專利名稱：電暈放電檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)電氣設(shè)備絕緣檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電暈放電檢 測方法。還涉及一種適用于對電力系統(tǒng)輸變電運(yùn)行設(shè)備一種電暈放電檢測裝置， 適用于對輸變電運(yùn)行設(shè)備電暈檢測和故障判斷進(jìn)行檢測和分析。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)大部分高壓電氣設(shè)備外絕緣結(jié)構(gòu)具有不均勻電場特征。在極不均勻 電場中，當(dāng)外施電壓高到一定程度后，在空氣間隙完全擊穿前，大曲率電極(高 壓端)附近會有薄薄的發(fā)光層，像"月暈"，在黑暗中看得較為真切，這種放電 現(xiàn)象稱為"電暈"放電，其特殊的暈光是電離區(qū)的放電過程造成的。爆發(fā)電暈時(shí)， 有時(shí)需要描述電流脈沖及其頻度。
高壓電氣設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下，其表面電暈放電較弱，電磁干擾水平低。 但由于設(shè)計(jì)不合理(如存在終端銳角區(qū)域)、設(shè)備質(zhì)量問題(如電極表面粗糙) 或受環(huán)境影響(如降雨、降雪、結(jié)冰、污穢等)，以及運(yùn)行中設(shè)備表面出現(xiàn)缺陷 (如導(dǎo)線斷股，復(fù)合絕緣子傘裙破裂等)都會引起電場集中而發(fā)生電暈放電。對 于超高壓、特高壓電氣設(shè)備，電暈放電特征明顯，并由此帶來無線電干擾、可聽 噪聲等相關(guān)效應(yīng)。
紫外成像儀可以較好地檢測帶電設(shè)備表面的放電狀況，其基本原理是局部 放電過程中帶電粒子復(fù)合時(shí)會發(fā)出紫外線。紫外成像技術(shù)就是利用紫外成像儀接 收放電產(chǎn)生的紫外信號，經(jīng)處理后成像并與可見光圖像疊加，達(dá)到確定電暈放電 位置和程度的目的。
近年來，國外傾向于用紫外成像儀直接觀察設(shè)備放電情況。紫外成像儀能直 接檢測出設(shè)備異常放電之前的放電過程，是國際上放電檢測的主要方法。
以往利用紫外成像儀在試驗(yàn)研究或現(xiàn)場進(jìn)行電暈放電檢測的過程中，是根據(jù) 儀器所顯示的單位時(shí)間內(nèi)紫外光子數(shù)對電暈放電強(qiáng)度進(jìn)行量化的。這種量化手段 的特點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)顯示單位時(shí)間內(nèi)目標(biāo)電暈發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的紫外光子，并以此為參量表征電暈放電的強(qiáng)度。但是，隨著試驗(yàn)研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)，紫外成像 儀檢測出的電暈放電單位時(shí)間內(nèi)光子數(shù)變化范圍較大，難于統(tǒng)計(jì)分析，且測試結(jié) 果與實(shí)驗(yàn)人員的現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，容易產(chǎn)生測量誤差，特別是不利于對電氣設(shè) 備放電過程進(jìn)行量化，因而不易于預(yù)測設(shè)備故障的發(fā)展趨勢。
本發(fā)明在以往紫外成像技術(shù)電暈放電檢測應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，提出電暈放電 紫外成像的數(shù)字處理流程，并以此為手段對模型的電暈放電發(fā)展規(guī)律以及電暈放 電過程中紫外線在大氣中的衰減規(guī)律進(jìn)行了探索，提出電暈放電紫外成像檢測的 現(xiàn)場測試技術(shù)及判據(jù)。
紫外成像技術(shù)是對輸變電一次設(shè)備外絕緣狀態(tài)檢測的重要補(bǔ)充，屬于典型的 離線檢測在線狀態(tài)的檢測手段；紫外成像技術(shù)更適于現(xiàn)場測試，使電氣設(shè)備的外 絕緣狀態(tài)檢測更加方便、可靠、安全。因此，作為一種有效和直觀地觀測高壓放 電的手段，紫外成像技術(shù)為運(yùn)行設(shè)備帶電檢測提供了新的診斷手段，有著重大的 實(shí)踐意義；而基于紫外圖像數(shù)字處理的電暈放電測試和分析系統(tǒng)，則是這一診斷 手段的新的補(bǔ)充和重要發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供了一種電暈放 電檢測方法。用于監(jiān)測架空輸電線路或絕緣子等電氣設(shè)備的電暈放電情況進(jìn)行定 量測量，也可以進(jìn)行電暈放電的定位測量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供了一種適用于對電力系統(tǒng)輸變電運(yùn)行電暈放電 檢測方法的裝置。其操作簡便，測試穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，并且用戶可以直觀的得到 數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的-一種電暈放電檢測測方法，其步驟為-一、紫外成像儀成像；
