环境温度以及相对温度，通过相对温差判断法，自动判断该电气设备的运行状况和故障信息，实现了在线快速检测电气设备的运行状况。
文档编号G01R31/02GK102928742SQ20121047798
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者魏钢, 冯中正, 刘航, 吴琛, 邓旭东, 唐巾鸿, 李娜 申请人:重庆市电力公司检修分公司, 国家电网公司