一种紫外成像放电检测方法及装置与流程

本发明涉及放电检测
技术领域：
，特别是指一种紫外成像放电检测方法及装置。
背景技术：
：运行在现场的高压电气设备在长期的电场、机械应力、环境因素的作用下，可能会发生绝缘老化、劣化、破损、开裂、松动等事故；同时电气设备在设计、制造、安装、运行、维护中任一环节若处理不当都有可能造成设备缺陷，导致局部电场集中进而可能形成电晕放电，上述缺陷对输变电设备的安全运行造成巨大威胁。根据放电中伴随有紫外光信号辐射的特点，近几年国内外的电力系统开始将紫外成像仪用于电气设备的放电检测中。近年来，紫外成像技术在电力系统领域得到了初步的应用，为电力系统实时检测提供了新的思路，同时也进一步促进了紫外成像技术的研究和发展。综合目前公开的研究资料来看，相关研究主要以应用研究、定性研究和模型研究为主，主要用于判断放电的有无以及对放电定位，而无法对放电进行定量化分析。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提出一种紫外成像放电检测方法及装置，能够对放电进行检测与定量分析。基于上述目的，本发明提供了一种紫外成像放电检测方法，包括：在不同的实验参数条件下，对放电实验模型进行放电检测实验；放电检测实验过程中，采集电流信号和紫外图像；对所述电流信号进行处理，得到电信号量化参数；对所述紫外图像进行处理，得到图像量化参数；对所述电信号量化参数及图像量化参数进行分析处理，得到所述电信号量化参数与所述图像量化参数之间的关联关系。可选的，所述放电实验模块为棒-板间隙放电仿真模型，所述实验参数包括环境温度、湿度，棒板间距，紫外成像仪的增益及观测距离。可选的，采集所述棒-板间隙放电仿真模型的棒电极端的电流信号，对所述电流信号进行处理得到所述电信号量化参数，所述电信号量化参数包括电流信号峰值、电流信号平均值、电流信号有效值、电流脉冲个数、放电量。可选的，对所述紫外图像进行处理包括：对所述紫外图像进行预处理，得到二值化紫外图像；对所述二值化紫外图像进行数学形态学滤波处理，得到滤波处理后的紫外图像；对所述滤波处理后的紫外图像进行去噪处理，得到去噪后的紫外图像；基于所述去噪后的紫外图像，提取所述图像量化参数。可选的，所述图像量化参数包括光子数、光斑面积、区域边界周长、长轴和短轴；所述光斑面积为所述去噪后的紫外图像内所包含的像素点个数；所述区域边界周长为所述去噪后的紫外图像的边界点上的连续像素点的个数之和；所述长轴为通过所述去噪后的紫外图像的形心点、与其边界相交两点，所述两点之间距离最大的线段所在的直线，所述短轴为所述两点之间距离最小的线段所在的直线。本发明实施例还提供一种紫外成像放电检测装置，包括：电流测量单元，用于在放电检测实验过程中，采集电流信号；信号处理模块，用于对所述电流信号进行处理，得到电信号量化参数；紫外成像模块，用于在放电检测实验过程中，采集紫外图像；图像处理模块，用于对所述紫外图像进行处理，得到图像量化参数；数据处理模块，用于根据不同的实验参数条件下所对应的所述电信号量化参数和图像量化参数，进行分析处理，得到所述电信号量化参数与所述图像量化参数之间的关联关系。可选的，所述实验参数包括环境温度、湿度，棒板间距，紫外成像模块的增益及观测距离。可选的，所述电流测量单元采集棒-板间隙放电仿真模型的棒电极端的电流信号，所述信号处理模块对所述电流信号进行处理得到所述电信号量化参数，所述电信号量化参数包括电流信号峰值、电流信号平均值、电流信号有效值、电流脉冲个数、放电量。可选的，所述图像处理模块对所述紫外图像进行处理包括：对所述紫外图像进行预处理，得到二值化紫外图像；对所述二值化紫外图像进行数学形态学滤波处理，得到滤波处理后的紫外图像；对所述滤波处理后的紫外图像进行去噪处理，得到去噪后的紫外图像；基于所述去噪后的紫外图像，提取所述图像量化参数。可选的，所述图像量化参数包括光子数、光斑面积、区域边界周长、长轴和短轴；所述光斑面积为所述去噪后的紫外图像内所包含的像素点个数；所述区域边界周长为所述去噪后的紫外图像的边界点上的连续像素点的个数之和；所述长轴为通过所述去噪后的紫外图像的形心点、与其边界相交两点，所述两点之间距离最大的线段所在的直线，所述短轴为所述两点之间距离最小的线段所在的直线。