紫外成像模塊為CoroCAM IV+紫外成像儀，通過其獲得紫外成像數(shù)據(jù)，由 圖像采集模塊的圖像采集卡將成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過圖像處理模塊的圖 像處理程序進(jìn)行處理，再由顯示模塊顯示處理結(jié)果。
通過紫外成像儀鏡頭和濾鏡系統(tǒng)，將紫外線投射到黑白攝像機(jī)上，用于探測 太陽盲區(qū)的電暈，可見光圖像則直接投射到彩色攝像機(jī)上，紫外線投射到黑白攝像機(jī)上的圖像和可見光圖像兩個(gè)圖像應(yīng)用DSPS配準(zhǔn)、融合，使得輸出圖像上既 有背景又有紫外信號，呈現(xiàn)彩色圖像；
二、 通過圖像采集卡將成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中；
圖像采集模塊為圖像采集卡，將紫外成像模塊獲得的成像數(shù)據(jù)的成像數(shù)據(jù)采 集到計(jì)算機(jī)中。圖像采集卡將紫外成像儀獲取的成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中，通過 PCI-1411圖像采集卡實(shí)現(xiàn)彩色到HSL的動態(tài)轉(zhuǎn)換以及帶對局部圖像的采集。
三、 通過圖像處理程序進(jìn)行處理；
圖像處理模塊以虛擬儀器編程環(huán)境Labview8. 0為技術(shù)手段的自行編寫的程 序。通過對圖像采集模塊采集到計(jì)算機(jī)的電暈放電紫外數(shù)字圖像進(jìn)行一定流程的 處理，提取出可以表征電暈放電強(qiáng)度的特征量對高壓電氣設(shè)備外絕緣的電暈放電 和放電過程進(jìn)行分析研究。
通過圖像處理程序處理圖像采集模塊采集的數(shù)據(jù)；圖像處理的步驟是，截取 視頻中的圖片，提取圖像，對圖像進(jìn)行圖層提取，空間濾波處理，然后經(jīng)過閥值 化，最后分別統(tǒng)計(jì)出圖像中的發(fā)光面積與總面積，然后相比較得到發(fā)光面積比， 最后得到發(fā)光面積比用來表征電暈強(qiáng)度。
圖像處理主程序步驟是
1. 填寫測試區(qū)域信息A，包括觀測地點(diǎn)對象、天氣、溫度、相對濕度、觀 測人、觀測單位及觀測距離，若按取消鍵則程序結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
2. 讀取電腦系統(tǒng)時(shí)鐘B;
3. 選擇生成的記錄數(shù)據(jù)的EXCEL表格的存儲路徑C，若路徑無效則程序 結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
4. 將所填寫的測試區(qū)域信息導(dǎo)入所生成的EXCEL表格中D;
5. 裝載NI-IMAQ配置文件和配置圖像采集裝置E;
6. 設(shè)置一個(gè)存儲所生成的AVI文件的路徑F;
7. 提取所獲得的AVI文件并判斷提取是否正確G，正確則進(jìn)入下一步，錯(cuò) 誤則彈出出錯(cuò)信息，退出程序；
8. 獲取并顯示視頻截圖于前面板H;
9. 分離提取出飽和度圖層，圖像變?yōu)榛叶葓DI;
10. 使用中值濾波器(Medianfilter)對提取出來的灰度圖進(jìn)行空間濾波處理，
6消除噪聲干擾J;
11. 對經(jīng)過空間濾波處理的灰度圖進(jìn)行聚類閥值(Clustering threshold),圖
像變?yōu)槎祱DK，凡是在閥值區(qū)間內(nèi)的像素值均被賦值為1，在閥值區(qū)間外的像 素值被賦值為0;
12. 統(tǒng)計(jì)二值圖中各面積L;
13. "1"值面積與該幀視頻截圖的總面積相除M，得到的比值作為電暈放 電強(qiáng)度大小的表征參數(shù)，并用顏色可變的滑動條來顯示N;
14. 將步驟13中得到的參數(shù)寫入由步驟3生成的表格中O;
15. 檢驗(yàn)停止鍵是否按下P，未按下則返回步驟7，按下則直接退出程序。 四、將結(jié)果通過前面板界面顯示給用戶。
由顯示模塊的PC顯示器顯示出經(jīng)過圖像處理模塊的圖像處理程序處理的結(jié) 果，包括視頻截圖及量化后的電暈放電強(qiáng)度。
