CN108180960A - 一种变压器的油位状态检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器的油位状态检测方法和装置。所述方法包括：在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像；对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像；对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线；根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态。本发明提供的油位状态检测方法，实现了根据融合油位图像实时自动监测变压器的油位状态，使得用户能实时掌握变压器的油位状态，免除了人工巡检的人力资源消耗，而且油位状体监测结果准确可靠，保障了电力系统的安全稳定运行。

Description

一种变压器的油位状态检测方法和装置

技术领域

本发明涉及油位检测技术领域，特别涉及一种变压器的油位状态检测方法和装置。

背景技术

变压器内部绝缘油具有比空气高得多的绝缘强度，具有完好的冷却作用，是良好的灭弧介质，同时对绝缘材料起到保养、防腐作用，油位过高或者过低都可能导致变压器不能安全运行。

目前对于变压器的油位监测还是采用人工巡检的方式，这种方法不能全天候监测油位状态，无法实时掌握油位状态，存在一定的安全隐患。因此实时监测油位状态对电力系统的安全稳定运行具有极其重要的作用。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种变压器的油位状态检测方法和装置。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种变压器的油位状态检测方法，所述方法包括：

在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像；

对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像；

对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线，所述油位线为分割融合油位图像中有油区域和无油区域的界限；

根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态。

在本发明实施例上述的变压器的油位状态检测方法中，所述对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像，包括：

通过将可见光图像进行IHS变换，得到表征油位信息更加明显的I分量，并将其作为输入图像与红外图像进行融合，得到相应的融合油位图像。

在本发明实施例上述的变压器的油位状态检测方法中，所述对获取的融合油位图像进行二值化处理，包括：

将融合油位图像进行左右对称等分，并采用OTSU阀值分析算法(即大津算法)，分别计算出左右两部分的二值化阀值；

计算左右两部分二值化阀值的平均值，来作为融合油位图像的二值化阀值，供融合油位图像二值化处理使用。

在本发明实施例上述的变压器的油位状态检测方法中，所述根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线，还包括：

对二值化处理后的融合油位图像，平行设置至少三条测量线，每条所述测量线均贯穿二值化处理后的融合油位图像的有油区域和无油区域；

对每条测量线像素值的变化情况进行监测，定位出每条测量线像素值变化最大的区域，并以此作为每条测量线上油位线的位置；

对所有测量线的油位线位置进行平均处理，以获得待测变压器内部绝缘油的油位线位置。

在本发明实施例上述的变压器的油位状态检测方法中，所述根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态，包括：

当获取的油位线低于第一油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过低；

当获取的油位线高于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过高，所述第二油位线阀值大于所述第一油位线阀值；

当获取的油位线高于第一油位线阀值且低于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位正常。

另一方面，本发明实施例提供了一种变压器的油位状态检测装置，所述装置包括：

获取模块，用于在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像；

融合模块，用于对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像；

处理模块，用于对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线，所述油位线为分割融合油位图像中有油区域和无油区域的界限；

判断模块，用于根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态。

在本发明实施例上述的变压器的油位状态检测装置中，所述融合模块，还用于通过将可见光图像进行IHS变换，得到表征油位信息更加明显的I分量，并将其作为输入图像与红外图像进行融合，得到相应的融合油位图像。

在本发明实施例上述的变压器的油位状态检测装置中，所述处理模块，还用于将融合油位图像进行左右对称等分，并采用OTSU阀值分析算法，分别计算出左右两部分的二值化阀值；

所述处理模块，还用于计算左右两部分二值化阀值的平均值，来作为融合油位图像的二值化阀值，供融合油位图像二值化处理使用。

在本发明实施例上述的变压器的油位状态检测装置中，所述处理模块，还用于对二值化处理后的融合油位图像，平行设置至少三条测量线，每条所述测量线均贯穿二值化处理后的融合油位图像的有油区域和无油区域；

所述处理模块，还用于对每条测量线像素值的变化情况进行监测，定位出每条测量线像素值变化最大的区域，并以此作为每条测量线上油位线的位置；

所述处理模块，还用于对所有测量线的油位线位置进行平均处理，以获得待测变压器内部绝缘油的油位线位置。

在本发明实施例上述的变压器的油位状态检测装置中，所述判断模块，还用于当获取的油位线低于第一油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过低；

所述判断模块，还用于当获取的油位线高于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过高，所述第二油位线阀值大于所述第一油位线阀值；

