專利名稱：高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在不接觸絕緣子本體的情況下檢測(cè)出其電暈放電強(qiáng)度的方法，屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高壓絕緣子的表面電暈放電可加速傘裙和護(hù)套的老化速度，分析絕緣子表面電暈放電的強(qiáng)度有助于了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確評(píng)估放電的危害性和發(fā)展階段，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)閃絡(luò)預(yù)警的前提。目前，國內(nèi)外對(duì)絕緣子放電強(qiáng)度的檢測(cè)方法主要有如下幾種
一、脈沖電流法。所述方法目前應(yīng)用較廣泛，但屬于接觸式檢測(cè)方法，在工程應(yīng)用中存在一定不足①需現(xiàn)場(chǎng)安裝電流傳感器，且需對(duì)絕緣子的結(jié)構(gòu)做一定的改動(dòng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大并具有一定的危險(xiǎn)性放電多發(fā)生于高壓側(cè)，而電流傳感器則安裝于低壓側(cè)，絕緣子串長可達(dá)幾米甚至十多米，高壓側(cè)的放電信號(hào)傳播到低壓側(cè)的過程中存在很大的衰減，導(dǎo)致傳感器難以檢測(cè)到較弱的放電；③變電站和輸電線路絕緣子數(shù)量非常龐大，若每一串絕緣都安裝檢測(cè)系統(tǒng)將會(huì)導(dǎo)致成本太高、安裝和維護(hù)工作量過大的問題；④脈沖電流法難以定位到具體的放電位置。二、紫外脈沖法。所述方法與成像法檢測(cè)的都是放電輻射出的紫外光信號(hào)，但其輸出為相應(yīng)的脈沖信號(hào)，不能對(duì)放電進(jìn)行成像，所述方法在現(xiàn)場(chǎng)難以定位放電位置，當(dāng)探測(cè)器沒有正對(duì)放電位置時(shí)，會(huì)存在很大的檢測(cè)誤差。三、紫外成像法。紫外成像法近幾年在電力系統(tǒng)中得到了逐步的推廣應(yīng)用，但紫外成像法在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用時(shí)間還比較短，其研究現(xiàn)狀如下
I)目前量化紫外成像檢測(cè)結(jié)果采用了所謂的“光子數(shù)”參數(shù)，該參數(shù)存在如下不足首先光子數(shù)與紫外成像儀的增益、距離之間存在較復(fù)雜的非線性關(guān)系，難以得到較好的規(guī)律曲線，不便于估計(jì)放電強(qiáng)度；其次光子數(shù)對(duì)放電的響應(yīng)速度慢，不便于反映放電的動(dòng)態(tài)過程。2)相關(guān)的研究是在固定距離和固定增益下研究其紫外參數(shù)與放電量之間的關(guān)系，在工程實(shí)際中檢測(cè)絕緣子表面的放電時(shí)，其觀測(cè)距離和儀器增益并不固定，而距離和增益對(duì)檢測(cè)結(jié)果會(huì)造成很大的影響，導(dǎo)致無法對(duì)放電強(qiáng)度進(jìn)行量化分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度測(cè)試方法，在不接觸絕緣子本體的情況下，準(zhǔn)確、高效地檢測(cè)出其電暈放電強(qiáng)度。本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度測(cè)試方法，所述方法利用日盲紫外成像儀在不同儀器增益和觀測(cè)距離下采集復(fù)合絕緣子在不同放電強(qiáng)度時(shí)的電暈放電視頻信號(hào)，然后采用視頻分析和數(shù)字圖像處理算法分割出放電光斑區(qū)域，獲得放電光斑面積、視在放電量、觀測(cè)距離和儀器增益這四者的相關(guān)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上采用最小二乘支持向量機(jī)回歸算法建立放電量強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型，最后利用該模型對(duì)高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，具體操作包括以下步驟