顯示模塊將圖像處理模塊的結(jié)果通過前面板界面顯示給用戶，通過圖像處理 程序處理過后的圖像和得到的發(fā)光面積比通過電腦屏幕顯示，使用戶從顯示器直 觀地得到需要的數(shù)據(jù)。
用戶應(yīng)用程序工作流程如下
如圖4，依據(jù)用戶應(yīng)用程序工作流程編寫程序，采用基于虛擬儀器編程環(huán)境 Labview 8.0的G語言編程，以實(shí)現(xiàn)用戶對系統(tǒng)的監(jiān)視與應(yīng)用。 用戶應(yīng)用程序工作流程包括下列步驟
1. 選擇工作模式(a),若選擇"定位測量"，則進(jìn)入步驟2，若選擇"實(shí)時(shí) 測量"則進(jìn)入步驟9;
2. 填寫測試區(qū)域信息(b)，包括觀測地點(diǎn)對象、天氣、溫度、相對濕度、 觀測人、觀測單位及觀測距離，若按取消鍵則程序結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
3. 選擇生成的記錄數(shù)據(jù)的EXCEL表格的存儲路徑(c)，若路徑無效則程 序結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
4. 裝載NI-IMAQ配置文件和配置圖像采集裝置(d)
5. 設(shè)置一個(gè)存儲所生成的AVI文件的路徑(e);
6. 提取所獲得的AVI文件并判斷提取是否正確(f)，正確則進(jìn)入下一步， 錯(cuò)誤則彈出出錯(cuò)信息，退出程序；7. 提取并顯示所獲得的圖像于前面板(g);
8. 檢驗(yàn)停止鍵是否按下(h)，若未按下則返回步驟5，否則直接停止獲取 圖像，彈出錯(cuò)誤提示并退出程序；
9. 重復(fù)步驟2—7;
10. 經(jīng)過提取飽和度圖層，中值濾波，聚類閥值，顆粒統(tǒng)計(jì)與分析這一系列 的圖像處理(i)，將電暈放電強(qiáng)度大小的表征參數(shù)用顏色可變的滑動條來顯示(j);
11. 所得的統(tǒng)計(jì)結(jié)果寫入步驟3所生成的表格中(k);
12. 重復(fù)步驟8。
一種適用于對電力系統(tǒng)輸變電運(yùn)行電暈放電檢測方法的裝置，包括紫外成像
模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊和顯示模塊。其特征在于圖像采集模塊分
別與紫外成像模塊、圖像處理模塊相連，圖像處理模塊分別與圖像采集模塊、顯
示模塊相連。所述的紫外成像模塊采用CoroCAMIV+紫外成像儀，在CoroCAM 系統(tǒng)中，設(shè)有鏡頭和濾鏡系統(tǒng)，用于將紫外線投射到一個(gè)光電設(shè)備即一個(gè)帶圖像 轉(zhuǎn)換的黑白攝像機(jī)。所述的圖像采集模塊采用接受標(biāo)準(zhǔn)彩色、黑白相機(jī)的模擬視 頻輸入、并附帶圖像采集驅(qū)動軟件的PCI-1411圖像采集卡，圖像采集卡PCI-1411 通過PCI插槽與圖像處理模塊上的裝載了圖像處理程序的計(jì)算機(jī)連接；所述的圖 像處理模塊通過VGA顯卡接口與顯示模塊上的終端液晶屏連接。
其特殊之處在于將獲得的紫外成像圖像進(jìn)行圖層提取，空間濾波處理，然后 經(jīng)過閥值化，將圖像變?yōu)槎祱D，凡是在閾值區(qū)間內(nèi)的像素值均被賦值為l，在 閾值區(qū)間外的像素值被賦值為0，統(tǒng)計(jì)二值圖中的"1"值面積之和，其與整幅 圖像的總面積之比作為電暈放電強(qiáng)度大小的表征參數(shù)。
紫外成像模塊
在CoroCAM IV+紫外成像儀系統(tǒng)中，有一個(gè)小巧的鏡頭和濾鏡系統(tǒng)，將紫 外線投射到一個(gè)光電設(shè)備上(一個(gè)帶圖像轉(zhuǎn)換的黑白攝像機(jī))。在射線轉(zhuǎn)換器(將 射線從一個(gè)波長轉(zhuǎn)換成另外一個(gè))的幫助下，這樣的黑白攝像機(jī)可以用于探測太 陽盲區(qū)的電暈。普通圖像則通過一個(gè)光學(xué)設(shè)備，投射到彩色攝像機(jī)上。這兩個(gè)圖 像應(yīng)用DSPs配準(zhǔn)、融合，即在輸出圖像上既有背景又有紫外信號，呈現(xiàn)一個(gè)彩 色圖像給使用者。這個(gè)圖像在取景器中可實(shí)時(shí)看到。圖像可傳送到一個(gè)監(jiān)視器或 者視頻記錄儀器或者計(jì)算機(jī)，便于進(jìn)一步分析。圖像采集模塊-
圖像采集模塊的圖像采集卡將紫外成像模塊獲取的成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī) 中，其使用的是NI公司的PCI-1411圖像釆集卡。NI 1411板卡可以接受標(biāo)準(zhǔn)彩
色、黑白相機(jī)的模擬視頻輸入，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量模擬彩色圖像采集，并附帶易用
