專利名稱：一種基于紫外成像特征的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸變電設(shè)備所用絕緣子絕緣狀況測(cè)評(píng)領(lǐng)域，具體地指一種基于紫外成像特征的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
輸變電設(shè)備的外絕緣性能對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全具有重大影響。電力系統(tǒng)中大量使用的絕緣子，其表面污染并受潮將嚴(yán)重影響絕緣子的電氣特性，危及電網(wǎng)的運(yùn)行安全。隨著全國(guó)范圍區(qū)域性電網(wǎng)大面積污閃事故的發(fā)生，給電力部門造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并且造成了不好的社會(huì)影響，因此各大電網(wǎng)針對(duì)輸變電設(shè)備外絕緣性能進(jìn)行了大規(guī)模的防污閃改造，使運(yùn)行線路的絕緣水平得到提高。但是，隨著電網(wǎng)容量、輸電電壓等級(jí)的提高，特別是空氣環(huán)境的進(jìn)一步惡化，電網(wǎng)防污閃工作形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻。目前運(yùn)用紫外成像技術(shù)進(jìn)行絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估主要是基于紫外成像特征-光子數(shù)，而光子數(shù)可直接從紫外成像儀中讀取，但紫外成像儀給出的光子數(shù)是某個(gè)成像區(qū)域內(nèi)的光子數(shù)之和，當(dāng)絕緣子所在區(qū)域存在多個(gè)相鄰的放電點(diǎn)時(shí)，光子數(shù)不能通過光子數(shù)來正確區(qū)分出絕緣子放電量的大小，存在較大的統(tǒng)計(jì)誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述不足提供一種準(zhǔn)確度高的基于紫外成像特征的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于紫外成像特征的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估方法，包括以下具體步驟:步驟1:利用日盲型紫外成像儀采集在線絕緣子的放電數(shù)據(jù)和圖像；步驟2:將步驟I中采集得到的絕緣子放電數(shù)據(jù)和圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；步驟3:對(duì)步驟2中導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的絕緣子放電數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行去噪預(yù)處理，得到絕緣子放電紫外檢測(cè)圖片；步驟4:在步驟3中得到的絕緣子放電紫外檢測(cè)圖片上選取絕緣子放電光斑最大的區(qū)域，獲取最大光斑面積直徑Duv和絕緣子本體的傘裙直徑Dil，定義相對(duì)光斑直徑RD=Duv/Di I并計(jì)算出相對(duì)光斑直徑RD數(shù)值；步驟5:在所述絕緣子的放電數(shù)據(jù)中選取施加在絕緣子上的實(shí)際的電壓值U和絕緣子閃絡(luò)時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓值Uf，定義絕緣子的相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF=U/Uf并計(jì)算出絕緣子的相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF數(shù)值；步驟6:根據(jù)上述相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF和相對(duì)光斑直徑RD所處的數(shù)值范圍，通過查詢判斷絕緣狀態(tài)“好”、“較好”、“差”或“很差”;步驟7:若絕緣子的絕緣狀態(tài)處于“好”或“較好”的狀態(tài)時(shí)，無需預(yù)警；若絕緣子的絕緣狀態(tài)處于“較差”時(shí)，需要預(yù)警；若絕緣子的絕緣狀態(tài)處于“很差”狀態(tài)時(shí)，馬上報(bào)警，采取相應(yīng)的措施，以防止污閃事故的發(fā)生。
本發(fā)明的有益效果是基于紫外成像特征一 “相對(duì)光斑直徑”的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)方法，克服了光子數(shù)參數(shù)在實(shí)際運(yùn)用中存在一定的不足，避免了因檢測(cè)的距離和儀器的增益對(duì)評(píng)估結(jié)果造成的不利影響，提高了絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估的準(zhǔn)確性。


圖1為本發(fā)明的方法流程圖；圖2為絕緣子結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例:本發(fā)明所述一種基于紫外成像特征的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估方法，包括以下具體步驟:步驟1:利用日盲型紫外成像儀采集在線絕緣子的放電數(shù)據(jù)和圖像；步驟2:將步驟I中采集得到的絕緣子放電數(shù)據(jù)和圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；步驟3:對(duì)步驟2中導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的絕緣子放電數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行去噪預(yù)處理，得到絕緣子放電紫外檢測(cè)圖片；步驟4:在步驟3中得到的絕緣子放電紫外檢測(cè)圖片上選取絕緣子放電光斑最大的區(qū)域，獲取最大光斑面積直徑Duv=5cm和絕緣子本體的傘裙直徑Dil=IOcm,定義相對(duì)光斑直徑RD=Duv/Dil，經(jīng)計(jì)算相對(duì)光斑直徑RD=0.5。