a.給絕緣子施加50kV工頻高壓，利用局部放電測(cè)試儀測(cè)試絕緣子的放電量，保持該電壓不變，選擇觀測(cè)距離分別為4. 0m、8. 0m、16. Om,24. 5m,29. 6m、33m、41. 5m和50m，在上述各觀測(cè)距離下，依次在紫外成像儀的增益分別為50%、60%、70%和80%的情況下錄制復(fù)合絕緣子的電暈放電視頻信號(hào)；
b.將施加在絕緣子上的工頻高壓依次增加5kV直至120kV，在各電壓點(diǎn)下重復(fù)步驟a的測(cè)量過程； c.對(duì)每次錄制的電暈放電視頻信號(hào)，采用視頻分析和數(shù)字圖像處理算法分割出放電光斑區(qū)域，獲得放電光斑面積，進(jìn)而得到放電光斑面積、視在放電量、觀測(cè)距離和儀器增益這四者的相關(guān)數(shù)據(jù)；
d.按紫外成像儀增益的不同將上述數(shù)據(jù)分成四組，依次對(duì)每組數(shù)據(jù)采用最小二乘支持向量機(jī)回歸算法建立放電量預(yù)測(cè)模型，得到與四個(gè)增益相對(duì)應(yīng)的四個(gè)放電量預(yù)測(cè)模型；
e.選擇紫外成像儀的增益為50%或60%或70%或80%錄制被測(cè)復(fù)合絕緣子的電暈放電視頻信號(hào)，采用視頻分析和數(shù)字圖像處理算法分割出放電光斑區(qū)域，獲得放電光斑面積，同時(shí)測(cè)量觀測(cè)距離，利用該增益所對(duì)應(yīng)的放電量預(yù)測(cè)模型確定被測(cè)復(fù)合絕緣子的電暈放電量。上述高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度測(cè)試方法，采用視頻分析和數(shù)字圖像處理算法分割出放電光斑區(qū)域，獲得放電光斑面積的具體方法采用以下步驟
①從日盲紫外成像儀采集的復(fù)合絕緣子電暈放電視頻信號(hào)中捕捉紫外視頻幀，得到一幅彩色數(shù)字圖像，并將該彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；
②對(duì)圖像中感興趣的放電區(qū)域進(jìn)行截取，然后采用動(dòng)態(tài)閾值分割算法將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像，實(shí)現(xiàn)光斑區(qū)域的分割；
③采用二值數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的腐蝕濾波算法除去放電區(qū)域外的噪聲點(diǎn)，再采用膨脹算法對(duì)圖像進(jìn)行處理，恢復(fù)紫外圖像的形狀和大??；
④統(tǒng)計(jì)圖像內(nèi)灰度值為I的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，并以此來表征放電光斑面積s的大小
S = sum(l(x,y))
式中，i(x’y)為形態(tài)學(xué)濾波后的二值圖像矩陣，;^和>’表示圖像的像素點(diǎn)在矩陣中的位置，畫表示對(duì)圖像矩陣灰度值進(jìn)行求和運(yùn)算。上述高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度測(cè)試方法，為提高樣本數(shù)據(jù)量，對(duì)每一紫外成像儀的增益下的每一放電強(qiáng)度下的放電光斑面積-觀測(cè)距離關(guān)系曲線(即S 7曲線)的
觀測(cè)距離，利用擬合函數(shù)S(rf)=尤I "進(jìn)行線性插值處理，插值步長為0. lm，式中，J:和
a為相應(yīng)的常量系數(shù)。本發(fā)明在不影響現(xiàn)場(chǎng)放電檢測(cè)精度的前提下，利用人為規(guī)定紫外成像儀增益值的方法減少絕緣子電暈放電量預(yù)測(cè)模型的輸入向量個(gè)數(shù)，有效簡化了預(yù)測(cè)模型結(jié)構(gòu)，提高了電暈放電量預(yù)測(cè)速度。所述方法可在不接觸絕緣子本體的情況下檢測(cè)出其電暈放電強(qiáng)度，具有操作安全、檢測(cè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，為工作人員及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確評(píng)估放電的危害性和發(fā)展階段及實(shí)現(xiàn)閃絡(luò)預(yù)警提供了便利條件。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是電暈放電光譜分布 圖2是日盲紫外成像儀的基本工作原理 圖3是日盲紫外成像儀紫外通道的成像原理 圖4是圖像處理和參數(shù)計(jì)算流程 圖5是試驗(yàn)系統(tǒng)的接線原理 圖6是光斑面積及放電量與電壓關(guān)系曲線=8m =70%)；
