CN103543392A - 一种针对gis局放缺陷识别和定位的联合检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种针对GIS局放缺陷识别和定位的联合检测方法，该方法综合局放检测技术和X射线数字成像技术对GIS进行缺陷的识别和定位，两种检测手段取长补短，能及时、准确早发现起绝缘故障，有效提高了GIS检测效率和精确度，能够合理制定检修策略。本发明通过综合利用各种数字信号处理技术对采集到的局放信号和X射线图像信号分别进行处理，在不拆卸设备的前提下，及时快速的对缺陷进行识别和定位。
Description
技术领域
本发明属于电力设备检测方法，特别涉及一种针对GIS局放缺陷识别和定位的检测方法技术领域。
背景技术
GIS(气体绝缘封闭式组合电器)以其体积小,可靠性高等优点越来越多的应用于电力系统当中。GIS本质上来说是设计成不需维护的设备，然而，一旦发生故障，其修复时间将更长，对电力系统的危害也更大。
GIS绝缘故障通常的特征是在完全击穿前发生局部放电。局部放电如果长期存在，则将引起绝缘的老化、劣化，甚至造成整个绝缘击穿或沿面闪络，导致设备在运行时出现故障，甚至造成大面积停电，造成的直接和间接损失是巨大的。局部放电是引发绝缘故障的主要原因，也是存在绝缘缺陷的重要特征。因此对GIS的局部放电情况监测，能够很好的发现缺陷的部位和性质。然而现场存在各种各样的电磁干扰，这些噪声信号与局方信号一起被传感器接收，从而影响了局放信号的模式识别与定位。
局放信号是一种非平稳的具有短时突变性的电磁信号，然而傅立叶分析的方法在时空域只有固定的分辨率在去除干扰信号的同时，常常会将心中的特征点（信号）中的突起部分也一并作为告辞谐波分量消除掉，因此其仅适用于平稳、缓变信号的分析，无法反映持续时间远小于时窗宽度的短时突变信号。快速傅里叶（FFT）阈值滤波器存在着通带选择的不确定性，阈值大小影响着滤波效果等问题。近年来随着对傅立叶分析的发展和深入研究出现了联合时域频域分析的思想，如短时傅立叶变换、Wigner分析及小波变换，联合时频分析的特点是对信号分析提供了时频局部化的能力，特别适用于非平稳信号的分析和处理这很符合局部放电信号的非平稳性，因而，联合时频分析被广泛用来去除局部放电在线监测的去干扰，尤其是小波分析被广泛用于去除局放的干扰信号。
模式识别是随着计算机技术的研究和应用而发展起来的一种重要的诊断手段，于90年代应用于电力设备的放电识别，代替放电谱图的目测判断，显著提高了识别的科学性和有效性。通过局部放电检测设备而获得局部放电信号，经过去噪处理后，对信号进行分析，提取其特征信息；再进行放电分类，确定其模式。因而特征提取和模式分类是局部放电模式识别的两个关键环节。其中局放的特征提取显得尤为重要它将直接影响最终的识别效果，在局放特征的参数提出中，应用最为广泛的是统计特征法和和分形特征法，统计特征法针对局放PRPD谱图将统计算子分为两类：一类是描述
谱图的形状差异，包括偏斜度Sk、陡峭度Ku、局部峰点数Pe；另一类是描述谱图正负半周的轮廓差异，包括互相关系数cc、放 电量因数Q、相位不对称度必以及修正的互相关系数Mcc。分形特征法采用分形维数和二阶广义分形维数对局放灰度图像进行识别。发生在GIS绝缘内部的局部放电是复杂的物理过程，极高准确度的放电识别几乎是难以实现的，对此将局放类型识别的准确性降低到一个可接受的程度并将不同缺陷看作不同的模糊集合，需识别的放电以一定的程度属于这三个集合，并建立隶属度加以表示；另一方面，“某次放电属于某种缺陷”看作是一个模糊判断，可以用模糊真值来表示该判断的真实程度。通过提取的特征建立特征数据库，建立隶属度判别函数以实现局放的模糊识别。但是对于局放部位的具体缺陷形式只能通过局放谱图和模式识别进行分析，不能直观的观测到设备内部的具体情况。