步驟5:在所述絕緣子的放電數(shù)據(jù)中選取施加在絕緣子上的實(shí)際的電壓值U=SkV和絕緣子閃絡(luò)時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓值Uf=37kV，定義絕緣子的相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF=U/Uf，經(jīng)計(jì)算得到絕緣子的相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF為22%。步驟6:在設(shè)備增益調(diào)制70%，檢測(cè)效果達(dá)到最佳條件下，當(dāng)相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF在30%以下,相對(duì)光斑直徑RD為0-1時(shí),絕緣子表面的放電主要表現(xiàn)為電暈和較弱的電弧放電，電弧僅限于在鐵腳和鐵帽周圍，長(zhǎng)度一般也在Icm以內(nèi)，絕緣子離閃絡(luò)還存在較大的距離，這時(shí)可以定義為絕緣狀態(tài)“好”;當(dāng)相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF在30%-60%之間，相對(duì)光斑直徑RD為1-3時(shí)，局部電弧出現(xiàn)的頻度增加，電弧長(zhǎng)度也有所增加，但上、下表面的電弧長(zhǎng)度之和一般不會(huì)超過絕緣子的整個(gè)泄漏距離的0.3倍，絕緣子仍然是安全的，這時(shí)可以定義為絕緣狀態(tài)“較好”；當(dāng)相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF達(dá)到了 60%-80%，相對(duì)光斑直徑RD為3_5時(shí)，絕緣子表面開始出現(xiàn)了比較明顯的飄弧，電弧燃燒比較劇烈，也不容易熄滅，電弧的整個(gè)長(zhǎng)度可達(dá)到整個(gè)泄漏距離的0.5倍左右，有閃絡(luò)的可能性，這時(shí)可以定義為絕緣狀態(tài)“差”；當(dāng)相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度80%-90%，相對(duì)光斑直徑到達(dá)5-6時(shí)，其放電更加劇烈，電弧頭部的熱電離過程非常明顯，電弧劇烈燃燒，其最大弧長(zhǎng)可達(dá)整個(gè)泄漏距離的一半以上，此時(shí)稍微有電壓增加，則電弧頭部可自行往前延伸，上下表面電弧橋接，最終完成整個(gè)閃絡(luò)過程，定義為絕緣狀態(tài)“很差”。步驟7:絕緣子的絕緣狀態(tài)處于“好”和“較好”的狀態(tài)時(shí)，絕緣子難以發(fā)生閃絡(luò)，因此可以認(rèn)為絕緣子當(dāng)前是安全的，無需預(yù)警；若絕緣子的絕緣狀態(tài)處于“較差”時(shí)則閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)較大，需要預(yù)警，并且加強(qiáng)檢測(cè)，密切關(guān)注放電的發(fā)展趨勢(shì)；若絕緣子的絕緣狀態(tài)處于“很差”狀態(tài)時(shí)，則表示絕緣子已經(jīng)臨近污閃，必須馬上預(yù)警，采取相應(yīng)的措施，以防止污閃事故的發(fā)生。在步驟I中，為便于絕緣子放電數(shù)據(jù)的采集和快捷選取，在平行于絕緣子方向IOm處架設(shè)日盲型紫外成像儀，然后進(jìn)行絕緣子加壓試驗(yàn)，調(diào)節(jié)好紫外成像儀的增益為70%，直至屏幕上的白點(diǎn)變化頻率趨于平緩，表明絕緣子放電達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，就可以開始檢測(cè)，獲取絕緣子放電數(shù)據(jù)和圖像。在步驟2-3中，將絕緣子放電圖像轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的AVI數(shù)據(jù)格式，進(jìn)行連續(xù)紫外圖像幀的截取、圖像的灰度處理、紫外圖像的分割、圖像的形態(tài)學(xué)濾波和紫外圖像參量的計(jì)算，得到一個(gè)噪聲點(diǎn)少、圖像清晰的絕緣子放電紫外檢測(cè)圖片。對(duì)于步驟4，由于對(duì)絕緣子的絕緣狀態(tài)評(píng)估和閃絡(luò)預(yù)警要求快速做出判斷，鑒于絕緣子紫外圖像光斑區(qū)域近似為圓形，本發(fā)明提出了紫外成像特征參數(shù)——“相對(duì)光斑直徑”，RD=Du v/Di I,其中RD為相對(duì)光斑直徑，Duv為最大光斑面積直徑，Dil為絕緣子本體的傘裙直徑。如圖2所示，在設(shè)備增益和絕緣子放電強(qiáng)度保持不變的情況下，絕緣子紫外圖像中的最大光斑面積直徑Duv與絕緣子本體的傘裙直徑Dil，隨觀測(cè)紫外圖像距離變化而按照相同的比例增加或減小，對(duì)于某一絕緣子，其相對(duì)光斑直徑RD越大，則意味著放電區(qū)域占絕緣子的本體比例越大，說明放電電離區(qū)域越大，放電越強(qiáng)烈，意味著絕緣子的絕緣性能越低，發(fā)生閃絡(luò)的可能性就越大，因此能有效地表征絕緣子的絕緣狀態(tài)還不受觀測(cè)距離的影響。對(duì)于步驟5，定義絕緣子的相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF=U/Uf，其中U為試驗(yàn)時(shí)施加在絕緣子上的實(shí)際的電壓值，Uf為絕緣子閃絡(luò)時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓值。由上述的定義可知絕緣子的相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF位于O至I之間。相對(duì)的光斑直徑RD與相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF之間的關(guān)系曲線如圖3所示，相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF越接近于1，則意味著絕緣子上所承受的電壓與閃絡(luò)電壓的值越接近，此時(shí)放電的電弧長(zhǎng)度與臨閃前的電弧長(zhǎng)度越接近，也可近似等效為絕緣子在額定電壓下運(yùn)行時(shí)，放電強(qiáng)度離閃絡(luò)前的放電強(qiáng)度越接近，絕緣子的絕緣性能越差。