CN106646159A - 发电机定子端部绕组的电晕检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法及装置，其中，方法包括：获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像；获得正常光照环境下发电机定子线棒端部的自然光照图像，其中所述自然光照图像和所述电晕放电图像由同一拍摄设备拍摄完成，并且拍摄所述自然光照图像和所述电晕放电图像时保持所述拍摄设备的拍摄位置、拍摄角度、焦距和光圈不变；叠加所述电晕放电图像和所述自然光照图像得到电晕定位图像。本发明降低了试验时对周围光照环境的要求，提高了试验效率，避免了人为因素对试验结果的干扰，因此可以精确定位电晕放电区域。

Description

发电机定子端部绕组的电晕检测方法及装置

技术领域

本发明涉及汽轮发电机领域，尤其涉及一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法，具体来说就是一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法及装置。

背景技术

众所周知，电晕放电是在极不均匀电场中，空气发生电离，从而产生的一种自持式辉光放电。在极不均匀电场中，最大场强远高于平均场强，以致外加电压还较低时，局部最大场强区域就已经发生空气电离，并发出大量的光辐射，使在黑暗中的该区域附近空间出现薄薄的发光层，一般表现为蓝色晕光，即为电晕。

汽轮发电机定子线棒出槽口附近以及包括绑绳、垫块和压板处和线棒相带间等端部区域，电场分布极不均匀，尽管已采取了喷涂防晕漆等一系列措施，但是由于防晕层磨损、气隙填充不实、灰尘积累、运行中湿度、压力变化等因素的影响，仍易出现电晕，进而威胁汽轮发电机的绝缘安全。一方面，电晕放电会使周围气体温度升高，加速定子线棒绝缘的老化；另一方面，尽管电晕本身的放电能量并不高，但相对于电弧等放电形式，电晕放电使周围空气发生化学反应产生的O₃、NO、NO₂等要更多。O₃本身具有很强的氧化性和腐蚀性，NO、NO₂与水化合会生成酸。这些物质都会腐蚀定子线棒的绝缘。腐蚀轻者，线棒防晕层及主绝缘表面变白并出现不同程度的蚕食；腐蚀严重者，腐蚀向绝缘材料内部发展，主绝缘外露，线棒表面防晕层甚至主绝缘烧损，可能出现定子线棒的放电击穿。

鉴于电晕放电对汽轮发电机的绝缘产生的上述威胁，在发电机机组检修期间，一般会安排专门的电晕检测试验，对定子线棒施加相电压和线电压来分别查找端部绕组同相内和相绕组对地的电晕以及异相间的电晕。对于检测到的电晕，通常采取清扫、打磨尖端，填充间隙重和重新喷涂防晕材料等手段进行处理，以达到消除电晕，保障发电机绝缘安全的目的。

目前，检测汽轮发电机定子线棒端部电晕放电最为常用的两种方法为暗室目测法和紫外成像法。暗室目测法需利用帆布等为汽轮发电机端部搭建一个完全无光的暗室环境，在定子线棒施加相电压和线电压后，由暗室中的观察者凭肉眼直接对电晕位置进行查找和标记，但这种方法效率低、耗时长，而且容易受观察者个人经验和主观因素的影响，电晕位置需要在暗室加压环境下进行标记，存在一定不便，并且除电晕位置信息外，无法获得其他任何试验数据，难以进一步做评估和定量分析。紫外成像法基于电晕放电会产生紫外光的原理，利用紫外成像仪对电晕放电位置进行观测，对放电量进行测量；采用该方法无需搭建暗室环境，不过放电量测量结果受观测角度，观测距离和放电集中程度影响较为明显，因而其读数只适宜作为辅助手段，最终判定还应以目测为准；另外，与暗室目测法一样，紫外成像法测量效率低下。