X射线检测技术能够在GIS不停电、不解体的情况下对其内部结构进行透视检测。但是由于X射线产生及照相设备，扫描仪等输入装置造成图像信号弱，信噪比低，对比度差，清晰度低，影响了对图像的缺陷的分析，为此对X射线采取去除背景的X射线剪影方法检测X射线扫描图像中的缺陷。在工业射线检测中，待检测图像在检测过程中常会出现位移或倾斜的情况，如果倾斜的角度很小，可能对特征提取过程不会造成较大的影响，但如果倾斜的角度过大，就会严重影响构件图像的检测结果，为了解决在实际检测中遇到的这类问题，采用基于矩不变特征进行位置检测的方法，通过计算待检复杂构件轮廓的二阶中心矩，计算出倾斜角度，从而完成对倾斜构件的图像位置的标准化处理。但是X射线数字检测技术不能确定GIS的局放位置，由于成像板尺寸的限制，也不能对GIS整体进行透视检测，只能针对出现局放的特定部位进行透视检测。
基于以上检测方法的优缺点，本发明提出了一种针对GIS的缺陷识别和定位的综合检测方法，首先利用局放检测装置，对GIS的局放信号进行采集，利用小波变换进行信号去噪，再利用局放谱图的模式识别对缺陷的位置和性质进行分析判断。最后利用X射线数字检测技术，对通过局放谱图检测得到的局放异常位置进行透视检测，利用X射线剪影方法和基于矩不变特征的方法对采集到的图像进行标准化处理，以观察GIS内部的缺陷是否符合局放谱图判断的缺陷形式。两种检测方法相辅相成，相互补充，能够快速准确的诊断出缺陷的位置和性质。
发明内容
本发明提供了一种针对GIS的局放缺陷识别和定位的联合检测方法，以解决上述问题。
本发明的技术方案为：一种针对GIS局放缺陷识别和定位的联合检测方法，本发明特征在于：针对GIS的缺陷识别与定位，综合利用局放检测技术的和X射线数字成像技术，在GIS内部绝缘故障出现的前夕能够对缺陷的性质和部位进行诊断，以预防绝缘事故带来的突发性事故的发生；该方法首先对GIS的局放量进行测量，由于GIS运行现场存在的各种电磁 干扰，对采集到的信号进行联合时频分析及小波变换去除噪声干扰，然后对采集到的局放谱图进行模式识别，以判断缺陷的局部放电的性质、位置及绝缘劣化的程度。利用统计特征法和分型特征法对局放图谱进行特征提取得到最反应分类本质的特征，再利用模糊识别的方法，将提取的特征建立特征数据库，建立隶属度判别函数实现模糊识别；最后利用X射线检测技术对采用局放谱图检测得到的缺陷位置和性质进行验证试验，利用数字减影方法和基于矩不变特征的位置检测方法对采集到的X射线图像进行标准化处理，以验证缺陷的形式和性质是否和局放谱图检测结果相同。通过X射线数字成像技术和局放检测的结果联合检测方法，能够快速的检测GIS内部缺陷的位置和性质，二者相互补充取长补短，有效的提高了检测精度并有利于制定合理的检修策略。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种针对GIS的局放缺陷识别和定位的联合检测方法，首先利用对局放图谱去噪，模式识别等处理找到缺陷的位置并对缺陷的形式和性质进行分析，再利用X射线数字成像技术对局方部位进行透视检测，以验证局放谱图检测结果的正确性，两种方法相互补充，能够快速准确的对缺陷形式和位置进行分析判断。
附图说明
图1为针对GIS局放缺陷识别和定位的联合检测方法流程图。
具体实施方式
该方法首先对GIS的局放量进行测量，由于GIS运行现场存在的各种电磁干扰，对采集到的信号进行联合时频分析及小波变换去除噪声干扰，然后对采集到的局放谱图进行模式识别，以判断缺陷的局部放电的性质、位置及绝缘劣化的程度；利用统计特征法和分型特征法对局放图谱进行特征提取得到最反应分类本质的特征，再利用模糊识别的方法，将提取的特征建立特征数据库，建立隶属度判别函数实现模糊识别。最后利用X射线检测技术对采用局放谱图检测得到的缺陷位置和性质进行验证试验，利用数字减影方法和基于矩不变特征的位置检测方法对采集到的X射线图像进行标准化处理，以验证缺陷的形式和性质是否和局放谱图检测结果相同；通过X射线数字成像技术和局放检测的结果联合检测方法，能够快速的检测GIS内部缺陷的位置和性质，二者相互补充取长补短，有效的提高了检测精度并有利于制定合理的检修策略。