从上面所述可以看出，本发明提供的紫外成像放电检测方法及装置，通过采集不同的实验参数条件下，放电实验模型的电流信号和紫外图像，对电流信号和紫外图像进行处理，得到电信号量化参数和图像量化参数，对电信号量化参数及图像量化参数进行回归分析处理，建立电信号量化参数与图像量化参数之间的关联关系。本发明能够实现紫外成像放电检测，并可利用建立的电信号量化参数与图像量化参数之间的定量关系，进行定量分析。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例的方法流程示意图；图2为本发明实施例的放电实验模型的结构示意图；图3为本发明实施例的图像量化参数的示意图；图4为本发明实施例的装置结构框图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。图1为本发明实施例的方法流程示意图。如图所示，本发明实施例提供的紫外成像放电检测方法，包括：S10：在不同的实验参数条件下，对放电实验模型进行放电检测实验；影响放电过程的因素包括温度、湿度，影响放电检测灵敏度的因素包括紫外成像仪的增益及观测距离等。本发明实施例中，放电检测实验的实验参数设置范围如下：参数温度/℃相对湿度/％增益观测距离/m研究范围-20～5030～100最小值到最大值之间设置3～120图2为本发明实施例的放电实验模型的结构示意图。如图所示，本发明实施例的放电实验模型采用棒-板间隙放电仿真模型，棒-板间隙放电仿真模型放置于温湿度可调节的环境中，通过调节温度、湿度，调节紫外成像仪的增益，调节紫外成像仪与棒-板间隙放电仿真模型之间的观测距离，对棒-板间隙放电仿真模型进行放电检测实验。S11：放电检测实验过程中，采集电流信号；S12：对电流信号进行处理，得到电信号量化参数；对棒-板间隙放电仿真模型的棒电极端施加电压，进行放电检测实验。可选择棒-板间隙10厘米、30厘米、50厘米和100厘米等几个主要间隙距离，通过向棒电极端施加大小不同的电压控制放电强度。施加特定电压时，采集电流信号，对电流信号进行处理，得到特定电压对应的电信号量化参数。于棒电极端设置用于采集电流信号的电流测量单元，电流测量单元包括屏蔽壳体及屏蔽壳体中的电流检测电阻、数据采集卡、光模块，电流测量单元串联在高压侧回路中，电流检测电阻检测电流信号，经数据采集卡传输至光模块，光模块将电流信号转换为光信号后通过光纤传输至地面的光端机，光端机将接收的光信号转换为电信号，由信号处理模块对电信号进行处理，得到电信号量化参数。电信号量化参数包括电流信号峰值、电流信号平均值、电流信号有效值、电流脉冲个数、放电量等参数，其中，放电量是对电流信号进行积分计算处理得到。S13：放电检测实验过程中，利用紫外成像仪采集紫外图像；S14：对紫外图像进行处理，得到图像量化参数；放电检测实验过程中，在不同的实验参数条件下，施加特定电压时，利用紫外成像仪录制视频，从视频中提取出每一帧图像作为紫外图像，对紫外图像进行处理得到图像量化参数，图像处理方法包括：S140：对紫外图像进行预处理，得到二值化紫外图像；包括：1)对彩色的紫外图像进行灰度处理，生成灰度紫外图像；灰度变换公式为：Y＝0.299R+0.587G+0.114B(1)其中，R为红色分量取值，G为绿色分量取值，B为蓝色分量取值。2)对灰度紫外图像进行二值化处理，生成二值化紫外图像；经过对大量的灰度紫外图像进行直方图统计分析，灰度值为220附近存在明显的波谷，因而，选取灰度阈值为220，即灰度紫外图像中像素值大于220的像素值取值为255，小于220的像素值取值为0。S141：对二值化紫外图像进行数学形态学滤波处理，得到滤波处理后的紫外图像；本发明实施例中，采用开运算和闭运算对二值化紫外图像进行滤波处理。S142：对滤波处理后的紫外图像，利用小区域面积消除算法消除噪声区域，得到去噪后的紫外图像；滤波处理后的紫外图像，仍然存在一些孤立的干扰点，采用小区域面积消除算法去除干扰点，算法包括：检测滤波处理后的紫外图像的每个连通区域，获取每个连通区域的边界信息；通过边界信息获取每个连通区域的区域面积；设定面积阈值，将每个连通区域的区域面积与面积阈值进行比较，大于等于面积阈值的连通区域保留，小于面积阈值的连通区域作为噪声去除。