圖7是光斑面積與放電量關(guān)系曲線；
圖8是光斑面積與增益關(guān)系曲線U =16m)；
圖9是增益S =70%時(shí)光斑面積隨距離的變化曲線；
圖10是增益S =50%時(shí)光斑面積隨距離的變化曲線；
圖11是增益S =60%時(shí)光斑面積隨距離的變化曲線；
圖12是增益S =80%時(shí)光斑面積隨距離的變化曲線；
圖13是LS-SVM放電量預(yù)測(cè)模型；
圖14是數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值與原始數(shù)據(jù)實(shí)際值。文中各符號(hào)清單為S為光斑面積，/(U)為形態(tài)學(xué)濾波后的二值圖像t力觀測(cè)距離，I和f力相應(yīng)的常量系數(shù)，表示對(duì)圖像矩陣灰度值進(jìn)行求和運(yùn)算，S為增益，《為視在放電量。
具體實(shí)施例方式1、日盲紫外成像儀的工作原理1.1放電光譜分布特征和“日盲區(qū)”的概念
放電的過程中伴隨能量的轉(zhuǎn)移和釋放而輻射出光信號(hào)，絕緣子表面的放電主要為電暈形式的放電，其光譜分布如圖1所示。由圖1可知，電暈放電時(shí)福射出的光信號(hào)波長主要分布于280_400nm紫外光波段，小部分波長在230-280nm之間。地球表面也會(huì)受到太陽光輻射,但太陽輻射光譜經(jīng)大氣吸收和散射等作用，UV-C (200-280nm)波段的紫外光信號(hào)幾乎全部被大氣中的臭氧所吸收，因此將低于280nm的波長區(qū)間稱為太陽“盲區(qū)”，因此探測(cè)日盲波段的紫外光信號(hào)可避免太陽光的干擾。1. 2日盲紫外成像儀的工作原理
對(duì)放電日盲區(qū)的紫外光信號(hào)進(jìn)行成像是目前檢測(cè)放電的最新方法，稱之為日盲紫外成像法，所述方法可直接獲得放電發(fā)光區(qū)域的圖像，定位到放電的位置同時(shí)避免了外界太陽光信號(hào)的干擾。日盲紫外成儀采用了雙光譜成像原理，基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。本發(fā)明的成像系統(tǒng)主要由可見光成像通道、紫外成像通道以及圖像顯示部分所構(gòu)成。在儀器的光學(xué)入口處有光束分離器，將入射的光信號(hào)分為兩路，其中的一路進(jìn)入可見光通道，而另一路則進(jìn)入紫外通道?？梢姽馔ǖ赖慕Y(jié)構(gòu)與普通數(shù)碼相機(jī)相同，主要包括鏡頭和CCD(光電耦合器，實(shí)現(xiàn)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)元器件)。紫外通道的結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由紫外透鏡、日盲濾光片和紫外像增強(qiáng)器(包括光電陰極、微通道板(MCP)、熒光屏、光纖錐、(XD)所構(gòu)成。儀器內(nèi)部將紫外通道圖像疊加到可見光通道圖像上然后通過顯示屏幕顯示出來。該儀器檢測(cè)放電并定位放電位置的基本原理如下
當(dāng)高壓設(shè)備表面發(fā)生放電時(shí)，高壓設(shè)備本體發(fā)出的光信號(hào)(反射外界光源的光線)和放電區(qū)域輻射出的光信號(hào)(放電自身輻射出的光線，包含部分的紫外光信號(hào))同時(shí)進(jìn)入紫外成像儀，紫外成像儀內(nèi)部的光束分離器將入射光信號(hào)分為兩路光信號(hào)，其中的一路直接進(jìn)入可見光通道，入射光信號(hào)經(jīng)透鏡折射后成像于CXD表面，該圖像也即設(shè)備本體所成的圖像。