因此，本领域技术人员亟需研发一种不受检测人员主观因素影响的检测发电机定子绕组电晕的方法，从而提高检测效率，安全可靠。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法，解决了现有技术中检测发电机定子绕组电晕容易受到人为因素的干扰，检测效率低下的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法，包括：获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像；获得正常光照环境下发电机定子线棒端部的自然光照图像，其中所述自然光照图像和所述电晕放电图像由同一拍摄设备拍摄完成，并且拍摄所述自然光照图像和所述电晕放电图像时保持所述拍摄设备的拍摄位置、拍摄角度、焦距和光圈不变；叠加所述电晕放电图像和所述自然光照图像得到电晕定位图像。

本发明的具体实施方式还提供一种发电机定子端部绕组的电晕检测装置，包括：获取单元，用于获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像，并获得正常光照环境下发电机定子线棒端部的自然光照图像，其中，所述自然光照图像和所述电晕放电图像由同一拍摄设备拍摄完成，并且拍摄所述自然光照图像和所述电晕放电图像时保持所述拍摄设备的拍摄位置、拍摄角度、焦距和光圈不变；叠加单元，用于叠加所述电晕放电图像和所述自然光照图像得到电晕定位图像。

根据本发明的上述具体实施方式可知，发电机定子端部绕组的电晕检测方法及装置至少具有以下有益效果：在较暗的环境下，采用长曝光技术或者图片堆栈方法模拟实现的长曝光技术，对亮度很低的发电机定子线棒端部的电晕放电情况进行拍摄，得到照片形式的客观观测结果；然后，在正常光照环境下，在同一位置，按相同角度和焦距，对汽轮发电机端部进行拍摄；最后，将拍摄的两组照片进行叠加处理，从而实现电晕放电的定位。另外，基于得到的照片，可以进一步对电晕情况进行定量分析。进行定量分析时，可以采用标准光源，消除了拍摄距离、拍摄角度、光圈和感光元件性能等因素的影响。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法的实施例一的流程图；

图2为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法的实施例二的流程图；

图3为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法的实施例三的流程图；

图4为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测装置的实施例一的示意框图；

图5为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测装置的实施例二的示意框图；

图6为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测装置的实施例三的示意框图；

图7为本发明具体实施方式提供的采用整体法取得电晕放电图像的示意图；

图8为本发明具体实施方式提供的采用三分法取得电晕放电图像的示意图；

图9为本发明具体实施方式提供的电晕定位图像叠加示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法的实施例一的流程图，如图1所示，在较暗环境下拍摄发电机定子线棒端部的电晕放电图像，保持拍摄设备的拍摄位置、拍摄角度、焦距和光圈不变，在正常光照环境下拍摄发电机定子线棒端部的自然光照图像，最后叠加电晕放电图像和自然光照图像得到电晕定位图像。

该附图所示的具体实施方式包括：

步骤101：获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像。只需将发电机附近的常用照明关闭即可，关闭后能够形成一个较暗的试验环境，无需使用帆布等搭建一个完全无光的暗室环境。在较暗环境下，发电机定子线棒端部电晕放电时，能够被拍摄设备获得，但不能获得发电机定子线棒端部的清晰图像。

步骤102：获得正常光照环境下发电机定子线棒端部的自然光照图像，其中所述自然光照图像和所述电晕放电图像由同一拍摄设备拍摄完成，并且拍摄所述自然光照图像和所述电晕放电图像时保持所述拍摄设备的拍摄位置、拍摄角度、焦距和光圈不变。正常光照环境就是指正常光照拍摄环境，在正常光照拍摄环境下，发电机定子线棒端部电晕放电时，不能够被拍摄设备获得，但拍摄设备能够获得发电机定子线棒端部的清晰图像。本文中正常光照环境具体指在阳光或者人造光源照射下(包括阳光或人造光源经相关物体反射的光线)，人类能够清晰识别物体(例如可以看书、读报)；自然光照图像具体指在正常光照环境下，利用拍摄设备拍摄的图像(基本上相当于白天拍摄的照片)。