所述判断模块，还用于当获取的油位线高于第一油位线阀值且低于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位正常。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像；然后对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像；再次对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线；最后根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态，实现了根据融合油位图像实时自动监测变压器的油位状态，使得用户能实时掌握变压器的油位状态，免除了人工巡检的人力资源消耗，而且油位状体监测结果准确可靠，保障了电力系统的安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种变压器的油位状态检测方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的一种测量线的工作原理示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种变压器的油位状态检测装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种变压器的油位状态检测方法，适用于对变压器中绝缘油的油位状态进行监测，参见图1，该方法可以包括：

步骤S11，在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像。

在本实施例中，可以通过待测变压器的油位指示器窥视窗，分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像，当然需要说明的是，红外图像和可见光图像是在同一位置、同一角度、在很短的时间间隔内拍摄的，以便后续的图像融合。

步骤S12，对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像。

在本实施例中，由红外图像和可见光图像融合的油位图像，比单一采用红外图像或者可见光图像具有更加明显的油位特征，油位识别更加准确可靠。

具体地，上述步骤S12可以通过如下方式实现：

通过将可见光图像进行IHS变换，得到表征油位信息更加明显的I分量，并将其作为输入图像与红外图像进行融合，得到相应的融合油位图像。

需要说明的是，基于IHS(Intensity Hue Saturation，即强度I、色度H、饱和度S)变换的图像融合技术是将传统RGB(即红、绿、蓝)空间转换为IHS空间，对I分量(即强度分量)进行变换后，再逆变换为RBG空间的图像融合变换法。在本实施例中，先将可见光图像进行HIS变换处理，得到表征油位信息更加明显的I分量，并将其作为输入图像与红外图像进行融合，来得到相应的融合油位图像，这样获得的融合油位图像中油位信息更加明显，有利于油位分析识别。

步骤S13，对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线，该油位线为分割融合油位图像中有油区域和无油区域的界限。

在本实施例中，图像二值化处理就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果的过程。将融合油位图像进行二值化处理，能更加清楚的通过像素点的大幅度变动来检测出油位线的位置。

具体地，上述步骤S13可以通过如下方式实现：

1，将融合油位图像进行左右对称等分，并采用OTSU阀值分析算法，分别计算出左右两部分的二值化阀值。

在本实施例中，OTSU阀值分析算法是一种对图像进行二值化的高效算法。

2，计算左右两部分二值化阀值的平均值，来作为融合油位图像的二值化阀值，供融合油位图像二值化处理使用。

需要说明的是，图像的二值化处理效果的好坏与其选取的二值化阀值是否合适存在很大的关联，在本实施例中，通过将融合油位图像进行等分为左右两部分，分别采用OTSU阈值分析算法分别计算出左右两部分的二值化阈值，通过取两者的均值作为整个融合油位图像的二值化阈值，可以更加准确的分割出融合油位图像中有油区域与无油区域的界限(即油位线的位置)，解决直接用单一的全局二值化阈值造成的分割误差。

3，对二值化处理后的融合油位图像，平行设置至少三条测量线，每条所述测量线均贯穿二值化处理后的融合油位图像的有油区域和无油区域。

在本实施例中，参见图2，一般设置三条测量线即可，也可以根据实际需求多设置一些测量线，这里不做限制。设置的测量线一般需贯穿二值化处理后的融合油位图像的有油区域和无油区域，理想状态下是与油位线垂直。

4，对每条测量线像素值的变化情况进行监测，定位出每条测量线像素值变化最大的区域，并以此作为每条测量线上油位线的位置。

在本实施例中，对每条测量线进行像素值的变化情况监测，可以是对测量线上间隔相同距离的像素点进行像素值测量，并比较相邻像素点的像素值大小，来判断测量线上的像素值的变化情况。二值化处理后的融合油位图像中，油位线附件的像素值会出现大幅变动(例如：从0变到255，或者从255变到0)，以此可以有效判断出每条测量线上油位线的位置。

5，对所有测量线的油位线位置进行平均处理，以获得待测变压器内部绝缘油的油位线位置。

在本实施例中，通过对多条测量线测得的油位线进行平均处理，可以避免采用单一判断造成的误差，使得判断结果更加准备可靠。

步骤S14，根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态。

在本实施例中，变压器的油位要保持在一定的范围之内，当油位过高时，可能造成变压器内部油压增大，同时，还会造成溢油。油位过低时，遇到变压器低负荷运行(或变压器停用)，或天气变冷时，油面还会降低。当油面低于变压器大盖以下时，会使引线或铁芯暴露在空气中，有造成内部闪络的危险。同时，油与空气接触面增大，会使绝缘油的绝缘性能迅速下降。