的圖像采集驅(qū)動軟件。與多媒體"畫面擷取器"不同，NI PCI-1411具有更強(qiáng)的 圖形采集數(shù)據(jù)吞吐和處理能力，還包括了彩色到HSL的動態(tài)轉(zhuǎn)換和帶有可編程 感興趣區(qū)的局部圖像采集等特性。
圖像處理模塊
圖像處理模塊以虛擬儀器編程環(huán)境Labview8. 0為技術(shù)手段的自行編寫的程 序，來實(shí)現(xiàn)對紫外數(shù)字圖像的處理、控制及顯示。圖像處理的主要步驟有，截取 視頻中的圖片，提取圖像，對圖像進(jìn)行圖層提取，空間濾波處理，然后經(jīng)過閥值 化，最后分別統(tǒng)計(jì)出圖像中的發(fā)光面積與總面積，然后相比較得到發(fā)光面積比。 得到的這個(gè)發(fā)光面積比就是用來表征電暈強(qiáng)度的。
顯示模塊
顯示模塊為該裝置的計(jì)算機(jī)終端設(shè)備，主要由數(shù)據(jù)存儲器和終端液晶屏組 成。顯示模塊將圖像處理模塊的結(jié)果通過前面板界面顯示給用戶。通過圖像處理 程序處理過后的圖像和得到的發(fā)光面積比通過電腦屏幕顯示給用戶，讓用戶可以 直觀地得到需要的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的原理為
紫外線的波長范圍是10nm 400nm，太陽光中也含紫外線，波長小于280nm 的部分稱為UV-C，幾乎全部被大氣中的臭氧所吸收，可以通過大氣傳輸?shù)?8% 是315 400nm的UV-A， 2%是280nm 15nm的UV-B，低于280nm的波長區(qū)間 稱為太陽盲區(qū)。高壓電氣設(shè)備放電產(chǎn)生的紫外線大部分波長在280nm 400nm內(nèi)， 也有小部分波長在230nm 280nm內(nèi)，探測這部分波長的紫外線，可作為判斷電 氣設(shè)備放電的依據(jù)。
當(dāng)電力系統(tǒng)輸變電運(yùn)行設(shè)備上電暈放電時(shí)，應(yīng)用紫外成像儀CoroCAM IV+， 利用這一段太陽盲區(qū)，通過安裝特殊的濾鏡，使儀器工作在紫外波長240nm— 280nm之間，從而，避免太陽光中紫外線的干擾，在白天也能觀測電暈，實(shí)現(xiàn)對 電暈的檢測和定位。使用圖像采集卡采集紫外成像儀CoroCAM IV+所觀測到的電暈放電視頻，每 幅視頻截圖為32-bit彩圖；接著，分離提取出飽和度圖層，圖像變?yōu)?-bit灰 度圖，使用中值濾波器(Median filter)對提取出來的8-bit灰度圖進(jìn)行空間 濾波處理，消除噪聲干擾；對經(jīng)過空間濾波處理的灰度圖進(jìn)行聚類閾值 (Clustering threshold),圖像這時(shí)變?yōu)槎祱D，凡是在閾值區(qū)間內(nèi)的像素值 均被賦值為l，在閾值區(qū)間外的像素值被賦值為0;最后，統(tǒng)計(jì)二值圖中的"1" 值面積之和，其與整幅圖像的總面積之比作為電暈放電強(qiáng)度大小的表征參數(shù)。
再將所得到的"放電區(qū)域紫外成像面積百分比"用滑動條顯示，得到的截圖 也顯示在前面板上，讓用戶一目了然，直觀的看到現(xiàn)象與結(jié)果。
由上述技術(shù)措施可知，電暈放電檢測和故障分析方法及裝置能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng) 輸變電運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行電暈檢測和故障判斷，適用于對輸變電運(yùn)行設(shè)備電暈檢測和 故障判斷進(jìn)行現(xiàn)場分析和判斷。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
(1) 推動了紫外成像技術(shù)在檢測領(lǐng)域的發(fā)展；
(2) 定義"放電區(qū)域紫外成像面積百分比"作為優(yōu)化了的量化電暈放電強(qiáng)度 的表征參數(shù)，解決了故障點(diǎn)的電暈放電強(qiáng)度的紫外成像量化這一業(yè)內(nèi)非 常關(guān)注的問題；為進(jìn)一步判斷電暈放電發(fā)展階段提供了依據(jù)；
(3) 采用虛擬儀器編程環(huán)境Labview 8.0，讓測量結(jié)果直觀地展現(xiàn)在用戶面 前，使用戶判斷更方便、快捷。
電暈放電檢測裝置操作簡便，測試穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，并且用戶可以直觀的得 到數(shù)據(jù)。


圖1為電暈放電檢測裝置結(jié)構(gòu)框圖2為電暈放電檢測裝置的主程序工作流程圖3為電暈放電檢測裝置的用戶應(yīng)用程序工作流程其中
1- 紫外成像模塊；
2- 圖像采集模塊；
3- 圖像處理模塊；4-顯示模塊。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明 實(shí)施例1:
一種電暈放電檢測測方法，其步驟為
一、 紫外成像儀成像；
通過紫外成像儀鏡頭和濾鏡系統(tǒng)，將紫外線投射到黑白攝像機(jī)上，用于探測 太陽盲區(qū)的電暈，可見光圖像則直接投射到彩色攝像機(jī)上，紫外線投射到黑白攝 像機(jī)上的圖像和可見光圖像兩個(gè)圖像應(yīng)用DSPS配準(zhǔn)、融合，使得輸出圖像上既 有背景又有紫外信號，呈現(xiàn)彩色圖像；
二、 通過圖像采集卡將成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中；
圖像采集卡將紫外成像儀獲取的成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中，通過PCI-1411 圖像采集卡實(shí)現(xiàn)彩色到HSL的動態(tài)轉(zhuǎn)換以及帶對局部圖像的采集。
三、 通過圖像處理程序進(jìn)行處理；
通過圖像處理程序處理圖像采集模塊釆集的數(shù)據(jù)；圖像處理的步驟是，截取 視頻中的圖片，提取圖像，對圖像進(jìn)行圖層提取，空間濾波處理，然后經(jīng)過閥值 化，最后分別統(tǒng)計(jì)出圖像中的發(fā)光面積與總面積，然后相比較得到發(fā)光面積比， 最后得到發(fā)光面積比用來表征電暈強(qiáng)度。
圖像處理主程序步驟是
1. 填寫測試區(qū)域信息A，包括觀測地點(diǎn)對象、天氣、溫度、相對濕度、觀 測人、觀測單位及觀測距離，若按取消鍵則程序結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
2. 讀取電腦系統(tǒng)時(shí)鐘B;
3. 選擇生成的記錄數(shù)據(jù)的EXCEL表格的存儲路徑C，若路徑無效則程序 結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
4. 將所填寫的測試區(qū)域信息導(dǎo)入所生成的EXCEL表格中D;
5. 裝載NI-IMAQ配置文件和配置圖像采集裝置E;
6. 設(shè)置一個(gè)存儲所生成的AVI文件的路徑F;
7. 提取所獲得的AVI文件并判斷提取是否正確G，正確則進(jìn)入下一步，錯(cuò) 誤則彈出出錯(cuò)信息，退出程序；
118. 獲取并顯示視頻截圖于前面板H;
9. 分離提取出飽和度圖層，圖像變?yōu)榛叶葓DI;
10. 使用中值濾波器(Median filter)對提取出來的灰度圖進(jìn)行空間濾波處理， 消除噪聲干擾J;
11. 對經(jīng)過空間濾波處理的灰度圖進(jìn)行聚類閥值(Clustering threshold),圖
像變?yōu)槎祱DK，凡是在閥值區(qū)間內(nèi)的像素值均被賦值為1，在閥值區(qū)間外的像 素值被賦值為0;
12. 統(tǒng)計(jì)二值圖中各面積L;
13. "1"值面積與該幀視頻截圖的總面積相除M，得到的比值作為電暈放 電強(qiáng)度大小的表征參數(shù)，并用顏色可變的滑動條來顯示N;
14. 將步驟13中得到的參數(shù)寫入由步驟3生成的表格中O;
15. 檢驗(yàn)停止鍵是否按下P，未按下則返回步驟7，按下則直接退出程序。 四、將結(jié)果通過前面板界面顯示給用戶。
顯示模塊將圖像處理模塊的結(jié)果通過前面板界面顯示給用戶，通過圖像處理 程序處理過后的圖像和得到的發(fā)光面積比通過電腦屏幕顯示，使用戶從顯示器直 觀地得到需要的數(shù)據(jù)。
(一)主程序工作流程
根據(jù)圖2可知，依據(jù)主程序工作流程編寫主程序，采用基于虛擬儀器編程環(huán) 境Labview8.0的G語言編程，來實(shí)現(xiàn)對紫外數(shù)字圖像的處理、控制及顯示。 主程序工作流程包括下列步驟
1. 填寫測試區(qū)域信息A，包括觀測地點(diǎn)對象、天氣、溫度、相對濕度、觀 測人、觀測單位及觀測距離，若按取消鍵則程序結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
2. 讀取電腦系統(tǒng)時(shí)鐘B;
3. 選擇生成的記錄數(shù)據(jù)的EXCEL表格的存儲路徑C，若路徑無效則程序 結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
4. 將所填寫的測試區(qū)域信息導(dǎo)入所生成的EXCEL表格中D;
5. 裝載NI-IMAQ配置文件和配置圖像采集裝置E;
6. 設(shè)置一個(gè)存儲所生成的AVI文件的路徑F;
7. 提取所獲得的AVI文件并判斷提取是否正確G,正確則進(jìn)入下一步，錯(cuò)誤則彈出出錯(cuò)信息，退出程序；
8. 獲取并顯示視頻截圖于前面板H;
9. 分離提取出飽和度圖層，圖像變?yōu)榛叶葓DI;