步骤103：叠加所述电晕放电图像和所述自然光照图像得到电晕定位图像。在电晕定位图像上可以清楚看到发电机定子线棒端部的哪些区域存在电晕放电。

参见图1，降低了试验时对周围光照环境的要求，提高了试验效率，避免了人为因素对试验结果的干扰、丰富了试验结果，使试验结果由单一的电晕位置信息转变为实际的电晕图像，消除了拍摄距离、拍摄角度、光圈和感光元件性能等因素的影响，从而实现对电晕放电位置的精确定位。

图2为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法的实施例二的流程图，如图2所示，利用电晕定位图像可以对发电机定子线棒端部的电晕区域进行定量分析。

该附图所示的具体实施方式中，步骤103之后，该电晕检测方法还包括：

步骤104：根据所述电晕定位图像对发电机定子线棒端部的电晕区域进行定量分析。

参见图2，本发明可以很容易地识别出每处电晕是金色亮光形式还是淡蓝色形式，是集中的晕点形式还是连续晕带形式；例如，集中晕点形式属于严重电晕缺陷，该区域局部放电强度大，可能对绝缘造成损伤；连续晕带或较为分散的电晕，对绝缘造成损坏的可能性较小。

图3为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法的实施例三的流程图，如图3所示，根据电晕定位图像对发电机定子线棒端部的电晕区域进行定量分析。

该附图所示的具体实施方式中，步骤104具体包括：

步骤1041：获取标准光源照片的第一亮度矩阵和原始长曝光照片的第二亮度矩阵。将原始长曝光照片和标准光源照片转换为位图格式；转换后，原始长曝光照片和标准光源照片的每个像素均包含R、G、B三个通道的值，且取值范围均为0～255，分别存储该像素红色、绿色和蓝色的亮度值。据此建立3个二维矩阵，用于记录每个像素的R、G、B三个通道的值。每个二维矩阵的行和列分别表示所记录像素在照片中的x坐标和y坐标。该坐标系的原点位于照片的左上角，右侧方向和下侧方向分别为x轴和y轴的正方向。利用变换式从RGB格式照片第i行，第j列的信息(r_ij，g_ij，b_ij)得到该像素的亮度信息l_ij，且由此生成大小相同，行列定义相同的第二亮度矩阵L和第一亮度矩阵L₀。对于L和L₀矩阵中的某像素，其像素值越大，表示该像素的亮度越高。

步骤1042：根据所述第一亮度矩阵计算标准亮度值。具体为：设定合适的阈值lth₀，像素值大于该阈值lth₀的区域记为标准光源区域，小于等于该阈值lth₀的区域记为其他区域。选定标准光源区域后，将L₀对应位置元素求和后除以255，得到数值N₀，N₀即为标准亮度值，标准亮度值N₀用于对电晕量进行修正。

步骤1043：根据所述标准亮度值修正电晕区域获得修正电晕区域。电晕区域内像素的亮度值除以标准亮度值，即得到修正电晕区域。

步骤1044：根据所述第二亮度矩阵判定所述修正电晕区域获得最终电晕区域。设定合适的阈值l_th，像素值大于该阈值l_th的区域记为电晕区域，小于等于该阈值l_th的区域记为无电晕区域。

步骤1045：对所述最终电晕区域进行定量分析。

参见图3，获得修正电晕区域后，对修正电晕区域进行定量分析，可对电晕放电严重程度进行准确判断，并据此制定检修计划，从而延长发电机的使用寿命。

本发明的具体实施例中，步骤101具体包括：

采用长曝光成像技术获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像；或者，

采用图片堆栈方式获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像。

其中，图片堆栈方式具体包括：以所有非透明像素的平均通道值渲染、以所有非透明像素的中间通道值渲染，以及以所有非透明像素的最大通道值渲染。电晕放电图像具体包括：励侧相电压下整体视图、励侧线电压下整体视图、汽侧相电压下整体视图、汽侧线电压下整体视图、励侧相电压下三分之一视图、励侧线电压下三分之一视图、汽侧相电压下三分之一视图和汽侧线电压下三分之一视图。

