專利名稱：復合絕緣子高光譜檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及復合絕緣子檢測方法，屬于輸變電設備運行狀態(tài)檢修領域，尤其涉及一種復合絕緣子高光譜檢測方法，可用于現場帶電檢測復合絕緣子的運行狀態(tài)。
背景技術：
20世紀80年代，我國專家學者在吸取國外經驗的基礎上展開了對復合絕緣子的研發(fā)，中期樣品于80年代末期投入試運行。90年代初，各地相繼出現污閃事故，由于耐污性能好，復合絕緣子被投入掛網使用。到1994年底，掛網運行的復合絕緣子達5萬支。自此， 復合絕緣子入網數量迅猛增加1995年為10萬支，1998年為46萬支，2001年為160萬支， 2005年掛網運行已達300萬支。截止2010年12月，國家電網公司管轄的66kV及以上電壓等級線路在運復合絕緣子支數占同種電壓等級線路所有類型在運絕緣子支數的37. 02%。隨著使用年數増加，復合絕緣子老化程度増加，近年來復合絕緣子的損壞、閃絡事故増加。在實際線路運行中，由于受電場、機械力、大氣環(huán)境等的影響，復合絕緣子芯棒中的玻璃纖維容易產生機械疲勞，傘群及護套材料會老化，端部金具和芯棒聯(lián)結處也會出現松動。因此，在改進復合絕緣子制造エ藝、提高復合絕緣子質量的同吋，有必要研究檢測復合絕緣子的技木。目前，國內外復合絕緣子的檢測方法有直接觀察法、紫外成像法、紅外熱像測溫法、超聲波法、激光多普勒法、電場測量法、泄漏電流測量法、脈沖電流法。直接觀察法通過用雙筒望遠鏡在塔下觀察以發(fā)現常見的表面缺陷，是檢查復合絕緣子外部物理缺陷最常用的方法，但是地面觀察不夠清晰，而且人為觀測有一定的主觀性，作業(yè)效率和安全性低。紫外成像法可檢測和記錄潮濕環(huán)境中表面污染所致的放電、腐蝕或安裝不當所致連接金具、 均壓環(huán)上的強電暈放電，檢測時需發(fā)生局部放電狀態(tài)，要在正常溫度、高濕度環(huán)境中進行， 而且檢測設備價格昂貴、功能単一，檢測結果容易受觀察角度的影響。紅外熱像測溫法可以檢測局部放電泄漏電流流過絕緣物質時的介電損耗或電阻損耗等引起的絕緣子局部溫度升高，但是儀器造價高，且溫度測量受太陽、風、大氣環(huán)境等因素的影響。超聲波發(fā)生器發(fā)射始脈沖進入復合絕緣子介質，當絕緣子有裂隙吋，會在裂隙處發(fā)生反射、折射和模式變換，通過對接收到得超聲波進行處理可以準確的檢測出開裂的復合絕緣子。超聲波法安全可靠，但是超聲波本身存在耦合和衰減，不適合現場檢測，主要被用于實驗室鑒定。激光多普勒法也可檢測開裂的復合絕緣子，但是對未開裂的復合絕緣子不起作用，且設備體積龐大，不適合野外作業(yè)。電場測量法通過測量復合絕緣子串的軸向電場分布可以找出復合絕緣子的內絕緣導通性故障，測量時對外界環(huán)境要求低，但是檢測時需要登塔將儀器沿復合絕緣子表面滑動一遍，而且不能檢測傘群破損之類的外絕緣缺陷。泄漏電流測量法是通過測量泄漏電流的大小變化來檢測復合絕緣子的污穢程度，復合絕緣子老化加深，閃絡電壓降低，泄漏電流升高；泄漏電流測量法受電壓等級、復合絕緣子型號、環(huán)境等因素影響，不能準確反映復合絕緣子劣化程度，而且檢測的成本高。