CN104104920A - 一种电力系统电气元部件故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统电气元部件故障检测系统及方法，它包括监控系统和监控管理中心，监控系统包括多个设置于的电气元部件附近的红外热像仪、视频编码器与视频服务器，其中，红外热像仪通过视频编码器与视频服务器相连，视频服务器通过网络实现与监控管理中心的连接；本发明中通过红外热像仪探测图像数据，通过视频编码模块对图像信息进行视频编码，再运用视频服务器将视频信号传送至监控管理中心，实现对电气元部件的故障检测。本发明可以实现对电气元部件故障的自动、实时的检测与定位。

Description

一种电力系统电气元部件故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统电气元部件故障检测系统，尤其涉及一种基于红外热成像技术的一种电力系统电气元部件故障检测系统及方法。

背景技术

电力电气设备检修是一项较为复杂且系统的工作，随着电力系统规模的不断扩大，电力系统逐步向智能化、高电压的方向发展，电气设备不断增多，设备结构也越来越复杂，检修工作量也日益加重；同时，电气元部件的绝缘、老化和损坏是一个较为漫长且持续的过程，换言之，其属于一种潜在的隐患故障，并不会在短时间发作，而一旦发作造成的影响也是非常大的。若是仍然采用传统的检修模式，则很难确所有的电气设备都安全、稳定、可靠运行。为此，实施电气设备状态检修已经成为一种必然趋势，这对于确保电力系统的正常运行具有非常重要的现实意义。

随着电气设备检修技术的发展，目前国内的电力电气设备的检修基本已由事后维修转变为预防性检修。预防性检修在防止和减少设备事故方面发挥着一定的积极作用，但是这种检修方式也存在一些不足，如及时性差、主动性差、工作效率偏低、检修成本高、限制条件多等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可对电气元部件故障情况进行持续、实时的判断的一种电力系统电气元部件故障检测系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电力系统电气元部件故障检测系统，包括监控系统和监控管理中心，所述监控系统包括多个设置于电气元部件附近的红外热像仪、视频编码器与视频服务器，其中，红外热像仪通过视频编码器与视频服务器相连，视频服务器通过网络实现与监控管理中心的连接。

所述的红外热像仪包括探测器、读出电路、图像处理芯片和外部存储器，其中，图像处理芯片通过控制接口与读出电路连接，外部存储器通过内部数据总线与图像处理芯片连接，图像处理芯片通过电源接口与供电系统连接，图像处理芯片通过视频接口与视频服务器连接，读出电路与探测器相连。

所述图像处理芯片中包括非均匀校正模块、盲元校正模块、图像滤波去噪模块、图像细节增强模块、伪彩变换模块、模数转换模块、低噪声电源模块和接口时序控制模块；

所述非均匀校正模块，通过两点法与二元非线性校正法对红外热图像进行校正，得到校正后的图像；

所述盲元校正模块，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关性对盲元位置的信息进行预测和替代；

所述图像滤波去噪模块，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波对红外热图像进行去噪处理，得到去噪后的图像；

所述图像细节增强模块，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能；

所述模数转换模块，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转换；

所述低噪声电源模块，通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率；

所述接口时序控制模块，通过采用计数分频的方法正确产生三路时序信号。

所述红外热像仪通过晶圆级多组件封装技术进行封装。

一种电力系统电气元部件故障检测方法，包括如下步骤：

S1.将监控系统中的多个红外热像仪、视频编码器与视频服务器分别安装在电气元部件的各个测量点上；

S2.红外热像仪对视野范围内电气元部件探测成像并对图像进行处理，将处理后的图像信息传送至视频编码模块；

S3.视频编码模块对接收到的图像信息进行视频编码，得到高质量的视频信号，通过标准视频接口输出到视频服务器上；

S4.视频服务器通过通讯网络将视频信号传输到监控管理中心。

所述红外热像仪对图像进行处理的方法，包含如下步骤：

S21. 图像处理芯片为探测器提供所需要的各种控制时序信号、电源和偏压；

S22. 探测器对视野范围内的电气元部件探测成像，并将图像数据传给图像处理芯片；

S23. 图像处理芯片对采集到的电气元部件的红外热图像进行包括非均匀校正、盲元校正、图像滤波去噪、图像细节增强、伪彩变换的功能处理；

S24.图像处理芯片对处理后的红热外图像数据进行模数转换；

S25.图像处理芯片将处理后的图像信息经视频接口传送至视频编码模块。

所述图像处理芯片，通过采用计数分频的方法实现正确产生三路时序信号，以及通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率； 