图4为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测装置的实施例一的示意框图，如图4所示的电晕检测装置可以应用到如图1～图3所示的电晕检测方法中，在较暗环境下拍摄发电机定子线棒端部的电晕放电图像，保护拍摄设备的拍摄位置、拍摄角度、焦距和光圈不变，在正常光照环境下拍摄发电机定子线棒端部的自然光照图像，最后叠加电晕放电图像和自然光照图像得到电晕定位图像。

该附图所示的具体实施方式中，该电晕检测装置包括：获取单元1和叠加单元2，其中，获取单元1用于获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像，并获得正常光照环境下发电机定子线棒端部的自然光照图像，其中，所述自然光照图像和所述电晕放电图像由同一拍摄设备拍摄完成，并且拍摄所述自然光照图像和所述电晕放电图像时保持所述拍摄设备的拍摄位置、拍摄角度、焦距和光圈不变；叠加单元2用于叠加所述电晕放电图像和所述自然光照图像得到电晕定位图像。本发明的具体实施例中，电晕放电图像采用长曝光成像技术获得或者采用图片堆栈方式获得。

参见图4，降低了试验时对周围光照环境的要求，提高了试验效率，避免了人为因素对试验结果的干扰、丰富了试验结果，使试验结果由单一的电晕位置信息转变为实际的电晕图像，消除了拍摄距离、拍摄角度、光圈和感光元件性能等因素的影响，从而实现对电晕放电位置的精确定位。

图5为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测装置的实施例二的示意框图，如图5所示，利用电晕定位图像可以对发电机定子线棒端部的电晕区域进行定量分析。

该附图所示的具体实施方式中，该电晕检测装置还包括分析单元3，其中，分析单元3用于根据所述电晕定位图像对发电机定子线棒端部的电晕区域进行定量分析。

参见图5，本发明可以很容易地识别出每处电晕是金色亮光形式还是淡蓝色形式，是集中的晕点形式还是连续晕带形式；例如，集中晕点形式属于严重电晕缺陷，该区域局部放电强度大，可能对绝缘造成损伤；连续晕带或较为分散的电晕，对绝缘造成损坏的可能性较小。

图6为本发明具体实施方式提供的一种发电机定子端部绕组的电晕检测装置的实施例三的示意框图，如图6所示，根据电晕定位图像对发电机定子线棒端部的电晕区域进行定量分析。

该附图所示的具体实施方式中，分析单元3进一步包括：获取模块31、计算模块32、修正模块33、判定模块34和分析模块35，其中，获取模块31用于获取标准光源照片的第一亮度矩阵和原始长曝光照片的第二亮度矩阵；计算模块32用于根据所述第一亮度矩阵计算标准亮度值；修正模块33用于根据所述标准亮度值修正电晕区域获得修正电晕区域；判定模块34用于根据所述第二亮度矩阵判定所述修正电晕区域获得最终电晕区域；分析模块35用于对所述最终电晕区域进行定量分析。

参见图6，获得修正电晕区域后，对修正电晕区域进行定量分析，可对电晕放电严重程度进行准确判断，并据此制定检修计划，从而延长发电机的使用寿命。

本发明的具体实现方式如图7、图8、图9所示，图7为本发明具体实施方式提供的采用整体法取得电晕放电图像的示意图；图8为本发明具体实施方式提供的采用三分法取得电晕放电图像的示意图；图9为本发明具体实施方式提供的电晕定位图像叠加示意图，电晕放电图像采用长曝光成像技术获得或者采用图片堆栈方式获得。其中，采用图片堆栈方式获得电晕放电图像具体实现如下：

图片堆栈是首先拍摄一系列短曝光照片，然后把这些照片叠加在一起从而得到与单张长曝光照片相等的效果。图片叠加规则是降低每个图层(即每次拍摄的图像)的不透明度，调整不透明度的数学规律为每张图片的透明度为1/N。图片叠加时可采用平均值，中间值和最大值三种方式。平均值以所有非透明像素的平均通道值渲染，等同于单张长曝的效果，合成后平滑无痕迹，能有效降噪，画面提升。中间值以所有非透明像素的中间通道值渲染，能从画面中移除多余的内容，有效减少杂色和噪点，但有合成痕迹。最大值以所有非透明像素的最大通道值渲染，能够找出和强化画面中最亮点，有合成痕迹和降噪效果，但效果不如平均值。采用图片堆栈方式实现长曝光拍摄，可以减少照片的噪点和暗角，并在长曝光效果方面具有一定的灵活性，不过有时后期效果出来后会有一定的堆栈痕迹。