因此，具体地，上述步骤S14可以通过如下方式实现：

当获取的油位线低于第一油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过低。

当获取的油位线高于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过高，第二油位线阀值大于所述第一油位线阀值。

当获取的油位线高于第一油位线阀值且低于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位正常。

在本实施例中，当判断待测变压器内部绝缘油的油位过低时，可发出警报，通知用户添加绝缘油；当判断待测变压器内部绝缘油的油位过高时，也可发出警报，通知用户排泄掉部分绝缘油。即当油位过高时，应设法放油；油位过低时，应设法补油，以保持合格的油位。

本发明实施例通过在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像；然后对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像；再次对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线；最后根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态，实现了根据融合油位图像实时自动监测变压器的油位状态，使得用户能实时掌握变压器的油位状态，免除了人工巡检的人力资源消耗，而且油位状体监测结果准确可靠，保障了电力系统的安全稳定运行。

实施例二

本发明实施例提供了一种变压器的油位状态检测装置，实现了实施例一所述的方法，参见图3，该装置可以包括：获取模块100、融合模块200、处理模块300、判断模块400。

获取模块100，用于在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像。

在本实施例中，可以通过待测变压器的油位指示器窥视窗，分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像，当然需要说明的是，红外图像和可见光图像是在同一位置、同一角度、在很短的时间间隔内拍摄的，以便后续的图像融合。

融合模块200，用于对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像。

在本实施例中，由红外图像和可见光图像融合的油位图像，比单一采用红外图像或者可见光图像具有更加明显的油位特征，油位识别更加准确可靠。

处理模块300，用于对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线，油位线为分割融合油位图像中有油区域和无油区域的界限。

在本实施例中，图像二值化处理就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果的过程。将融合油位图像进行二值化处理，能更加清楚的通过像素点的大幅度变动来检测出油位线的位置。

判断模块400，用于根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态。

在本实施例中，变压器的油位要保持在一定的范围之内，当油位过高时，可能造成变压器内部油压增大，同时，还会造成溢油。油位过低时，遇到变压器低负荷运行(或变压器停用)，或天气变冷时，油面还会降低。当油面低于变压器大盖以下时，会使引线或铁芯暴露在空气中，有造成内部闪络的危险。同时，油与空气接触面增大，会使绝缘油的绝缘性能迅速下降。

具体地，融合模块200，还用于通过将可见光图像进行IHS变换，得到表征油位信息更加明显的I分量，并将其作为输入图像与红外图像进行融合，得到相应的融合油位图像。

需要说明的是，基于IHS(Intensity Hue Saturation，即强度I、色度H、饱和度S)变换的图像融合技术是将传统RGB(即红、绿、蓝)空间转换为IHS空间，对I分量(即强度分量)进行变换后，再逆变换为RBG空间的图像融合变换法。在本实施例中，先将可见光图像进行HIS变换处理，得到表征油位信息更加明显的I分量，并将其作为输入图像与红外图像进行融合，来得到相应的融合油位图像，这样获得的融合油位图像中油位信息更加明显，有利于油位分析识别。

具体地，处理模块300，还用于将融合油位图像进行左右对称等分，并采用OTSU阀值分析算法，分别计算出左右两部分的二值化阀值。在本实施例中，OTSU阀值分析算法是一种对图像进行二值化的高效算法。

处理模块300，还用于计算左右两部分二值化阀值的平均值，来作为融合油位图像的二值化阀值，供融合油位图像二值化处理使用。

需要说明的是，图像的二值化处理效果的好坏与其选取的二值化阀值是否合适存在很大的关联，在本实施例中，通过将融合油位图像进行等分为左右两部分，分别采用OTSU阈值分析算法分别计算出左右两部分的二值化阈值，通过取两者的均值作为整个融合油位图像的二值化阈值，可以更加准确的分割出融合油位图像中有油区域与无油区域的界限(即油位线的位置)，解决直接用单一的全局二值化阈值造成的分割误差。

处理模块300，还用于对二值化处理后的融合油位图像，平行设置至少三条测量线，每条所述测量线均贯穿二值化处理后的融合油位图像的有油区域和无油区域。

处理模块300，还用于对每条测量线像素值的变化情况进行监测，定位出每条测量线像素值变化最大的区域，并以此作为每条测量线上油位线的位置。

在本实施例中，对每条测量线进行像素值的变化情况监测，可以是对测量线上间隔相同距离的像素点进行像素值测量，并比较相邻像素点的像素值大小，来判断测量线上的像素值的变化情况。二值化处理后的融合油位图像中，油位线附件的像素值会出现大幅变动(例如：从0变到255，或者从255变到0)，以此可以有效判断出每条测量线上油位线的位置。