脈沖電流法根據線路上存在劣化復合絕緣子時電暈脈沖個數的增多、幅值增大的現象，通過測量電暈脈沖電流的方法來判斷復合絕緣子的絕緣狀況，難點在于傳感器的選擇、信號的提取及辨識、現場干擾的排除。有關這方面的文獻報道例如申請?zhí)枮?00520006400. X的名為液晶圖形顯示高壓輸電線路復合絕緣子帶電檢測儀的實用新型專利，公開了ー種帶電檢測高壓輸電線路復合絕緣子缺陷的裝置，能夠識別帶電復合絕緣子的導通性缺陷、內部脫空和復合絕緣子串中的低零值絕緣。然而，上述專利并沒有涉及現場帶電檢測復合絕緣子的老化、憎水性、龜裂及劣化程度等的檢測方法。綜上所述，現有的復合絕緣子檢測方法大多功能単一，且使用時有較多的條件限制，難以檢測出運行線路中的劣化復合絕緣子。目前，國內外復合絕緣子的檢測還處于研究開發(fā)階段，沒有成熟的方法，需要研究適合掛網運行復合絕緣子的檢測方法。有鑒于此，有必要提供一種復合絕緣子高光譜檢測方法，可以現場帶電檢測復合絕緣子的運行狀態(tài)，并對復合絕緣子的老化、憎水性、龜裂及劣化程度等進行檢測分析的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的不足，提供一種復合絕緣子現場帶電檢測方法，采用新型信息技術一高光譜遙感，檢測運行線路中復合絕緣子的運行狀態(tài)；該方法獲取數據的方式便捷，操作簡單，可及時發(fā)現劣化的復合絕緣子，保護電網的安全運行。本發(fā)明所采用的技術方案是一種復合絕緣子高光譜檢測方法，其特征在干，包括以下步驟
1)采用高光譜成像儀對復合絕緣子成像，獲取復合絕緣子的高光譜影像，其過程是高光譜成像儀的掃描器獲取復合絕緣子的信息后，光線通過物鏡后，依次穿過狹縫、準直鏡、 色散元件，將各波段的入射光進行高精度的分光，投射到探測器上的不同位置成像，得到不同波段的影像；探測器將收集的輻射能量轉變?yōu)榛瘜W能或電能進行存儲，然后由處理器對收集的信號進行信號放大、編碼處理，最后輸出高光譜影像；
2)對復合絕緣子的高光譜影像進行預處理，包括幾何校正、輻射校正以獲得較為精確的光譜信息；
3)用專業(yè)分析平臺進行處理分析，確定復合絕緣子的運行狀態(tài)，判定結果輸出/顯示， 判斷是否需要更換復合絕緣子。如上所述的復合絕緣子高光譜檢測方法，其特征在于步驟2)中，獲取的高光譜影像是整個輸電線路的，還應進行復合絕緣子的識別，從復雜的背景中提取出復合絕緣子。如上所述的復合絕緣子高光譜檢測方法，其特征在于所述專業(yè)分析平臺包含高光譜影像預處理、復合絕緣子的識別、復合絕緣子老化程度定量分析、復合絕緣子憎水性判定、復合絕緣子龜裂程度分析、復合絕緣子的劣化程度分析六大模塊。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明復合絕緣子高光譜檢測方法可對復合絕緣子進行非接觸式檢測，不需工人登塔；在不干擾線路正常運行的情況下，本發(fā)明不必拆卸復合絕緣子，可以現場帶電檢測運行中的復合絕緣子，且現場操作所需時間短；用高光譜成像儀獲取數據時，可以同時得到多個復合絕緣子的信息，便于后期同時對多個復合絕緣子進行處理分析，達到批量檢測的目的，滿足我國復合絕緣子狀態(tài)檢測的需求。