所述非均匀校正，通过两点法与二元非线性校正法实现对红外热图像的校正，得到校正后的图像；

所述盲元校正，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关性对盲元位置的信息进行预测和替代；

所述图像滤波去噪，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波实现对红外热图像的去噪处理，得到去噪后图像；

所述图像细节增强，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能；

所述图像处理芯片，采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转换。

本发明的有益效果是：电气元部件出现故障时会造成接触电阻增加，致使电气元部件温度升高，出现热异常现象，通过采集电气元部件的红外热图像，可对电气元部件故障情况进行快速诊断，及时发现元部件的异常情况，掌握潜存故障的位置和严重程度，根据需要，安排维修，消除隐患，成本低，可靠性高，分辨率高，结构简单，体积小巧，不受光源强弱影响，可实现持续性和连续性检测。

附图说明

图1为本发明一种电力系统电气元部件故障检测系统的结构示意图；

图2为红外热像仪内部结构示意图；

图3为本发明一种电力系统电气元部件故障检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种电力系统电气元部件故障检测系统，包括监控系统和监控管理中心，所述监控系统包括多个设置于电气元部件附近的红外热像仪、视频编码器与视频服务器，其中，红外热像仪通过视频编码器与视频服务器相连，视频服务器通过网络实现与监控管理中心的连接；

如图2所示，红外热像仪包括探测器、读出电路、图像处理芯片和外部存储器，其中，图像处理芯片通过控制接口与读出电路连接，外部存储器通过内部数据总线与图像处理芯片连接，图像处理芯片通过电源接口与供电系统连接，图像处理芯片通过视频接口与视频服务器连接，读出电路与探测器相连；

所述图像处理芯片中包括非均匀校正模块、盲元校正模块、图像滤波去噪模块、图像细节增强模块、伪彩变换模块、模数转换模块、低噪声电源模块和接口时序控制模块；所述非均匀校正模块，通过两点法与二元非线性校正法对红外热图像进行校正，得到校正后的图像；

所述盲元校正模块，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素或前后帧图像的响应相关性对盲元位置的信息进行预测和替代；所述图像滤波去噪模块，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波对红外热图像进行去噪处理，得到去噪后图像；所述图像细节增强模块，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能；所述模数转换模块，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转换；所述低噪声电源模块，通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率；所述接口时序控制模块，通过采用计数分频的方法正确产生三路时序信号。

如图3所示，一种电力系统电气元部件故障检测方法，包括如下步骤：

S1.将监控系统中的多个红外热像仪、视频编码器与视频服务器分别安装在电气元部件周围的各个测量点上；

S2.红外热像仪对视野范围内电气元部件探测成像并对图像进行处理，将处理后的图像信息传送至视频编码模块；

S3.视频编码模块对接收到的图像信息进行视频编码，得到高质量的视频信号，通过标准视频接口输出到视频服务器上；

S4.视频服务器通过通讯网络将视频信号传输到监控管理中心。

所述红外热像仪对图像进行处理的方法，包含如下步骤：

S21. 图像处理芯片为探测器提供所需要的各种控制时序信号、电源和偏压；

S22. 探测器对视野范围内的电气元部件探测成像，并将图像数据传给图像处理芯片；

S23. 图像处理芯片对采集到的红外热图像进行包括非均匀校正、盲元校正、图像滤波去噪、图像细节增强、伪彩变换的功能处理；

S24.图像处理芯片对处理后的红热外图像数据进行模数转换；

S25.图像处理芯片将处理后的图像信息经视频接口传送至视频编码模块。

本实施例中，所述红外热像仪通过晶圆级多组件封装技术进行封装。 

Claims (6)

