一种电力设备多目标同时测温的方法与流程

本发明属于红外监测技术领域，具体涉及一种电力设备多目标同时测温的方法。

背景技术：

高压变电设备在正常运行情况下，将有部分电能以不同的损耗形式转化为热能，从而使设备温度升高。这些电能的损耗主要包括以下几种：1、电阻损耗p=i²r，发热功率与电流平方成正比，这种发热称为电流效应引起的发热；2、介质损耗p=u²ωctanδ，发热功率主要取决于电压，这种发热称为电压效应引起的发热；3、铁损是因铁心的磁滞、涡流现象而产生的电能损耗，这种发热称为电磁效应引起的发热。

高压变电设备存在外部或内部故障时，往往出现不正常的发热或温度分布异常。高压变电设备外部热故障可分两类：一类是电气接头连接不良，其发热功率取决于导体连接的接触电阻与通过的电流；一类是因表面污秽或机械力作用造成外绝缘性能下降，其发热功率取决于外绝缘的绝缘电阻与泄漏电流。高压电气设备内部热故障主要发生在导电回路和绝缘介质上，其内部发热机理因设备内部结构和运行状态的不同而异，一般可概括为：导体连接或接触不良；介质损耗增大；电压分布不均匀或泄漏电流过大；因绝缘老化、受潮、缺油等，产生局部放电；磁回路不正常。

对高压变电设备由于故障引起的发热和升温，可利用红外热成像设备进行诊断，提供反映变电设备故障状态的热信息。对运行中高压变电设备热故障进行红外检测，具有不需停电、远距离、安全可靠、准确高效等常规测试技术不具有的优点，是实现在线监测和设备状态检修的最有效手段之一。

系统采用安装在机器人上的网络型在线式红外热像仪，配合带预置位的微机可控云台对变电站设备故障实现全天候实时监控及报警。红外热成像诊断技术在电力部门的应用已日趋成熟，无论是电力设备的内部故障（如避雷器内部受潮），还是电力连接点的热故障，都能清晰显示，在电力生产运行中已发挥了巨大的作用。本系统对电力设备实时监测，确保监测范围或指定的目标设备红外热图像的监控、温度场的数据的采录；并记录变电站设备温度变化情况。

变电设备的热故障一般情况下都有一个热积累的过程，某一设备温度突然变化很大的可能性很小，故要求系统需定时对某一变电设备进行测温操作，并记录该温度值并保存该设备的红外热图。当发现有温度临界或超过所设定的温度值时，系统发出报警信号。

通常监控情况下，利用可控云台，在人工工作状态下可手动实现对整个变电站现场的热故障进行搜寻。

目前自动测温分析系统，在监测变电设备进行温度识别的过程中采用的一张照片完成对一个设备温度工作温度进行判别。例如，图1中一张照片仅仅完成对断路器线路侧接线板a相进行温度判别。这种测量方式，虽然拍摄的热图中实际包含了多个需要测量的设备，但是因为一次只能分析一个目标，导致对同一视场，需要拍摄多次照片进行分析判断，效率低下。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种电力设备多目标同时测温的方法的技术方案。

所述的一种电力设备多目标同时测温的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）采集设备的红外热图，以此热图为基准设备模板热图；

2）采用多目标同时标记的方法，将基准设备模板热图中待测目标的位置全部标记出来；

3）将采集到的红外实时热图作为待处理热图，将待处理热图在基准设备模板热图中进行位置配准，得出待处理热图在基准设备模板热图的对应区域，并确定待测目标在待处理热图中的位置；