圖1為本發(fā)明實施例的復合絕緣子高光譜檢測方法的模塊圖。圖2為圖1中高光譜成像儀獲取復合絕緣子光譜信息的原理框圖。圖3為圖2中高光譜成像儀對復合絕緣子成像的原理圖。圖4為本發(fā)明實施例的復合絕緣子高光譜檢測方法的專業(yè)分析平臺的處理流程圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進ー步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。附圖中的標記說明1-高光譜成像儀，2-復合絕緣子，3-高光譜影像，4-分析平臺，5-判定結果輸出/顯示，2. 1-太陽光或其它光源，2. 2-大氣層，3. 1-掃描器，3. 2-物鏡，
3.3-狹縫，3. 4-準直鏡，3. 5-色散元件，3. 6-透鏡，3. 7-探測器，3. 8-處理器，3. 9-輸出器，4. 1-高光譜影像預處理，4. 2-復合絕緣子的識別，4. 3-復合絕緣子老化程度定量分析，
4.4-復合絕緣子憎水性判定，4. 5-復合絕緣子龜裂程度分析，4. 6-復合絕緣子的劣化程度分析。本發(fā)明的工作原理根據運行的情況來看，復合絕緣子出現的問題主要是傘群材料脆化、硬化、粉化、開裂，絕緣表面出現局部放電情況，憎水性能減弱；護套開裂，芯棒暴露后被腐蝕，機械強度下降。不同運行狀態(tài)的復合絕緣子有不同的光譜特性，可以根據高光譜影像上復合絕緣子對應像素的光譜特性來分析復合絕緣子的運行狀態(tài)。復合絕緣子容易出現材質老化、龜裂、憎水性喪失等問題，可以通過對以上現象的分析來判定復合絕緣子的劣化程度。圖1為本發(fā)明實施例模塊圖，本發(fā)明提供的復合絕緣子高光譜檢測方法，首先用高光譜成像儀1對在運復合絕緣子2成像，獲取其高光譜影像3，然后用專業(yè)分析平臺4進行處理分析，確定復合絕緣子的運行狀態(tài)，判定結果輸出/顯示5，判斷是否需要更換復合絕緣子。太陽輻射從近紫外到中紅外區(qū)間能量最集中且相對穩(wěn)定，而且這個波段區(qū)間的電磁輻射透過大氣層的衰減較小，高光譜傳感器接收的能量主要是復合絕緣子反射太陽在這一波段區(qū)間的電磁波能量。圖2為圖1中高光譜成像儀獲取復合絕緣子光譜信息的原理框圖，高光譜傳感器對復合絕緣子進行成像吋，進入高光譜傳感器的能量主要包括兩部分太陽光或其它光源經復合絕緣子反射后進入高光譜傳感器的能量，太陽光或其它光源經大氣反射、透射、吸收后進入高光譜傳感器的能量。同一條件下，不同運行狀態(tài)的復合絕緣子在不同波段的反射的情況不同，導致進入高光譜傳感器的輻射能量不同，因此呈現出不同的光譜特性，可以根據高光譜影像上復合絕緣子對應像素的光譜特性來分析復合絕緣子的運行狀態(tài)。圖3為高光譜傳感器對復合絕緣子成像的原理，高光譜傳感器的掃描器3. 1獲取復合絕緣子1的信息后，光線通過物鏡3. 2后，依次穿過狹縫3. 3、準直鏡3. 4、色散元件 3. 5，將各波段的入射光進行高精度的分光，投射到探測器上的不同位置成像，得到不同波段的影像。探測器3. 7將收集的輻射能量轉變?yōu)榛瘜W能或電能進行存儲，然后由處理器3. 8 對收集的信號進行信號放大、編碼等處理，最后輸出高光譜影像3。高光譜成像儀在對復合絕緣子的空間特征成像吋，也對每個空間像素經過色散形成很多個窄波段，光譜分辨率高， 光譜覆蓋范圍廣。如圖所示的高光譜影像由數十甚至數百個波段的影像組成，不僅包含復合絕緣子的空間信息，還有其光譜信息。