CN103149512A - 一种基于紫外成像特征的绝缘子绝缘状态评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于紫外成像特征的绝缘子绝缘状态评估方法，包括以下具体步骤：采集数据和图像；导入计算机系统；去噪预处理，得到绝缘子放电紫外检测图片；计算出相对光斑直径RD数值；计算出绝缘子的相对闪络强度RF数值；判断绝缘状态；判断是否需要报警。本发明的有益效果是基于紫外成像特征——“相对光斑直径”的绝缘子绝缘状态评方法，克服了光子数参数在实际运用中存在一定的不足，避免了因检测的距离和仪器的增益对评估结果造成的不利影响，提高了绝缘子绝缘状态评估的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及输变电设备所用绝缘子绝缘状况测评领域，具体地指一种基于紫外成像特征的绝缘子绝缘状态评估方法。
背景技术
输变电设备的外绝缘性能对电网运行安全具有重大影响。电力系统中大量使用的绝缘子，其表面污染并受潮将严重影响绝缘子的电气特性，危及电网的运行安全。随着全国范围区域性电网大面积污闪事故的发生，给电力部门造成了巨大的经济损失，并且造成了不好的社会影响，因此各大电网针对输变电设备外绝缘性能进行了大规模的防污闪改造，使运行线路的绝缘水平得到提高。但是，随着电网容量、输电电压等级的提高，特别是空气环境的进一步恶化，电网防污闪工作形势依然十分严峻。
目前运用紫外成像技术进行绝缘子绝缘状态评估主要是基于紫外成像特征-光子数，而光子数可直接从紫外成像仪中读取，但紫外成像仪给出的光子数是某个成像区域内的光子数之和，当绝缘子所在区域存在多个相邻的放电点时，光子数不能通过光子数来正确区分出绝缘子放电量的大小，存在较大的统计误差。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述不足提供一种准确度高的基于紫外成像特征的绝缘子绝缘状态评估方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于紫外成像特征的绝缘子绝缘状态评估方法，包括以下具体步骤：
步骤1：利用日盲型紫外成像仪采集在线绝缘子的放电数据和图像；
步骤2：将步骤1中采集得到的绝缘子放电数据和图像导入计算机系统；
步骤3：对步骤2中导入计算机系统的绝缘子放电数据和图像进行去噪预处理，得到绝缘子放电紫外检测图片；
步骤4：在步骤3中得到的绝缘子放电紫外检测图片上选取绝缘子放电光斑最大的区域，获取最大光斑面积直径Duv和绝缘子本体的伞裙直径Dil，定义相对光斑直径RD=Duv/Dil并计算出相对光斑直径RD数值；
步骤5：在所述绝缘子的放电数据中选取施加在绝缘子上的实际的电压值U和绝缘子闪络时所对应的电压值Uf，定义绝缘子的相对闪络强度RF=U/Uf并计算出绝缘子的相对闪络强度RF数值；
步骤6：根据上述相对闪络强度RF和相对光斑直径RD所处的数值范围，通过查询判断绝缘状态“好”、“较好”、“差”或“很差”；
步骤7：若绝缘子的绝缘状态处于“好”或“较好”的状态时，无需预警；若绝缘子的绝缘状态处于“较差”时，需要预警；若绝缘子的绝缘状态处于“很差”状态时，马上报警，采取相应的措施，以防止污闪事故的发生。
本发明的有益效果是基于紫外成像特征—“相对光斑直径”的绝缘子绝缘状态评方法，克服了光子数参数在实际运用中存在一定的不足，避免了因检测的距离和仪器的增益对评估结果造成的不利影响，提高了绝缘子绝缘状态评估的准确性。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为绝缘子结构示意图；