由于在本方案中所选择的曝光时间较短，一般不超过1分钟，因而噪点的影响并不明显，因而此时既可以选择真实的长曝光成像技术，也可以选择用图片堆栈方式模拟实现长曝光技术。

下面对具体的拍摄工作进行说明。

1.拍摄准备

在完成发电机端部绕组电晕长曝光拍摄流程前，需完成场地准备，拍摄设备准备和加压设备准备等工作。

场地准备方面，需将汽轮发电机励侧和汽侧端盖打开，转子抽出膛外，确保发电机励侧和汽侧的定子端部绕组完全位于试验可视范围内，不存在遮挡情况。确认发电机附近的常用照明光源可以关闭，且关闭后能够形成一个较暗的试验环境，但无需使用帆布等搭建一个完全无光的暗室环境。

拍摄设备准备方面，为保证照相质量，需使用三脚架以及快门线进行拍摄。可以采用B门方法或T门方法进行长曝光拍摄，采用B门方法时，快门线需具有快门释放锁功能。其中，B门为手控快门，按下快门时，快门打开，开始曝光，松开快门，快门关闭即停止曝光。T门是指按下快门按钮，快门打开，开始曝光，而且快门持续打开，直至再次按下按钮时快门关闭即停止曝光。使用带有快门释放锁功能的快门线，则可以在B门的基础上实现类似T门的功能。只需要把快门释放锁按下，即可松手，此时相机会一直曝光，直到预定时间，再把快门释放锁打开，即完成一次拍摄。

加压设备准备方面，采用工频无局放加压设备进行加压，确保发电机定子三相出线以及中性点均与封闭母线断开连接。完成好加压设备接线后，进行试加压。

2.拍摄流程

在介绍总体的拍摄流程前，首先对几组与拍摄流程相关的概念进行定义。

(1)单组拍摄

在保持相机的位置、角度、焦距和光圈均不变的前提下，得到下述三张照片，即为完成一次单组拍摄。

1)在正常光照环境下对端部绕组进行一次正常拍摄，得到一张照片；

2)在较暗的环境(一般关闭发电机附近的照明光源即可，无需专门搭建暗室环境)下，将标准亮度光源安置于定子端部绕组，并使其尽量位于相机取景框的中央，然后进行一次正常拍摄，得到一张照片；

3)在与2)相同的较暗环境下，电机某相绕组施加规定的交流电压，对电晕进行长曝光拍摄。如果采用实际长曝光方法拍摄，则得到一张照片，如果采用模拟长曝光方法拍摄，则得到一组照片，然后采用图片堆栈的方式进行照片合成，生成一张照片。

(2)整体法拍摄

将相机置于汽轮发电机端部外侧的轴线上，且保证相机C的取景部分包括整个定子端部绕组M部分，且尽可能使整个定子端部绕组M部分占满整个定子取景框，拍摄角度V与定子端部绕组M的中轴线重合。在此前提下，对某相定子绕组M施加规定电压，在汽侧和励侧进行一次单组拍摄的方法称为整体法拍摄。整体法拍摄的示意图如图7所示。

(3)三分法拍摄

发电机定子端部绕组M按圆周分布，按对称位置取三个拍摄角度V，保证每个拍摄角度V可以对圆周的120°范围进行拍摄。针对每个拍摄角度V进行一次单组拍摄，拍摄时使相机C镜头尽可能正对120°范围的定子端部绕组M，且保证相机C的取景部分完全包括该120°范围的定子端部绕组M，并尽可能使该120°范围的定子端部绕组M占满整个定子取景框。这种在某相施加规定电压，在汽侧或励侧进行三次单组拍摄的方法称为三分法拍摄。三分法拍摄的示意图如图8所示。一般情况下，采用整体法拍摄即可满足要求。不过如果希望对电晕图像进行更为细致的观察，可以采用三分法拍摄。不过，三分法拍摄会增加试验的工作量。