S143：基于去噪后的紫外图像，提取图像量化参数。图3为本发明实施例的图像量化参数的示意图。如图所示，图像量化参数包括光子数、光斑面积、区域边界周长、长轴和短轴，其中，光子数可由紫外成像仪直接输出得到；光斑面积为放电光斑区域(去噪后的紫外图像30)内所包含的像素点个数；区域边界周长为放电光斑区域边界点上的连续像素点的个数之和。长轴为通过放电光电区域的形心点、与放电光斑区域边界相交两点，两点之间距离最大的线段所在的直线，短轴为两点之间距离最小的线段所在的直线。S15：对电信号量化参数及图像量化参数进行分析处理，建立电信号量化参数与图像量化参数之间的关联关系。在不同的实验参数条件下，施加不同的电压，得到相应的电信号量化参数及图像量化参数。具体的，在不同的环境温度、湿度，紫外成像仪的不同增益，紫外成像仪与实验模型的不同观测距离，不同的棒-板间距，施加不同的电压条件下，利用电流测量单元采集电流信号，利用紫外成像仪采集紫外图像，对电流信号进行处理得到电信号量化参数，对紫外图像进行处理得到图像量化参数；之后，建立不同的实验参数与相应的电信号量化参数、图像量化参数之间的关联关系。对于不同的实验参数条件下的电信号量化参数、图像量化参数，采用回归分析方法，得到电信号量化参数与图像量化参数之间的量化关系。回归分析方法可以采用线性回归、最小二乘法、神经网络算法、支持向量机、核回归方法等方法。图4为本发明实施例的装置结构框图。如图所示，本发明实施例提供的紫外成像检测装置，包括：电流测量单元，用于在放电检测实验过程中，采集电流信号；信号处理模块，用于对电流信号进行处理，得到电信号量化参数；紫外成像模块，用于在放电检测实验过程中，采集紫外图像；图像处理模块，用于对紫外图像进行处理，得到图像量化参数；数据处理模块，用于根据不同的实验参数条件下所对应的电信号量化参数和图像量化参数，进行回归分析，得到电信号量化参数与图像量化参数之间的关联关系。本发明实施例中，实验模型采用棒-板间隙放电仿真模型，棒-板间隙放电仿真模型放置于温湿度可调节的环境中，通过调节温度、湿度，调节紫外成像仪的增益，调节紫外成像仪与棒-板间隙放电仿真模型之间的观测距离，对棒-板间隙放电仿真模型进行放电检测实验。对棒-板间隙放电仿真模型的棒电极端施加电压，进行放电检测实验。施加特定电压时，采集电流信号，对电流信号进行处理，得到特定电压对应的电信号量化参数。电流测量单元包括屏蔽壳体及屏蔽壳体中的电流检测电阻、数据采集卡、光模块，电流测量单元串联在高压侧回路中，电流检测电阻检测电流信号，经数据采集卡传输至光模块，光模块将电流信号转换为光信号后通过光纤传输至地面的光端机，光端机将接收的光信号转换为电信号，由信号处理模块对电信号进行处理，得到电信号量化参数。电信号量化参数包括电流信号峰值、电流信号平均值、电流信号有效值、电流脉冲个数、放电量等参数，其中，放电量是对电流信号进行积分计算处理得到。放电检测实验过程中，在不同的实验参数条件下，施加特定电压时，利用紫外成像模块录制视频，从视频中提取出每一帧图像作为紫外图像，利用图像处理模块对紫外图像进行处理得到图像量化参数，图像处理方法包括：对紫外图像进行预处理，得到二值化紫外图像；对二值化紫外图像进行数学形态学滤波处理，得到滤波处理后的紫外图像；对滤波处理后的紫外图像，利用小区域面积消除算法消除噪声区域，得到去噪后的紫外图像；基于去噪后的紫外图像，提取图像量化参数。本发明实施例中，图像量化参数包括光子数、光斑面积、区域边界周长、长轴和短轴，其中，光子数可由紫外成像仪直接输出得到；光斑面积为放电光斑区域(去噪后的紫外图像30)内所包含的像素点个数；区域边界周长为放电光斑区域边界点上的连续像素点的个数之和。长轴为通过放电光电区域的形心点、与放电光斑区域边界相交两点，两点之间距离最大的线段所在的直线，短轴为两点之间距离最小的线段所在的直线。数据处理模块根据不同的实验参数条件下的电信号量化参数、图像量化参数，采用回归分析方法，得到电信号量化参数与图像量化参数之间的量化关系。回归分析方法可以采用线性回归、最小二乘法、神经网络算法、支持向量机、核回归方法等方法。上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3