针对GIS局放缺陷识别和定位的联合检测方法流程图如图1所示：
1、利用MPD600局放检测仪对GIS设备的局放信号进行采集，得到局放谱图；
2、利用小波去噪方法对采集到的局放信号进行处理，将噪声信号清除；
3、利用信号二维谱图的统计算子和灰度图的分形特征两种方法对局部放电信号进行特征提取；
4、利用模糊真值来表示缺陷判断的真实程度。通过提取的特征建立特征数据库，建立隶属度判别函数以实现局放的模糊识别；
5、利用ERESCO65MF4X便携式X光射线机和DXR250V X射线平板探测器对局放谱图检测到的缺陷位置进行X射线数字成像透视检测，将采集到了GIS内部结构图像通过数字检影法得到缺陷图像，在采用基于矩不变特征进行位置检测的方法计算构件轮廓的二阶中心距，将图像标准化。验证缺陷的形式和性质是否和局放谱图检测结果相同。
本发明针对GIS局放缺陷识别和定位的联合检测方法应用的装置：
1、MPD600局放检测仪，采集GIS的局放信号。
2、ERESCO65MF4X便携式X光射线机，用于对GIS的内部结构进行透视检测。
3、DXR250V X射线平板探测器，用于接收高能量的X射线，同时具备强大的专业NDT软件，能够对采集到的X射线图像进行分析处理。
一种针对GIS局放缺陷识别和定位的联合检测方法:
1、利用MPD600局放检测仪对GIS设备的局放信号进行采集，得到局放谱图。
2、利用小波去噪方法对采集到的局放信号进行处理，将噪声信号清除。
3、利用信号二维谱图的统计算子和灰度图的分形特征两种方法对局部放电信号进行特征提取。
4、利用模糊真值来表示缺陷判断的真实程度。通过提取的特征建立特征数据库，建立隶属度判别函数以实现局放的模糊识别。
5、利用ERESCO65MF4X便携式X光射线机和DXR250V X射线平板探测器对局放谱图检测到的缺陷位置进行X射线数字成像透视检测，将采集到了GIS内部结构图像通过数字检影法得到缺陷图像，在采用基于矩不变特征进行位置检测的方法计算构件轮廓的二阶中心距，将图像标准化。验证缺陷的形式和性质是否和局放谱图检测结果相同。
Claims (1)
1.一种针对GIS局放缺陷识别和定位的联合检测方法，其特征在于：针对GIS的缺陷识别与定位，综合利用局放检测技术的和X射线数字成像技术，在GIS内部绝缘故障出现的前夕能够对缺陷的性质和部位进行诊断，以预防绝缘事故带来的突发性事故的发生；其中：该方法首先对GIS的局放量进行测量，由于GIS运行现场存在的各种电磁干扰，对采集到的信号进行联合时频分析及小波变换去除噪声干扰，然后对采集到的局放谱图进行模式识别，以判断缺陷的局部放电的性质、位置及绝缘劣化的程度；利用统计特征法和分型特征法对局放图谱进行特征提取得到最反应分类本质的特征，再利用模糊识别的方法，将提取的特征建立特征数据库，建立隶属度判别函数实现模糊识别；最后利用X射线检测技术对采用局放谱图检测得到的缺陷位置和性质进行验证试验，利用数字减影方法和基于矩不变特征的位置检测方法对采集到的X射线图像进行标准化处理，以验证缺陷的形式和性质是否和局放谱图检测结果相同；通过X射线数字成像技术和局放检测的结果联合检测方法，能够快速的检测GIS内部缺陷的位置和性质，二者相互补充取长补短，有效的提高了检测精度并有利于制定合理的检修策略。
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