在上述拍摄方法的基础上，可以实现本文提出的长曝光电晕检测方法的拍摄过程。由于定子绕组端部表面电晕会出现在不同位置，因而检测和拍摄工作应分阶段进行。第一阶段，施加额定相电压，主要关注的是端部绕组同相内和相绕组对地的电晕，尤其是定子线棒出槽口位置，端部绕组的压板、压环、压指和绑绳周围区域。第二阶段，施加额定线电压，主要关注的是异相间的电晕。在第一阶段施加相电压和第二阶段施加线电压时，均按A、B、C三相分相进行。其中一相加压时，另外两相接地。每进行一次加压，按整体法或三分法进行一次拍摄。在发电机的汽侧和励侧均按上述步骤完成拍摄工作。需要补充说明的是：氢气冷却汽轮发电机分别施加额定相电压和额定线电压，对于空气冷却汽轮发电机分别施加1.1倍额定相电压和1.1倍额定线电压。

在上述拍摄过程中，部分单组拍摄的照片是重复的，为了减少拍摄工作量，可以不对重复的工况进行拍摄。在这种情况下，完成拍摄流程后，如果采用的是整体法，共得到16张照片(在汽侧，较暗环境下，施加相电压时拍摄3张，施加线电压时拍摄3张，没有施压时拍摄标准光源1张；在汽侧，正常光照环境下，没有施压时拍摄端部绕组1张。在励侧，较暗环境下，施加相电压时拍摄3张，施加线电压时拍摄3张，没有施压时拍摄标准光源1张；在励侧，正常光照环境下，没有施压时拍摄端部绕组1张)，如果采用的是三分法，共得到48张照片(三分法取得照片的数量为整体法的3倍)。根据这些照片，即可进行后期的数据处理。

3.数据后处理

在数据后处理阶段，利用拍摄得到的一组照片，可以完成电晕定位，电晕形态识别和电晕严重程度定量分析三方面工作。

(1)电晕定位

由于原始长曝光照片和正常拍摄照片具有相同的拍摄距离，角度和焦距，因而二者拍摄的发电机部位完全相同，只是在亮度方面存在差异。原始长曝光照片的电晕点处亮度更大，其他部分相对较暗，正常拍摄照片整体亮度较高。将两张图片进行叠加处理，如图9所示，就可以实现电晕点在正常拍摄照片上的显示，从而可以得到电晕点的位置并可以进行记录和标记。

(2)电晕形态识别

尽管原始长曝光照片电晕之外部分相对较暗，不能很好地反映电晕的位置信息，但是原始长曝光照片未经过任何图像处理，可以真实地反映电晕的原始形态。根据原始长曝光照片，可以很容易识别出每处电晕是金色亮光形式还是淡蓝色形式，是集中的晕点形式还是连续晕带形式。其中，集中晕点形式属于严重电晕缺陷，该区域局部放电强度大，可能对绝缘造成损伤。连续晕带或较为分散的电晕，对绝缘造成损坏的可能性较小。依据电晕位置信息对电晕形态的识别结果进行记录。

(3)电晕严重程度的定量分析

根据原始长曝光照片和相同工况下拍摄标准光源的照片，对电晕量进行测定。标准光源的使用将可以消除观测距离，光圈大小，感光元件性能等因素对定量分析的影响。

本发明具体实施方式提供一种发电机定子绕组的电晕检测方法及装置，在较暗的环境下，采用长曝光技术或者图片堆栈方法对发电机定子线棒端部的电晕放电情况进行拍摄，得到照片形式的客观观测结果；然后，在正常光照环境下，在同一位置，按照相同角度和焦距，对汽轮发电机端部进行拍摄；最后，将拍摄的两组照片进行叠加处理，从而实现电晕放电的精确定位。另外，基于得到的照片，可以进一步对电晕情况进行定量分析。进行定量分析时，可以采用标准光源，消除了拍摄距离、拍摄角度、光圈和感光元件性能等因素的影响，提高了实验效率，丰富了实验结果。