4）重复上述步骤，确定待处理热图中所有待测目标的位置；

5）根据待处理热图中待测目标多边型区域内部温度分布情况，判断设备工作状态。

所述的一种电力设备多目标同时测温的方法，其特征在于所述的步骤3）具体包括以下步骤：

a.以进行了多目标同时标记的红外热图为基准设备模板热图，以实时热图为待处理热图s；

b.在基准设备模板热图上以待测目标a的多边形为基准，按多边型的周长为计算依据，在多边型周边上平均选取4个标点，作为4个待测目标数据特征点：s1、s2、s3、s4；

c.以某个特征点为中心，在基准设备模板热图数据中选取长度宽度都为m的红外数据块t作为计算相似度测量的数据计算基础，其中m的值都为21像素；

d.在待处理热图数据中采用全局搜索的方法计算与t数据块相似度最高的数据块，计算公式如下：；

其中s表示在待处理热图数据中以坐标（i,j）位置为左上角的长度宽度都为m的红外数据块；i的取值范围为(1)到(m-m+1)，j的取值范围为(1)到(n-m+1)；m为待处理热图数据宽度，n为待处理热图数据高度；

e.统计所有的r（i,j）中的最小值，该数值的（i,j）就是待处理热图数据上与基准设备模板热图中特征温度点相匹配的位置点，重复步骤c至步骤d分别得到目标特征点位置t1、t2、t3、t4；

f.计算s1分别到s2、s3、s4点的距离是否与t1分别到t2、t3、t4点的距离误差在3个像素点内，如果符合则确认s1点为基准设备模板热图与待处理热图的匹配对准点；

g.根据t1、t2、t3、t4四个点的位置，并根据待处理热图中待测目标的轮廓多边型，确定在待处理热图数据中待测目标的精确外框多边型的位置。

上述的一种电力设备多目标同时测温的方法，设计合理，通过该方法能够使得拍摄的热图，只要包含测需要测量的变电设备，就可以一次性完成分析判断，提高了工作效率。

附图说明

图1为自动测温分析系统传统的温度判别图；

图2为实施例1中基准设备模板热图中待测目标的标记图。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明。

实施例1：一种电力设备多目标同时测温的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）采集设备的红外热图，以此热图为基准设备模板热图。

2）如图2所示，采用多目标同时标记的方法，将基准设备模板热图中待测目标的位置全部标记出来。

3）将采集到的红外实时热图作为待处理热图，将待处理热图在基准设备模板热图中进行位置配准，得出待处理热图在基准设备模板热图的对应区域，并确定待测目标在待处理热图中的位置，具体包括：

a.以进行了多目标同时标记的红外热图为基准设备模板热图，以实时热图为待处理热图s；

b.在基准设备模板热图上以待测目标a的多边形为基准，按多边型的周长为计算依据，在多边型周边上平均选取4个标点，作为4个待测目标数据特征点：s1、s2、s3、s4；

c.以某个特征点为中心，在基准设备模板热图数据中选取长度宽度都为m的红外数据块t作为计算相似度测量的数据计算基础，其中m的值都为21像素；

d.在待处理热图数据中采用全局搜索的方法计算与t数据块相似度最高的数据块，在待处理热图中，以(i,j)为左上角，取m×m大小的子图，计算其与模板的相似度，历整个搜索图，在所有能够取到的子图中，找到与模板图最相似的子图作为最终匹配结果，平均绝对差r(i,j)越小，表明越相似，故只需找到最小值、r(i,j)即可确定能匹配的子图位置，具体计算公式如下：；

其中s表示在待处理热图数据中以坐标（i,j）位置为左上角的长度宽度都为m的红外数据块；i的取值范围为(1)到(m-m+1)，j的取值范围为(1)到(n-m+1)；m为待处理热图数据宽度，n为待待处理热图数据高度；t（s，t）指的是计算过程中位置为（s，t）的某点数据；

e.统计所有的r(i,j)中的最小值，该数值的(i,j)就是待处理热图数据上与基准设备模板热图中特征温度点相匹配的位置点，重复步骤c至步骤d分别得到目标特征点位置t1、t2、t3、t4；

f.计算s1分别到s2、s3、s4点的距离是否与t1分别到t2、t3、t4点的距离误差在3个像素点内，如果符合则确认s1点为基准设备模板热图与待处理热图的匹配对准点；

g.根据t1、t2、t3、t4四个点的位置，并根据待处理热图中待测目标的轮廓多边型，确定在待处理热图数据中待测目标的精确外框多边型的位置。

4）重复上述步骤，确定待处理热图中所有待测目标的位置。

5）根据待处理热图中待测目标多边型区域内部温度分布情况，判断设备工作状态。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。