另一路光信號(hào)則進(jìn)入到紫外光通道，該通道有特殊的“日盲”濾光片，僅讓240-280nm的紫外光信號(hào)通過，由于高壓設(shè)備表面電暈放電福射出的日盲波段光信號(hào)強(qiáng)度為IO-5- 10-6數(shù)量級(jí)，非常微弱且屬于不可見的輻射圖像，為實(shí)現(xiàn)成像，紫外通道采用了像變換和像增強(qiáng)的方法實(shí)現(xiàn)成像先利用紫外光電陰極將紫外圖像轉(zhuǎn)換為電子圖像，然后經(jīng)MCP對(duì)電子圖像增益放大，MCP輸出的電子流高速轟擊到其后部的熒光屏上，將電子圖像又轉(zhuǎn)換為可見光圖像，然后經(jīng)CCD采集成像。紫外通道僅對(duì)放電發(fā)光區(qū)域進(jìn)行成像，為了能定位放電的位置，在其儀器內(nèi)部采用了圖像融合算法將紫外圖像疊加到了可見光圖像上，從而顯示出放電位置。2.紫外成像圖像量化參數(shù)的提取和計(jì)算
根據(jù)紫外圖像中其放電光斑(放電時(shí)高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域電離并發(fā)光，在紫外圖像中顯示為白色的區(qū)域，本項(xiàng)目將其定義為放電光斑)隨放電強(qiáng)度而明顯變化的特性，在此提出了一種新的放電量化方法通過對(duì)紫外視頻或圖像進(jìn)行處理提取相關(guān)的圖像參數(shù)用于檢測(cè)結(jié)果的量化，其圖像處理和參數(shù)提計(jì)算流程圖如圖4所示。紫外成像儀可以對(duì)檢測(cè)結(jié)果以視頻或圖像形式存儲(chǔ)，對(duì)于視頻，先編寫視頻播放和分析軟件從紫外視頻中連續(xù)或隨機(jī)捕捉紫外視頻幀，每一幀即為一幅彩色數(shù)字圖像；對(duì)于圖像，則直接從紫外成像儀的存儲(chǔ)卡中讀取。從視頻中獲得的圖像幀或紫外成像儀拍攝的圖像為彩色圖像，為便于后續(xù)處理，本項(xiàng)目先將圖像中感興趣的放電區(qū)域進(jìn)行截取，將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像然后再進(jìn)行圖像分割，放電區(qū)域在紫外圖像中為一些白色光斑，其灰度值為I或接近1，而背景圖像的灰度值一般遠(yuǎn)低于1，本項(xiàng)目采用了動(dòng)態(tài)閾值分割算法將上述灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像從而實(shí)現(xiàn)了光斑區(qū)域的分割。在上述二值圖像中，白色圖像除了放電區(qū)域外有時(shí)還有部分的噪聲點(diǎn)，根據(jù)噪聲區(qū)域圖像所包含的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)一般遠(yuǎn)小于放電區(qū)域的特性，本發(fā)明采用了二值數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)(Mathematical Morphology)的腐蝕濾波算法,但單純對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕運(yùn)算會(huì)導(dǎo)致圖像面積減小，給后續(xù)的光斑面積計(jì)算帶誤差，為此發(fā)明又采用了膨脹算法對(duì)圖像進(jìn)行了處理，這樣在濾除了圖像中噪聲的同時(shí)還較好地保持了紫外圖像的形狀和大小。放電越強(qiáng)，光斑越大，因而可以利用圖像光斑的大小來表征其放電強(qiáng)弱。二值圖像在計(jì)算機(jī)中以矩陣的形式保存，每一個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)灰度值，白色點(diǎn)的灰度值為1，黑色點(diǎn)的灰度值為0，因此通過統(tǒng)計(jì)其區(qū)域內(nèi)灰度值為I的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)即可表征其光斑區(qū)域大小，本發(fā)明定義為“光斑面積” S，其計(jì)算式如下
S=(I)
式中，表示對(duì)圖像矩陣灰度值進(jìn)行求和運(yùn)算，/(U)為形態(tài)學(xué)濾波后的二值圖像。根據(jù)上述定義可知，光斑面積實(shí)際上是放電光斑區(qū)域像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，因此本項(xiàng)目在此定義其單位為像素(Pixel)。3.試驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建和試驗(yàn)方法