上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行上述方法的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种发电机定子端部绕组的电晕检测方法，其特征在于，该电晕检测方法包括：

获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像；

获得正常光照环境下发电机定子线棒端部的自然光照图像，其中所述自然光照图像和所述电晕放电图像由同一拍摄设备拍摄完成，并且拍摄所述自然光照图像和所述电晕放电图像时保持所述拍摄设备的拍摄位置、拍摄角度、焦距和光圈不变；以及

叠加所述电晕放电图像和所述自然光照图像得到电晕定位图像。

2.如权利要求1所述的发电机定子端部绕组的电晕检测方法，其特征在于，该电晕检测方法还包括：

根据所述电晕定位图像对发电机定子线棒端部的电晕区域进行定量分析。

3.如权利要求2所述的发电机定子端部绕组的电晕检测方法，其特征在于，根据所述电晕定位图像对发电机定子线棒端部的电晕区域进行定量分析的步骤，具体包括：

获取标准光源照片的第一亮度矩阵和原始长曝光照片的第二亮度矩阵；

根据所述第一亮度矩阵计算标准亮度值；

根据所述标准亮度值修正电晕区域获得修正电晕区域；

根据所述第二亮度矩阵判定所述修正电晕区域获得最终电晕区域；以及

对所述最终电晕区域进行定量分析。

4.如权利要求1所述的发电机定子端部绕组的电晕检测方法，其特征在于，获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像的步骤，具体包括：

采用长曝光成像技术获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像；或者，

采用图片堆栈方式获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像。

5.如权利要求4所述的发电机定子端部绕组的电晕检测方法，其特征在于，所述图片堆栈方式具体包括：以所有非透明像素的平均通道值渲染、以所有非透明像素的中间通道值渲染，以及以所有非透明像素的最大通道值渲染。

6.如权利要求4所述的发电机定子端部绕组的电晕检测方法，其特征在于，所述电晕放电图像具体包括：励侧相电压下整体视图、励侧线电压下整体视图、汽侧相电压下整体视图、汽侧线电压下整体视图、励侧相电压下三分之一视图、励侧线电压下三分之一视图、汽侧相电压下三分之一视图和汽侧线电压下三分之一视图。

7.一种发电机定子端部绕组的电晕检测装置，其特征在于，该电晕检测装置包括：

获取单元，用于获得较暗环境下发电机定子线棒端部的电晕放电图像，并获得正常光照环境下发电机定子线棒端部的自然光照图像，其中，所述自然光照图像和所述电晕放电图像由同一拍摄设备拍摄完成，并且拍摄所述自然光照图像和所述电晕放电图像时保持所述拍摄设备的拍摄位置、拍摄角度、焦距和光圈不变；以及

叠加单元，用于叠加所述电晕放电图像和所述自然光照图像得到电晕定位图像。

8.如权利要求7所述的发电机定子端部绕组的电晕检测装置，其特征在于，该电晕检测装置还包括：

分析单元，用于根据所述电晕定位图像对发电机定子线棒端部的电晕区域进行定量分析。

9.如权利要求8所述的发电机定子端部绕组的电晕检测装置，其特征在于，所述分析单元进一步包括：

获取模块，用于获取标准光源照片的第一亮度矩阵和原始长曝光照片的第二亮度矩阵；

计算模块，用于根据所述第一亮度矩阵计算标准亮度值；

修正模块，用于根据所述标准亮度值修正电晕区域获得修正电晕区域；

判定模块，用于根据所述第二亮度矩阵判定所述修正电晕区域获得最终电晕区域；以及

分析模块，用于对所述最终电晕区域进行定量分析。

10.如权利要求7所述的发电机定子端部绕组的电晕检测装置，其特征在于，所述电晕放电图像采用长曝光成像技术获得或者采用图片堆栈方式获得。