10. 使用中值濾波器(Median filter)對提取出來的灰度圖進(jìn)行空間濾波處理， 消除噪聲干擾J;
11. 對經(jīng)過空間濾波處理的灰度圖進(jìn)行聚類闊值(Clustering threshold),圖 像變?yōu)槎祱DK，凡是在閥值區(qū)間內(nèi)的像素值均被賦值為1，在閥值區(qū)間外的像 素值被賦值為0;
12. 統(tǒng)計(jì)二值圖中各面積L;
13. "1"值面積與該幀視頻截圖的總面積相除M，得到的比值作為電暈放 電強(qiáng)度大小的表征參數(shù)，并用顏色可變的滑動條來顯示N;
14. 將步驟13中得到的參數(shù)寫入由步驟3生成的表格中O;
15. 檢驗(yàn)停止鍵是否按下P，未按下則返回步驟7，按下則直接退出程序。 (二)用戶應(yīng)用程序工作流程
根據(jù)圖3可知，，依據(jù)用戶應(yīng)用程序工作流程編寫程序，采用基于虛擬儀器 編程環(huán)境Labview 8.0的G語言編程，以實(shí)現(xiàn)用戶對系統(tǒng)的監(jiān)視與應(yīng)用。 用戶應(yīng)用程序工作流程包括下列步驟
1. 選擇工作模式(a)，若選擇"定位測量"，則進(jìn)入步驟2，若選擇"實(shí)時(shí)
測量"則進(jìn)入步驟9;
2. 填寫測試區(qū)域信息(b)，包括觀測地點(diǎn)對象、天氣、溫度、相對濕度、 觀測人、觀測單位及觀測距離，若按取消鍵則程序結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
3. 選擇生成的記錄數(shù)據(jù)的EXCEL表格的存儲路徑(c)，若路徑無效則程 序結(jié)束，否則進(jìn)入下一步驟；
4. 裝載NI-IMAQ配置文件和配置圖像采集裝置(d)
5. 設(shè)置一個(gè)存儲所生成的AVI文件的路徑(e);
6. 提取所獲得的AVI文件并判斷提取是否正確(f)，正確則進(jìn)入下一步， 錯(cuò)誤則彈出出錯(cuò)信息，退出程序；
7. 提取并顯示所獲得的圖像于前面板(g);
8. 檢驗(yàn)停止鍵是否按下(h)，若未按下則返回步驟5，否則直接停止獲取圖像，彈出錯(cuò)誤提示并退出程序；
9. 重復(fù)步驟2—7;
10. 經(jīng)過提取飽和度圖層，中值濾波，聚類閥值，顆粒統(tǒng)計(jì)與分析這一系列 的圖像處理(i)，將電暈放電強(qiáng)度大小的表征參數(shù)用顏色可變的滑動條來顯示(j);
11. 所得的統(tǒng)計(jì)結(jié)果寫入步驟3所生成的表格中(k);
12. 重復(fù)步驟8。
實(shí)施例2:
本發(fā)明包括紫外成像模塊1、圖像采集模塊2、圖像處理模塊3和顯示模塊 4。其特征在于圖像釆集模塊2分別與紫外成像模塊1、圖像處理模塊3相連， 圖像處理模塊3分別與圖像采集模塊2、顯示模塊4相連。其特殊之處在于將獲 得的紫外成像圖像進(jìn)行圖層提取，空間濾波處理，然后經(jīng)過閥值化，將圖像變?yōu)?二值圖，凡是在閾值區(qū)間內(nèi)的像素值均被賦值為l，在閾值區(qū)間外的像素值被賦 值為0,統(tǒng)計(jì)二值圖中的"1"值面積之和，其與整幅圖像的總面積之比作為電 暈放電強(qiáng)度大小的表征參數(shù)。
紫外成像模塊1為CoroCAM IV+紫外成像儀，通過其獲得紫外成像數(shù)據(jù)， 由圖像采集模塊2的圖像采集卡將成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過圖像處理模塊 3的圖像處理程序進(jìn)行處理，再由顯示模塊4顯示處理結(jié)果。
圖像采集模塊2為圖像采集卡，將紫外成像模塊1獲得的成像數(shù)據(jù)的成像數(shù) 據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中。
圖像處理模塊3以虛擬儀器編程環(huán)境Labview8. 0為技術(shù)手段的自行編寫的 程序。通過對圖像采集模塊2采集到計(jì)算機(jī)的電暈放電紫外數(shù)字圖像進(jìn)行一定流 程的處理，提取出可以表征電暈放電強(qiáng)度的特征量對高壓電氣設(shè)備外絕緣的電暈 放電和放電過程進(jìn)行分析研究。
由顯示模塊4的PC顯示器顯示出經(jīng)過圖像處理模塊3的圖像處理程序處理 的結(jié)果，包括視頻截圖及量化后的電暈放電強(qiáng)度。
在CoroCAM IV+紫外成像儀系統(tǒng)中，有一個(gè)小巧的鏡頭和濾鏡系統(tǒng)，將紫 外線投射到一個(gè)光電設(shè)備上(一個(gè)帶圖像轉(zhuǎn)換的黑白攝像機(jī))。在射線轉(zhuǎn)換器(將 射線從一個(gè)波長轉(zhuǎn)換成另外一個(gè))的幫助下，這樣的黑白攝像機(jī)可以用于探測太 陽盲區(qū)的電暈。普通圖像則通過一個(gè)光學(xué)設(shè)備，投射到彩色攝像機(jī)上。這兩個(gè)圖