3.1試驗(yàn)設(shè)備及接線
本項(xiàng)目構(gòu)建的試驗(yàn)系統(tǒng)接線如圖5所示。被試品為IlOkV復(fù)合絕緣子，型號(hào)為FXBW-110/100，其高壓側(cè)金具由于遭受雷擊存在一燒傷點(diǎn)，加壓后在該點(diǎn)容易形成位置固定且放電強(qiáng)度較穩(wěn)定的電暈放電點(diǎn)，便于研究光斑面積與放電量、觀測(cè)距離以及儀器增益之間的關(guān)系。放電量采用局部放電測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量，型號(hào)為LDS-6 (德國生產(chǎn)，最小可檢 測(cè)視在放電量< lpC)，檢測(cè)阻抗直接串接在復(fù)合絕緣子的低壓側(cè)接地回路中，檢測(cè)阻抗帶寬為lOOkHz-lOOOkHz，利用一電容量為0. 015uF的高壓電容器構(gòu)成耦合電容，為防止高壓導(dǎo)線產(chǎn)生電暈放電，在導(dǎo)線外套接了直徑為IOcm的軟鋁波紋管。紫外成像儀型號(hào)為南非COTOCAM504，為了便于分析放電的動(dòng)態(tài)過程，輸出視頻信號(hào)由外接的視頻錄制設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)，在試驗(yàn)的過程中除了改變儀器的增益外，儀器其他參數(shù)采用默認(rèn)設(shè)置。3. 2試驗(yàn)步驟和方法 試驗(yàn)步驟和方法如下
I)首先研究放電量與電壓以及光斑面積之間的關(guān)系。利用標(biāo)定信號(hào)源在絕緣子兩端注A iooopc的放電量對(duì)局放檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行放電量的標(biāo)定，然后給絕緣子施加工頻高壓，分別研究了 50kV、55kV、60kV、65kV直至120kV共15個(gè)電壓點(diǎn)下的放電量和紫外圖像的變化特性。2)研究不同放電強(qiáng)度下光斑面積，隨距離^和增益的變化特性。增加電壓到50kV，保持該電壓不變，選擇觀測(cè)距離分別為4. 0m、8. 0m、16. 0m,24. 5m,29. 6m、33m、41. 5m和50m，在上述各觀測(cè)距離下，依次在紫外成像儀的增益分別為50%、60%、70%和80%的情況下錄制紫外視頻信號(hào)。3)依次在電壓為55kV、60kV、65kV直至120kV各電壓點(diǎn)下重復(fù)整個(gè)2)的測(cè)量過程。4.試驗(yàn)結(jié)果及分析
4.1放電量與電壓及光斑面積之間的關(guān)系
給絕緣子逐步增加電壓，當(dāng)電壓達(dá)到約40kV時(shí)，紫外成像儀開始觀測(cè)到高壓側(cè)金具燒傷點(diǎn)處有微弱的放電，光斑很小，多為離散的點(diǎn)狀，局部放電測(cè)試儀檢測(cè)到的視在放電量平均值為133pC。當(dāng)電壓達(dá)到50kV后，紫外成像儀的光斑面積明顯增加，放電量平均值為230pC。繼續(xù)增加電壓，光斑面積和放電量也相應(yīng)增加，當(dāng)電壓達(dá)到120kV后光斑面積均值為8157Pixel，視在放電量則達(dá)到了 4013pC?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù)，圖6給出了光斑面積和放電量與電壓之間的關(guān)系曲線。由圖6可知，隨著電壓的逐步增加，其光斑面積和放電量也相應(yīng)增加，但具有一定的非線性，放電量開始增加比較緩慢，當(dāng)電壓達(dá)到了約75kV時(shí)，放電量的增加速度有所增力口，當(dāng)電壓達(dá)到了 105kV后，放電量增加的速度又有所下降，但光斑面隨電壓增加一直比較明顯?；谏鲜鲈囼?yàn)數(shù)據(jù)，圖7給出了放電量與光斑面積的關(guān)系曲線。從圖7中可以看出放電量隨光斑面積的增加而相應(yīng)增加，利用光斑面積參數(shù)可以較好地表征其放電量的變化。4. 2增益對(duì)光斑面積的影響