图3为绝缘子绝缘状态评估示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步说明本发明。
实施例：本发明所述一种基于紫外成像特征的绝缘子绝缘状态评估方法，包括以下具体步骤：
步骤1：利用日盲型紫外成像仪采集在线绝缘子的放电数据和图像；
步骤2：将步骤1中采集得到的绝缘子放电数据和图像导入计算机系统；
步骤3：对步骤2中导入计算机系统的绝缘子放电数据和图像进行去噪预处理，得到绝缘子放电紫外检测图片；
步骤4：在步骤3中得到的绝缘子放电紫外检测图片上选取绝缘子放电光斑最大的区域，获取最大光斑面积直径Duv=5cm和绝缘子本体的伞裙直径Dil=10cm，定义相对光斑直径RD=Duv/Dil,经计算相对光斑直径RD=0.5。
步骤5：在所述绝缘子的放电数据中选取施加在绝缘子上的实际的电压值U=8kV和绝缘子闪络时所对应的电压值Uf=37kV，定义绝缘子的相对闪络强度RF=U/Uf，经计算得到绝缘子的相对闪络强度RF为22% 。
步骤6：在设备增益调制70%，检测效果达到最佳条件下，当相对闪络强度RF在30%以下，相对光斑直径RD为0-1时，绝缘子表面的放电主要表现为电晕和较弱的电弧放电，电弧仅限于在铁脚和铁帽周围，长度一般也在1cm以内，绝缘子离闪络还存在较大的距离，这时可以定义为绝缘状态“好”；当相对闪络强度RF在30%-60%之间，相对光斑直径RD为1-3时，局部电弧出现的频度增加，电弧长度也有所增加，但上、下表面的电弧长度之和一般不会超过绝缘子的整个泄漏距离的0.3倍，绝缘子仍然是安全的，这时可以定义为绝缘状态“较好”；当相对闪络强度RF达到了60%-80%，相对光斑直径RD为3-5时，绝缘子表面开始出现了比较明显的飘弧，电弧燃烧比较剧烈，也不容易熄灭，电弧的整个长度可达到整个泄漏距离的0.5倍左右，有闪络的可能性，这时可以定义为绝缘状态“差”；当相对闪络强度80%-90%，相对光斑直径到达5-6时，其放电更加剧烈，电弧头部的热电离过程非常明显，电弧剧烈燃烧，其最大弧长可达整个泄漏距离的一半以上，此时稍微有电压增加，则电弧头部可自行往前延伸，上下表面电弧桥接，最终完成整个闪络过程，定义为绝缘状态“很差”。
步骤7：绝缘子的绝缘状态处于“好”和“较好”的状态时，绝缘子难以发生闪络，因此可以认为绝缘子当前是安全的，无需预警；若绝缘子的绝缘状态处于“较差”时则闪络风险较大，需要预警，并且加强检测，密切关注放电的发展趋势；若绝缘子的绝缘状态处于“很差”状态时，则表示绝缘子已经临近污闪，必须马上预警，采取相应的措施，以防止污闪事故的发生。
在步骤1中，为便于绝缘子放电数据的采集和快捷选取，在平行于绝缘子方向10m处架设日盲型紫外成像仪，然后进行绝缘子加压试验，调节好紫外成像仪的增益为70%，直至屏幕上的白点变化频率趋于平缓，表明绝缘子放电达到一个稳定状态，就可以开始检测，获取绝缘子放电数据和图像。
在步骤2-3中，将绝缘子放电图像转换为标准的AVI数据格式，进行连续紫外图像帧的截取、图像的灰度处理、紫外图像的分割、图像的形态学滤波和紫外图像参量的计算，得到一个噪声点少、图像清晰的绝缘子放电紫外检测图片。