14像應(yīng)用DSPs配準(zhǔn)、融合，即在輸出圖像上既有背景又有紫外信號，呈現(xiàn)一個(gè)彩 色圖像給使用者。這個(gè)圖像在取景器中可實(shí)時(shí)看到。圖像可傳送到一個(gè)監(jiān)視器或 者視頻記錄儀器或者計(jì)算機(jī)，便于進(jìn)一步分析。
圖像采集模塊2的圖像采集卡將紫外成像模塊1獲取的成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算 機(jī)中，其使用的是NI公司的PCI-1411圖像采集卡。NI 1411板卡可以接受標(biāo)準(zhǔn) 彩色、黑白相機(jī)的模擬視頻輸入，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量模擬彩色圖像采集，并附帶易 用的圖像采集驅(qū)動軟件。與多媒體"畫面擷取器"不同，NI PCI-1411具有更強(qiáng) 的圖形采集數(shù)據(jù)吞吐和處理能力，還包括了彩色到HSL的動態(tài)轉(zhuǎn)換和帶有可編 程感興趣區(qū)的局部圖像采集等特性。
圖像處理模塊3通過圖像處理程序處理圖像采集模塊2采集的數(shù)據(jù)；圖像處 理的主要步驟有，截取視頻中的圖片，提取圖像，對圖像進(jìn)行圖層提取，空間濾 波處理，然后經(jīng)過闊值化，最后分別統(tǒng)計(jì)出圖像中的發(fā)光面積與總面積，然后相 比較得到發(fā)光面積比。得到的這個(gè)發(fā)光面積比就是用來表征電暈強(qiáng)度的。
顯示模塊4將圖像處理模塊3的結(jié)果通過前面板界面顯示給用戶。通過圖像 處理程序處理過后的圖像和得到的發(fā)光面積比通過電腦屏幕顯示給用戶，讓用戶 可以直觀地得到需要的數(shù)據(jù)。
(一) 總體結(jié)構(gòu)
根據(jù)圖1可知，本裝置包括紫外成像儀模塊1(紫外成像儀0^<^八\11丫+ 1)、 圖像采集模塊2、圖像處理模塊3、顯示模塊4;
其連接關(guān)系及其功能是圖像采集模塊2分別與紫外成像模塊1、圖像處理 模塊3相連，圖像處理模塊3分別與圖像采集模塊2、顯示模塊4相連。
紫外成像儀模塊1 (紫外成像儀CoroCAM IV+ 1)通過圖像采集模塊2將數(shù) 據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中，通過圖像處理模塊3進(jìn)行處理，并將結(jié)果通過顯示模塊4 界面顯示給用戶。本發(fā)明操作簡便，測試穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠；用戶可以直觀的得到 數(shù)據(jù)。
(二) 各大功能塊的結(jié)構(gòu)
1、 紫外成像模塊l (紫外成像儀CoroCAMIV+l)
紫外成像模塊1為外購的南非CSIR公司CoroCAMIV+型紫外線成像儀。
2、 圖像采集模塊2圖像采集模塊2為外購常規(guī)產(chǎn)品
3、 圖像處理模塊3
圖像處理模塊3是以虛擬儀器編程環(huán)境Labview8.0為技術(shù)手段的自行編寫 的程序。通過對成像儀拍攝的電暈放電紫外數(shù)字圖像進(jìn)行一定流程的處理，提取 出可以表征電暈放電強(qiáng)度的特征量對高壓電氣設(shè)備外絕緣的電暈放電和放電過 程進(jìn)行分析研究。
4、 顯示模塊4
顯示模塊4是通過PC的顯示器顯示出來的包括視頻截圖及量化后的電暈放
電強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1、一種電暈放電檢測方法，其步驟是A、紫外成像儀成像通過紫外成像儀鏡頭和濾鏡系統(tǒng)，將紫外線投射到黑白攝像機(jī)上，用于探測太陽盲區(qū)的電暈，可見光圖像則直接投射到彩色攝像機(jī)上，紫外線投射到黑白攝像機(jī)上的圖像和可見光圖像兩個(gè)圖像應(yīng)用DSPs配準(zhǔn)、融合，使得輸出圖像上既有背景又有紫外信號，呈現(xiàn)彩色圖像；B、通過圖像采集卡將成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中圖像采集卡將紫外成像儀獲取的成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中，通過PCI-1411圖像采集卡實(shí)現(xiàn)彩色到HSL的動態(tài)轉(zhuǎn)換以及帶對局部圖像的采集；C、通過圖像處理程序進(jìn)行處理通過圖像處理程序處理圖像采集模塊采集的數(shù)據(jù)，圖像處理的步驟是，截取視頻中的圖片，提取圖像，對圖像進(jìn)行圖層提取，空間濾波處理，然后經(jīng)過閥值化，最后分別統(tǒng)計(jì)出圖像中的發(fā)光面積與總面積，然后相比較得到發(fā)光面積比，最后得到發(fā)光面積比用來表征電暈強(qiáng)度圖像處理的步驟是1