為了適應(yīng)不同放電強(qiáng)度檢測(cè)的需要，進(jìn)行放電檢測(cè)時(shí)需調(diào)節(jié)紫外成像儀的增益，本項(xiàng)目研究了在不同的放電強(qiáng)度下光斑面積與增益之間的關(guān)系。在同一觀測(cè)距離和近似相同的放電強(qiáng)度下，隨著紫外成像儀的增益增加，其光斑面積也顯著增加。基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，放電強(qiáng)度分別為418pC(60kV)、980pC(80kV)、 2475pC(IOOkV)和4013pC(120kV)情況下光斑面積與增益之間的關(guān)系如圖8所示。觀測(cè)其數(shù)據(jù)點(diǎn)的變化趨勢(shì)本項(xiàng)目提出的擬合式如(2)所示
s(g)= I eK.p(b g)⑵
式中，g為儀器增益，,1和&為相應(yīng)的常量系數(shù)。擬合函數(shù)表達(dá)式和擬合優(yōu)度系數(shù)及如表I所示。表I光斑面積與增益擬合函數(shù)表達(dá)式
放電量/pC 擬合函數(shù)表達(dá)式擬合優(yōu)度
418s(g)= 1.632 esp(OT4S6g)
s(g) = 3.656exp(CfiW5!5lg)
~5s(g)= 8.879 eKp(CfiCP PHg)
4013s(g)= 21.77 exp(CP 3 9g)
系數(shù)&的取值一般在0. 06-0. 08之間時(shí)其擬合優(yōu)度系數(shù)接近于I (的取值范圍在0至I之間，i 值越接近1，說明回歸曲線對(duì)觀測(cè)值的擬合程度越好)，也即光斑面積與增益之間近似按照指函數(shù)規(guī)律而變化，在50%-80%的增益范圍內(nèi)，一般增益每增加10%，光斑面積約增加1. 5-2倍。4. 3觀測(cè)距離對(duì)光斑面積的影響
隨著觀測(cè)距離增加，紫外成像通道的圖像大小逐步減小，因而紫外圖像中的光斑面積也將相應(yīng)減小。隨著距離增加光斑面積明顯減小，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，儀器增益為70%，放電強(qiáng)度分別為418pC、980pC、2475pC和4013pC時(shí)光斑面積與觀測(cè)距離之間關(guān)系如圖9所示。分析圖中數(shù)據(jù)變化特點(diǎn)本項(xiàng)目提出的擬合公式如(3)所示 s(d) = K d.a(3)
擬合函數(shù)表達(dá)式和擬合優(yōu)度系數(shù)i 如表2所示。表2光斑面積與距離關(guān)系擬合函數(shù)表達(dá)式
放電量/pC 擬合函數(shù)表達(dá)式擬合優(yōu)度n
418s(d) = 4302IM- ■ 9894
980s⑷=104 94 Icf 1 應(yīng)9958
2475s )= 19753 W 15189910
權(quán)利要求
1.一種高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征是，所述方法利用日盲紫外成像儀在不同儀器增益和觀測(cè)距離下采集復(fù)合絕緣子在不同放電強(qiáng)度時(shí)的電暈放電視頻信號(hào)，然后采用視頻分析和數(shù)字圖像處理算法分割出放電光斑區(qū)域，獲得放電光斑面積、視在放電量、觀測(cè)距離和儀器增益這四者的相關(guān)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上采用最小二乘支持向量機(jī)回歸算法建立放電量強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型，最后利用該模型對(duì)高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試；具體操作包括以下步驟a.給絕緣子施加50kV工頻高壓，利用局部放電測(cè)試儀測(cè)試絕緣子的放電量，保持該電壓不變，選擇觀測(cè)距離分別為4. 0m、8. 0m、16. Om,24. 5m,29. 6m、33m、41. 5m和50m，在上述各觀測(cè)距離下，依次在紫外成像儀的增益分別為50%、60%、70%和80%的情況下錄制復(fù)合絕緣子的電暈放電視頻信號(hào)；b.將施加在絕緣子上的工頻高壓依次增加5kV直至120kV，在各電壓點(diǎn)下重復(fù)步驟a 的測(cè)量過程；c.對(duì)每次錄制的電暈放電視頻信號(hào)，采用視頻分析和數(shù)字圖像處理算法分割出放電光斑區(qū)域，獲得放電光斑面積，進(jìn)而得到放電光斑面積、視在放電量、觀測(cè)距離和儀器增益這四者的相關(guān)數(shù)據(jù)；d.