因此可以根據(jù)相對(duì)閃絡(luò)電壓和相對(duì)光斑直徑的值將絕緣子的絕緣狀態(tài)進(jìn)行劃分，本系統(tǒng)根據(jù)絕緣子放電的現(xiàn)象對(duì)絕緣狀態(tài)進(jìn)行了劃分，劃分的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)如上述步驟6所述。在步驟7中，如圖3所示，系統(tǒng)將絕緣子的絕緣狀態(tài)劃分為“好”、“較好”、“差”和“很差”四個(gè)等級(jí)，其中將絕緣狀態(tài)為“好”和“較好”的階段劃分為“安全區(qū)”，絕緣狀態(tài)為“差”的階段劃分為“預(yù)報(bào)區(qū)”、而絕緣狀態(tài)“很差”則被劃分為“危險(xiǎn)區(qū)”，意味著絕緣子臨近閃絡(luò)，需采取相應(yīng)的措施。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于紫外成像特征的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于包括以下具體步驟: 步驟1:利用日盲型紫外成像儀采集在線絕緣子的放電數(shù)據(jù)和圖像； 步驟2:將步驟I中采集得到的絕緣子放電數(shù)據(jù)和圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)； 步驟3:對(duì)步驟2中導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的絕緣子放電數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行去噪預(yù)處理，得到絕緣子放電紫外檢測(cè)圖片； 步驟4:在步驟3中得到的絕緣子放電紫外檢測(cè)圖片上選取絕緣子放電光斑最大的區(qū)域，獲取最大光斑面積直徑Duv和絕緣子本體的傘裙直徑DiI，定義相對(duì)光斑直徑RD=Duv/Dil并計(jì)算出相對(duì)光斑直徑RD數(shù)值； 步驟5:在所述絕緣子的放電數(shù)據(jù)中選取施加在絕緣子上的實(shí)際的電壓值U和絕緣子閃絡(luò)時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓值Uf，定義絕緣子的相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF=U/Uf并計(jì)算出絕緣子的相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF數(shù)值； 步驟6:根據(jù)上述相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF和相對(duì)光斑直徑RD所處的數(shù)值范圍，通過查詢判斷絕緣狀態(tài)“好”、“較好”、“差”或“很差”； 步驟7:若絕緣子的絕緣狀態(tài)處于“好”或“較好”的狀態(tài)時(shí)，無需預(yù)警；若絕緣子的絕緣狀態(tài)處于“較差”時(shí)，需要預(yù)警；若絕緣子的絕緣狀態(tài)處于“很差”狀態(tài)時(shí)，馬上報(bào)警，采取相應(yīng)的措施，以防止污閃事故的發(fā)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于紫外成像特征的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于所述步驟6中，當(dāng)相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF在30%以下，相對(duì)光斑直徑RD為0-1時(shí)，定義為絕緣狀態(tài)“好”；當(dāng)相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF在30%-60%之間，相對(duì)光斑直徑RD為1-3時(shí)，定義為絕緣狀態(tài)“較好”；當(dāng)相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF達(dá)到了 60%-80%，相對(duì)光斑直徑RD為3_5時(shí)，定義為絕緣狀態(tài)“差”；當(dāng)相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度80%-90%，相對(duì)光斑直徑到達(dá)5-6時(shí)，定義為絕緣狀態(tài)“很差”。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于紫外成像特征的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估方法，包括以下具體步驟采集數(shù)據(jù)和圖像；導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；去噪預(yù)處理，得到絕緣子放電紫外檢測(cè)圖片；計(jì)算出相對(duì)光斑直徑RD數(shù)值；計(jì)算出絕緣子的相對(duì)閃絡(luò)強(qiáng)度RF數(shù)值；判斷絕緣狀態(tài)；判斷是否需要報(bào)警。本發(fā)明的有益效果是基于紫外成像特征——“相對(duì)光斑直徑”的絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)方法，克服了光子數(shù)參數(shù)在實(shí)際運(yùn)用中存在一定的不足，避免了因檢測(cè)的距離和儀器的增益對(duì)評(píng)估結(jié)果造成的不利影響，提高了絕緣子絕緣狀態(tài)評(píng)估的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01R31/12GK103149512SQ20131005920
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月25日
發(fā)明者蔡煒, 陳磊, 鄧鶴鳴, 周仿榮, 鄧慰, 馬儀, 徐肖偉, 張恭源 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司, 云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán))有限公司電力研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司