对于步骤4，由于对绝缘子的绝缘状态评估和闪络预警要求快速做出判断，鉴于绝缘子紫外图像光斑区域近似为圆形，本发明提出了紫外成像特征参数——“相对光斑直径”,RD=Duv/Dil,其中RD为相对光斑直径，Duv为最大光斑面积直径，Dil为绝缘子本体的伞裙直径。如图2所示,在设备增益和绝缘子放电强度保持不变的情况下，绝缘子紫外图像中的最大光斑面积直径Duv与绝缘子本体的伞裙直径Dil，随观测紫外图像距离变化而按照相同的比例增加或减小，对于某一绝缘子，其相对光斑直径RD越大，则意味着放电区域占绝缘子的本体比例越大，说明放电电离区域越大，放电越强烈，意味着绝缘子的绝缘性能越低，发生闪络的可能性就越大，因此能有效地表征绝缘子的绝缘状态还不受观测距离的影响。
对于步骤5，定义绝缘子的相对闪络强度RF=U/Uf,其中U为试验时施加在绝缘子上的实际的电压值，Uf为绝缘子闪络时所对应的电压值。由上述的定义可知绝缘子的相对闪络强度RF位于0至1之间。相对的光斑直径RD与相对闪络强度RF之间的关系曲线如图3所示，相对闪络强度RF越接近于1，则意味着绝缘子上所承受的电压与闪络电压的值越接近，此时放电的电弧长度与临闪前的电弧长度越接近，也可近似等效为绝缘子在额定电压下运行时，放电强度离闪络前的放电强度越接近，绝缘子的绝缘性能越差。因此可以根据相对闪络电压和相对光斑直径的值将绝缘子的绝缘状态进行划分，本系统根据绝缘子放电的现象对绝缘状态进行了划分，划分的依据和标准如上述步骤6所述。
在步骤7中,如图3所示，系统将绝缘子的绝缘状态划分为“好”、“较好”、“差”和“很差”四个等级，其中将绝缘状态为“好”和“较好”的阶段划分为“安全区”，绝缘状态为“差”的阶段划分为“预报区”、而绝缘状态“很差”则被划分为“危险区”，意味着绝缘子临近闪络，需采取相应的措施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (2)
1.一种基于紫外成像特征的绝缘子绝缘状态评估方法，其特征在于包括以下具体步骤：
步骤1：利用日盲型紫外成像仪采集在线绝缘子的放电数据和图像；
步骤2：将步骤1中采集得到的绝缘子放电数据和图像导入计算机系统；
步骤3：对步骤2中导入计算机系统的绝缘子放电数据和图像进行去噪预处理，得到绝缘子放电紫外检测图片；
步骤4：在步骤3中得到的绝缘子放电紫外检测图片上选取绝缘子放电光斑最大的区域，获取最大光斑面积直径Duv和绝缘子本体的伞裙直径Dil，定义相对光斑直径RD=Duv/Dil并计算出相对光斑直径RD数值；
步骤5：在所述绝缘子的放电数据中选取施加在绝缘子上的实际的电压值U和绝缘子闪络时所对应的电压值Uf，定义绝缘子的相对闪络强度RF=U/Uf并计算出绝缘子的相对闪络强度RF数值；
步骤6：根据上述相对闪络强度RF和相对光斑直径RD所处的数值范围，通过查询判断绝缘状态“好”、“较好”、“差”或“很差”；
步骤7：若绝缘子的绝缘状态处于“好”或“较好”的状态时，无需预警；若绝缘子的绝缘状态处于“较差”时，需要预警；若绝缘子的绝缘状态处于“很差”状态时，马上报警，采取相应的措施，以防止污闪事故的发生。
2.根据权利要求1所述一种基于紫外成像特征的绝缘子绝缘状态评估方法，其特征在于所述步骤6中，当相对闪络强度RF在30%以下，相对光斑直径RD为0-1时，定义为绝缘状态“好”；当相对闪络强度RF在30%-60%之间，相对光斑直径RD为1-3时，定义为绝缘状态“较好”；当相对闪络强度RF达到了60%-80%，相对光斑直径RD为3-5时，定义为绝缘状态“差”；当相对闪络强度80%-90%，相对光斑直径到达5-6时，定义为绝缘状态“很差”。
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