)填寫測試區(qū)域信息A，包括觀測地點(diǎn)對象、天氣、溫度、相對濕度、觀測人、觀測單位及觀測距離，按取消鍵則程序結(jié)束，進(jìn)入下一步驟；2)讀取電腦系統(tǒng)時(shí)鐘B；3)選擇生成的記錄數(shù)據(jù)的EXCEL表格的存儲路徑C，路徑無效則程序結(jié)束，進(jìn)入下一步驟；4)將所填寫的測試區(qū)域信息導(dǎo)入所生成的EXCEL表格中D；5)裝載NI-IMAQ配置文件和配置圖像采集裝置E；6)設(shè)置一個(gè)存儲所生成的AVI文件的路徑F；7)提取所獲得的AVI文件并判斷提取是否正確G，正確則進(jìn)入下一步，錯(cuò)誤則彈出出錯(cuò)信息，退出程序；8)獲取并顯示視頻截圖于前面板H；9)分離提取出飽和度圖層，圖像變?yōu)榛叶葓DI；10)使用中值濾波器對提取出來的灰度圖進(jìn)行空間濾波處理，消除噪聲干擾J；11)對經(jīng)過空間濾波處理的灰度圖進(jìn)行聚類閥值，圖像變?yōu)槎祱DK，在閥值區(qū)間內(nèi)的像素值均被賦值為1，在閥值區(qū)間外的像素值被賦值為0；12)統(tǒng)計(jì)二值圖中各面積L；13)1值面積與該幀視頻截圖的總面積相除M，得到的比值作為電暈放電強(qiáng)度大小的表征參數(shù)，并用顏色的滑動條來顯示N；14)將步驟(13)中得到的參數(shù)寫入由步驟(3)生成的表格中O；15)檢驗(yàn)停止鍵，按下P，未按下返回步驟(7)，按下直接退出程序；D、將結(jié)果通過前面板界面顯示給用戶；顯示模塊將圖像處理模塊的結(jié)果通過前面板界面顯示給用戶，通過圖像處理程序處理過后的圖像和得到的發(fā)光面積比通過電腦屏幕顯示，使用戶從顯示器直觀地得到需要的數(shù)據(jù)。
2、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的電暈放電檢測方法的裝置，包括紫外成像模 塊(1)、圖像采集模塊(2)、圖像處理模塊(3)、顯示模塊(4)，其特征在于圖像采集模塊(2)分別與紫外成像模塊(1)、圖像處理模塊(3)相連，圖像處理模塊(3)分別與圖像采集模塊(2)、顯示模塊(4)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電暈放電檢測方法的裝置，其特征在于所述的紫外成像模塊(1)采用CoroCAMIV+紫外成像儀，在CoroCAM系統(tǒng)中，設(shè)有鏡頭和濾鏡系統(tǒng)，用于將紫外線投射到一個(gè)光電設(shè)備即一個(gè)帶圖像轉(zhuǎn)換的黑白攝像機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電暈放電檢測方法的裝置，其特征在于所 述的圖像采集模塊(2)采用接受標(biāo)準(zhǔn)彩色、黑白相機(jī)的模擬視頻輸入、并附帶 圖像采集驅(qū)動軟件的PCI-1411圖像采集卡，圖像釆集卡PCI-1411通過PCI插槽 與圖像處理模塊(3)上的裝載了圖像處理程序的計(jì)算機(jī)連接；
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電暈放電檢測方法的裝置，其特征在于所 述的圖像處理模塊(3)通過VGA顯卡接口與顯示模塊(4)上的終端液晶屏連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電暈放電檢測方法及裝置，其步驟是A.紫外成像儀成像；B.通過圖像采集卡將成像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中；C.通過圖像處理程序進(jìn)行處理通過圖像處理程序處理圖像采集模塊采集的數(shù)據(jù)，圖像處理是，截取視頻中的圖片，提取圖像，對圖像進(jìn)行圖層提取，空間濾波處理，然后經(jīng)過閥值化，最后分別統(tǒng)計(jì)出圖像中的發(fā)光面積與總面積，然后相比較得到發(fā)光面積比，最后得到發(fā)光面積比用來表征電暈強(qiáng)度包括紫外成像模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、顯示模塊，圖像采集模塊分別與紫外成像模塊、圖像處理模塊相連，圖像處理模塊分別與圖像采集模塊、顯示模塊相連。該裝置操作簡便，測試穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，可以為用戶提供直觀明了的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01R31/12GK101551435SQ20091006209
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者俊 凃, 周文俊, 喻劍輝, 曉 易, 濤 汪, 斌 馬 申請人:湖北省電力試驗(yàn)研究院;武漢大學(xué)