按紫外成像儀增益的不同將上述數(shù)據(jù)分成四組，依次對(duì)每組數(shù)據(jù)采用最小二乘支持向量機(jī)回歸算法建立放電量預(yù)測(cè)模型，得到與四個(gè)增益相對(duì)應(yīng)的四個(gè)放電量預(yù)測(cè)模型；e.選擇紫外成像儀的增益為50%或60%或70%或80%錄制被測(cè)復(fù)合絕緣子的電暈放電視頻信號(hào)，采用視頻分析和數(shù)字圖像處理算法分割出放電光斑區(qū)域，獲得放電光斑面積， 同時(shí)測(cè)量觀測(cè)距離，利用該增益所對(duì)應(yīng)的放電量預(yù)測(cè)模型確定被測(cè)復(fù)合絕緣子的電暈放電量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征是，采用視頻分析和數(shù)字圖像處理算法分割出放電光斑區(qū)域，獲得放電光斑面積，具體按以下步驟操作①從日盲紫外成像儀采集的復(fù)合絕緣子電暈放電視頻信號(hào)中捕捉紫外視頻幀，得到一幅彩色數(shù)字圖像，并將該彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；②對(duì)圖像中感興趣的放電區(qū)域進(jìn)行截取，然后采用動(dòng)態(tài)閾值分割算法將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像，實(shí)現(xiàn)光斑區(qū)域的分割；③采用二值數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的腐蝕濾波算法除去放電區(qū)域外的噪聲點(diǎn)，再采用膨脹算法對(duì)圖像進(jìn)行處理，恢復(fù)紫外圖像的形狀和大?。虎芙y(tǒng)計(jì)圖像內(nèi)灰度值為I的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，并以此來表征放電光斑面積 s的大小S =式中，/(U)為形態(tài)學(xué)濾波后的二值圖像矩陣，；^和.F表示圖像的像素點(diǎn)在矩陣中的位置，SW 表示對(duì)圖像矩陣灰度值進(jìn)行求和運(yùn)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征是， 對(duì)每一紫外成像儀的增益下的每一放電強(qiáng)度下的放電光斑面積-觀測(cè)距離關(guān)系曲線的觀測(cè)距離/利用擬合函數(shù)辦i)= Z I a進(jìn)行線性插值處理，插值步長為O. lm，式中，尤和α.為相應(yīng)的常量系數(shù)。
全文摘要
一種高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度測(cè)試方法，它利用日盲紫外成像儀在不同儀器增益和觀測(cè)距離下采集復(fù)合絕緣子在不同放電強(qiáng)度時(shí)的電暈放電視頻信號(hào)，然后采用視頻分析和數(shù)字圖像處理算法分割出放電光斑區(qū)域，獲得放電光斑面積、視在放電量、觀測(cè)距離和儀器增益這四者的相關(guān)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上采用最小二乘支持向量機(jī)回歸算法建立放電量強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型，最后利用該模型對(duì)高壓絕緣子表面電暈放電強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。本發(fā)明可在不接觸絕緣子本體的情況下檢測(cè)出其電暈視在放電量，具有操作安全、檢測(cè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，為及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確評(píng)估放電的危害性和發(fā)展階段及實(shí)現(xiàn)閃絡(luò)預(yù)警提供了便利條件。
文檔編號(hào)G01R31/12GK103018640SQ20121049008
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者王勝輝, 律方成, 劉云鵬 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)