1.一种电力系统电气元部件故障检测系统，其特征在于：包括监控系统和监控管理中心，所述监控系统包括多个设置于电气元部件附近的红外热像仪、视频编码器与视频服务器，其中，红外热像仪通过视频编码器与视频服务器相连，视频服务器通过网络实现与监控管理中心的连接。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统电气元部件故障检测系统，其特征在于：所述的红外热像仪包括探测器、读出电路、图像处理芯片和外部存储器；其中，图像处理芯片通过控制接口与读出电路连接，外部存储器通过内部数据总线与图像处理芯片连接，图像处理芯片通过电源接口与供电系统连接，图像处理芯片通过视频接口与视频服务器连接，读出电路与探测器相连。

3.根据权利要求2所述的一种电力系统电气元部件故障检测系统，其特征在于：所述图像处理芯片中包括非均匀校正模块、盲元校正模块、图像滤波去噪模块、图像细节增强模块、伪彩变换模块、模数转换模块、低噪声电源模块和接口时序控制模块；

所述非均匀校正模块，通过两点法与二元非线性校正法对红外热图像进行校正，得到校正后的图像；

所述盲元校正模块，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素、前后帧图像的响应相关性对盲元位置的信息进行预测和替代；

所述图像滤波去噪模块，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波对红外热图像进行去噪处理，得到去噪后图像；

所述图像细节增强模块，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能；

所述模数转换模块，通过采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转换；

所述低噪声电源模块，通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率；

所述接口时序控制模块，通过采用计数分频的方法正确产生三路时序信号。

4.根据权利要求2所述的一种电力系统电气元部件故障检测系统，其特征在于：所述红外热像仪通过晶圆级多组件封装技术进行封装。

5.一种电力系统电气元部件故障检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.将监控系统中的多个红外热像仪、视频编码器与视频服务器分别安装在电气元部件附近的测量点上；

S2.红外热像仪对视野范围内电力元部件探测成像并对图像进行处理，将处理后的图像信息传送至视频编码模块；

S3.视频编码模块对接收到的图像信息进行视频编码，得到高质量的视频信号，通过标准视频接口输出到视频服务器上；

S4.视频服务器通过通讯网络将视频信号传输到监控管理中心。

6.根据权利要求5所述的一种电力系统电气元部件故障检测方法，其特征在于：所述红外热像仪对图像进行处理的方法，包含如下步骤：

S21. 图像处理芯片为探测器提供所需要的各种控制时序信号、电源和偏压；

S22. 探测器对视野范围内的电气元部件探测成像，并将图像数据传给图像处理芯片；

S23. 图像处理芯片对采集到的电气元部件的红外热图像进行包括非均匀校正、盲元校正、图像滤波去噪、图像细节增强、伪彩变换的功能处理；

S24.图像处理芯片对处理后的红热外图像数据进行模数转换；

S25.图像处理芯片将处理后的图像信息经视频接口传送至视频编码模块；

所述图像处理芯片，通过采用计数分频的方法实现正确产生三路时序信号，以及通过采用集成Boost控制电路，为探测器提供较高偏置电压，实现红外探测器的高响应率； 

所述非均匀校正，通过两点法与二元非线性校正法实现对红外热图像的校正，得到校正后的图像；

所述盲元校正，通过采用盲元补偿算法，根据相邻像素、前后帧图像的响应相关性对盲元位置的信息进行预测和替代；

所述图像滤波去噪，通过快速中值滤波和带阈值的均值滤波实现对红外热图像的去噪处理，得到去噪后图像；

所述图像细节增强，通过采用双阈值映射、双阈值自适应增强算法和边缘增强算法，对原始图像的直方图进行处理，实现对图像的增强功能；

所述图像处理芯片，采用流水线ADC的设计架构，实现大阵列的模拟输出高速模数转换。