一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像定位与判别方法与流程

本发明属于电网运维检测，具体涉及一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像定位与判别方法。

背景技术：

1、线路外绝缘的异常电晕放电通常由绝缘子表面脏污、绝缘开裂、电接触不良、局部电场异常等潜在绝缘缺陷引起，是绝缘子外绝缘加速老化的重要诱因，也是在过电压下引导致外绝缘失效的前期征兆，因此对异常电晕放电的有效检测是设备和线路故障预防的重要环节，电晕放电常伴随有一系列声、光等现象，目前常用的检测方法有紫外成像、红外成像、超声检测法等。紫外成像技术通过紫外光学镜头收集日盲波段放电的紫外光子，最终采用光电面阵进行灰度成像，与可见光视场叠加，获得了放电源的位置。此方法虽有坚实的理论依据，已经有研究量化了放电量与紫外光子数的关系，但受光学成像原理的限制，日盲紫外成像在实际应用中存在一定的局限性，如图像分辨率和空间分辨率低，加上大气衰减等因素的影响，紫外辐射到达紫外探测器时已离散为光子状态，因此紫外检测在图像上只占几十个甚至几个像素，呈现出无规则的亮团，导致形成检测存在盲区或定位失败，特别是输电线路双串绝缘子距离较近，采用紫外成像无法对放电绝缘子进行区别。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像定位与判别方法，采用输电线路绝缘子电晕放电紫外图像特征提取方法，通过可见光定位协同检测，准确、快捷对输变电设备的状态检测。根据绝缘子边缘为闭合圆特征，采用最小二乘椭圆拟合方法，在有复杂背景的图像中实现绝缘子的精准定位，提取绝缘子表面放电紫外信息与可见光提取绝缘子定位信息叠加融合，构建了输电线路绝缘子外绝缘紫外、可见光协同检测方法，弥补了现有紫外检测手段的不足，实现绝缘子的定位，对提取绝缘子表面放电紫外信息与可见光绝缘子定位信息叠加融合这一输电线路绝缘子外绝缘紫外、可见光协同检测模式，提升了紫外成像检测输电线路设备外绝缘状态能力和精度，及早发现输电线路潜伏性缺陷。

2、为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像定位与判别方法，根据检测目标方位，将紫外检测装置镜头照射方向对准所检测设备，锁定检测目标，调整观测设备成像焦距，清晰成像，利用检测装置获取可见光检测图像；

4、对采集可见光彩色图像进行转换成灰度图像；

5、对步骤三中得到的灰度图像进行canny边缘检测，获得边缘点集；

6、采用单像素宽线结构模板，通过边缘点集中的每个边缘点上都构建0-360度、对边缘图像进行形态学开闭运算，修补缺失边缘，去除杂散点，并记录每个边缘点上各个方向模板中灰度方差比较小的两个方向模板，记录每个边缘点的两个方向模板的方向值，并构建成一个方向点集；

7、通过方向点集合方法合并方向相同的两个模板区域，得到合并区域。

8、进一步的，对区域内的边缘点利用直接最小二乘椭圆拟合法进行椭圆拟合；原始图像中位置显示所述拟合出的椭圆，每一个椭圆对应绝缘子的一个绝缘表面，实现输电线路可见光图像中绝缘子定位与提取包括绝缘子区域位置信息和绝缘子外绝缘区域面积等。

9、进一步的，对紫外成像装置获取初始紫外检测图像紫外信息提取：光斑区域面积，与定位与提取的绝缘子背景图进行叠加。

10、进一步的，对紫外检测图像光斑区进行分割，分割为与叠加区域和与叠加区域以外两部分，对两个区域的光斑进行对比，强光斑区与提取绝缘子区域重叠，放电位置在定位可见光的绝缘子上，否则是未定位的绝缘子放电。

11、进一步的，对光斑区域与被测绝缘子重叠区域内获取光子数，利用光子数量判定是否存在放电现象，以及局放严重状态，所述对于光子数在200～1000判断电力外绝缘设备状态为电晕放电，微小缺陷；对于光子数阈值y在7000～900，判断电力外绝缘设备状态为电弧放电，判断电力外绝缘设备状态为为异常情况。

12、本发明的有益效果是：本发明的采用最小二乘椭圆拟合方法，在有复杂背景的图像中实现绝缘子的精准定位，提取绝缘子表面放电紫外信息与可见光提取绝缘子定位信息叠加融合，构建了输电线路绝缘子外绝缘紫外、可见光协同检测方法，弥补了现有紫外检测手段的不足，提升了紫外成像检测输电线路设备外绝缘状态能力和精度，及早发现输电线路潜伏性缺陷。

技术特征：

1.一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像定位方法，其特征在于：还包括，步骤七：对步骤六中得到的合并区域进行直接最小二乘拟合，拟合后进行最大外边界确定，对可见光图像中绝缘子定位，提取包括绝缘子区域位置信息和绝缘子外绝缘区域面积。

3.如权利要求1所述的一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像定位方法，其特征在于：在步骤二中，其中的低频部分采用直方图均衡化处理，对高频部分进行拉普拉斯锐化处理，处理后的高低频成分进行图像重构，实现图像的光照补偿。

4.一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像判别方法，其特征在于：在步骤二中，对两个区域的光斑进行对比，强光斑区与提取绝缘子区域重叠，放电位置在定位可见光的绝缘子上，否则是未定位的绝缘子放电。

6.如权利要求4所述的一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像判别方法，其特征在于：在步骤三中，所述对于光子数在200～1000判断电力外绝缘设备状态为电晕放电，微小缺陷；对于光子数阈值y在7000～900，判断电力外绝缘设备状态为电弧放电，外绝缘存在异常情况。

技术总结
本发明公开了一种输电线路绝缘子电晕放电紫外成像定位与判别方法，根据检测目标方位，将紫外检测装置镜头照射方向对准所检测设备，调整观测设备成像焦距，清晰成像，利用检测装置获取可见光检测图像；对采集可见光彩色图像进行转换成灰度图像；对灰度图像进行Canny边缘检测，获得边缘点集；采用单像素宽线结构模板，修补缺失边缘，去除杂散点，并记录每个边缘点上各个方向模板中灰度方差比较小的两个方向模板，记录每个边缘点的两个方向模板的方向值，并构建成一个方向点集；通过方向点集合方法合并方向相同的两个模板区域，得到合并区域，提升了紫外成像检测输电线路设备外绝缘状态能力和精度。

技术研发人员：刘俊博,潘龙雨,杨代勇,刘赫,矫立新,栾靖尧,高昌龙,田春光,李守学,司昌建,赵春明,列剑平,刘座铭,钱二刚,姜浩,刘丹,姜露,董洪达,许文燮,于群英,张赛鹏,葛志成,陈捷元,崔天城,翟冠强,邰宇峰,李嘉帅
受保护的技术使用者：国网吉林省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13