分析平臺4應包含高光譜影像預處理、復合絕緣子的識別、復合絕緣子老化程度定量分析、復合絕緣子憎水性判定、復合絕緣子龜裂程度分析、復合絕緣子的劣化程度分析六大模塊。該專業(yè)軟件可以提供對高光譜影像的讀取、顯示、保存功能，提供對高光譜影像預處理的功能，提供對復合絕緣子劣化程度的分析功能。用分析平臺4判斷復合絕緣子劣化程度的流程如圖4所示。獲取高光譜影像后，首先需要進行高光譜影像預處理4. 1，包括幾何校正、輻射校正以獲得較為精確的光譜信息。 獲取的高光譜影像是整個輸電線路的，還應進行復合絕緣子的識別4. 2，從復雜的背景中提取出復合絕緣子。然后對復合絕緣子對應像素的光譜信息進行特征提取，復合絕緣子老化程度定量分析4. 3、復合絕緣子憎水性判定4. 4、復合絕緣子龜裂程度分析4. 5。根據復合絕緣子三個方面的分析結果，進行復合絕緣子的劣化程度分析4. 6，綜合判定復合絕緣子的絕緣性能，是否需要更換。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現有技木。
權利要求
1.一種復合絕緣子高光譜檢測方法，其特征在干，包括以下步驟1)采用高光譜成像儀對復合絕緣子成像，獲取復合絕緣子的高光譜影像，其過程是高光譜成像儀的掃描器獲取復合絕緣子的信息后，光線通過物鏡后，依次穿過狹縫、準直鏡、 色散元件，將各波段的入射光進行高精度的分光，投射到探測器上的不同位置成像，得到不同波段的影像；探測器將收集的輻射能量轉變?yōu)榛瘜W能或電能進行存儲，然后由處理器對收集的信號進行信號放大、編碼處理，最后輸出高光譜影像；2)對復合絕緣子的高光譜影像進行預處理，包括幾何校正、輻射校正以獲得較為精確的光譜信息；3)用專業(yè)分析平臺進行處理分析，確定復合絕緣子的運行狀態(tài)，判定結果輸出/顯示， 判斷是否需要更換復合絕緣子。
2.根據權利要求1所述的復合絕緣子高光譜檢測方法，其特征在于步驟2)中，獲取的高光譜影像是整個輸電線路的，還應進行復合絕緣子的識別，從復雜的背景中提取出復合絕緣子。
3.根據權利要求1所述的復合絕緣子高光譜檢測方法，其特征在于所述專業(yè)分析平臺包含高光譜影像預處理、復合絕緣子的識別、復合絕緣子老化程度定量分析、復合絕緣子憎水性判定、復合絕緣子龜裂程度分析、復合絕緣子的劣化程度分析六大模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復合絕緣子高光譜檢測方法，包括以下步驟1)采用高光譜成像儀對復合絕緣子成像，獲取復合絕緣子的高光譜影像；2)對復合絕緣子的高光譜影像進行預處理，包括幾何校正、輻射校正以獲得較為精確的光譜信息；3)用專業(yè)分析平臺進行處理分析，確定復合絕緣子的運行狀態(tài)，判定結果輸出/顯示，判斷是否需要更換復合絕緣子。本發(fā)明復合絕緣子高光譜檢測方法可對復合絕緣子進行非接觸式檢測，不需工人登塔；且現場操作所需時間短，用高光譜成像儀獲取數據時，可以同時得到多個復合絕緣子的信息，便于后期同時對多個復合絕緣子進行處理分析，達到批量檢測的目的，滿足我國復合絕緣子狀態(tài)檢測的需求。
文檔編號G01N21/25GK102565577SQ20111041957
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者付晶, 宋智蘭, 文志科, 王文龍, 邵瑰瑋 申請人:國網電力科學研究院