处理模块300，还用于对所有测量线的油位线位置进行平均处理，以获得待测变压器内部绝缘油的油位线位置。

在本实施例中，通过对多条测量线测得的油位线进行平均处理，可以避免采用单一判断造成的误差，使得判断结果更加准备可靠。

具体地，判断模块400，还用于当获取的油位线低于第一油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过低。

判断模块400，还用于当获取的油位线高于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过高，第二油位线阀值大于所述第一油位线阀值。

判断模块400，还用于当获取的油位线高于第一油位线阀值且低于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位正常。

在本实施例中，当判断待测变压器内部绝缘油的油位过低时，可发出警报，通知用户添加绝缘油；当判断待测变压器内部绝缘油的油位过高时，也可发出警报，通知用户排泄掉部分绝缘油。即当油位过高时，应设法放油；油位过低时，应设法补油，以保持合格的油位。

本发明实施例通过在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像；然后对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像；再次对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线；最后根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态，实现了根据融合油位图像实时自动监测变压器的油位状态，使得用户能实时掌握变压器的油位状态，免除了人工巡检的人力资源消耗，而且油位状体监测结果准确可靠，保障了电力系统的安全稳定运行。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是：上述实施例提供的变压器的油位状态检测装置在实现变压器的油位状态检测方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的变压器的油位状态检测装置与变压器的油位状态检测方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器的油位状态检测方法，其特征在于，所述方法包括：

在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像；

对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像；

对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线，所述油位线为分割融合油位图像中有油区域和无油区域的界限；

根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像，包括：

通过将可见光图像进行IHS变换，得到表征油位信息更加明显的I分量，并将其作为输入图像与红外图像进行融合，得到相应的融合油位图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对获取的融合油位图像进行二值化处理，包括：

将融合油位图像进行左右对称等分，并采用OTSU阀值分析算法，分别计算出左右两部分的二值化阀值；

计算左右两部分二值化阀值的平均值，来作为融合油位图像的二值化阀值，供融合油位图像二值化处理使用。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线，还包括：

对二值化处理后的融合油位图像，平行设置至少三条测量线，每条所述测量线均贯穿二值化处理后的融合油位图像的有油区域和无油区域；

对每条测量线像素值的变化情况进行监测，定位出每条测量线像素值变化最大的区域，并以此作为每条测量线上油位线的位置；

对所有测量线的油位线位置进行平均处理，以获得待测变压器内部绝缘油的油位线位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态，包括：

当获取的油位线低于第一油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过低；

当获取的油位线高于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过高，所述第二油位线阀值大于所述第一油位线阀值；

当获取的油位线高于第一油位线阀值且低于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位正常。

6.一种变压器的油位状态检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于在待测时间点分别获取待测变压器内部绝缘油的红外图像和可见光图像；

融合模块，用于对获取的红外图像和可见光图像进行图像融合，获得相应的融合油位图像；

处理模块，用于对获取的融合油位图像进行二值化处理，并根据二值化处理的融合油位图像来获取待测变压器内部绝缘油的油位线，所述油位线为分割融合油位图像中有油区域和无油区域的界限；

判断模块，用于根据获取的油位线来判断待测变压器内部绝缘油的油位状态。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述融合模块，还用于通过将可见光图像进行IHS变换，得到表征油位信息更加明显的I分量，并将其作为输入图像与红外图像进行融合，得到相应的融合油位图像。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块，还用于将融合油位图像进行左右对称等分，并采用OTSU阀值分析算法，分别计算出左右两部分的二值化阀值；

所述处理模块，还用于计算左右两部分二值化阀值的平均值，来作为融合油位图像的二值化阀值，供融合油位图像二值化处理使用。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理模块，还用于对二值化处理后的融合油位图像，平行设置至少三条测量线，每条所述测量线均贯穿二值化处理后的融合油位图像的有油区域和无油区域；

所述处理模块，还用于对每条测量线像素值的变化情况进行监测，定位出每条测量线像素值变化最大的区域，并以此作为每条测量线上油位线的位置；

所述处理模块，还用于对所有测量线的油位线位置进行平均处理，以获得待测变压器内部绝缘油的油位线位置。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断模块，还用于当获取的油位线低于第一油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过低；

所述判断模块，还用于当获取的油位线高于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位过高，所述第二油位线阀值大于所述第一油位线阀值；

所述判断模块，还用于当获取的油位线高于第一油位线阀值且低于第二油位线阀值时，判断待测变压器内部绝缘油的油位正常。