CN109919936A - 一种复合绝缘子运行状态的分析方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合绝缘子运行状态的分析方法，包括采集复合绝缘子的原始图像；对所述原始图像进行图像提取得到关注图像；根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；通过深度学习算法对所述关注图像及所述电场分布图像进行分析得到所述复合绝缘子的运行状态。该分析方法能够实现复合绝缘子的运行状态的有效分析，挖掘复合绝缘子缺陷，为复合绝缘子的运行维护提供可靠指导。本发明还公开了一种复合绝缘子运行状态的分析装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

Description

一种复合绝缘子运行状态的分析方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及一种复合绝缘子运行状态的分析方法；还涉及一种复合绝缘子运行状态的分析装置、设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

复合绝缘子在电力系统应用广泛，典型的复合绝缘子包括线路用复合绝缘子、变电站用复合支柱绝缘子、套管用空心复合绝缘子等。不同类型的复合绝缘子的运行环境不同，表面电场分布特征各异，而随着复合绝缘子在电力系统中使用时长的增加，其均存在弯曲、开裂、形变等情况，及时有效获知上述情况，为维护电力系统安全有效运行提供可靠依据，对复合绝缘子的运行状态进行分析显得尤为重要与必要。

因此，如何对复合绝缘子的运行状态进行有效分析，挖掘复合绝缘子缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合绝缘子运行状态的分析方法，能够对复合绝缘子的运行状态进行有效分析，挖掘复合绝缘子缺陷，为复合绝缘子的运行维护提供可靠指导；本发明的另一目的是提供一种复合绝缘子的运行状态的分析装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种复合绝缘子运行状态的分析方法，包括：

采集复合绝缘子的原始图像；

对所述原始图像进行图像提取得到关注图像；

根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；

通过深度学习算法对所述关注图像及所述电场分布图像进行分析得到所述复合绝缘子的运行状态。

可选的，所述对所述原始图像进行图像提取得到关注图像，包括：

通过小波变换算法对所述原始图像进行图像融合得到融合图像；

通过聚类算法对所述融合图像进行分割得到所述关注图像。

可选的，所述根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像，包括：

通过三维有限元电场仿真技术根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到所述电场分布图像。

可选的，所述采集复合绝缘子的原始图像，包括：

通过紫外成像仪、红外热像仪以及照相机采集所述复合绝缘子的原始图像。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种复合绝缘子运行状态的分析装置，包括：

图像采集模块，用于采集复合绝缘子的原始图像；

图像提取模块，用于对所述原始图像进行图像提取得到关注图像；

电场仿真模块，用于根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；

分析模块，用于通过深度学习算法对所述关注图像及所述电场分布图像进行分析得到所述复合绝缘子的运行状态。

可选的，所述图像提取模块包括：

图像融合单元，用于通过小波变换算法对所述原始图像进行图像融合得到融合图像；

图像分割单元，用于通过聚类算法对所述融合图像进行分割得到所述关注图像。

可选的，所述电场仿真模块具体用于通过三维有限元电场仿真技术根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到所述电场分布图像。

可选的，所述图像采集模块具体用于通过紫外成像仪、红外热像仪以及照相机采集所述复合绝缘子的原始图像。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种复合绝缘子的运行状态分析设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的复合绝缘子运行状态的分析方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的复合绝缘子运行状态的分析方法的步骤。

本发明所提供的复合绝缘子运行状态的分析方法，包括采集复合绝缘子的原始图像；对所述原始图像进行图像提取得到关注图像；根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；通过深度学习算法对所述关注图像及所述电场分布图像进行分析得到所述复合绝缘子的运行状态。

可见，本发明所提供的复合绝缘子运行状态的分析方法，通过采集复合绝缘子的原始图像，对原始图像进行图像提取得到关注图像，并根据提取的关注图像进行电场仿真得到电场分布图像，进而利用深度学习算法对关注图像以及电场分布图像进行分析得到复合绝缘子的运行状态，实现复合绝缘子的运行状态的有效分析，挖掘复合绝缘子缺陷，为复合绝缘子的运行维护提供可靠指导。

本发明所提供的复合绝缘子运行状态的分析装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明实施例所提供的一种复合绝缘子的运行状态分析方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种复合绝缘子的运行状态分析装置的示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种复合绝缘子的运行状态分析设备的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种复合绝缘子运行状态的分析方法，能够对复合绝缘子的运行状态进行有效分析，挖掘复合绝缘子缺陷，为复合绝缘子的运行维护提供可靠指导；本发明的另一核心是提供一种复合绝缘子的运行状态的分析装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种复合绝缘子运行状态的分析方法的流程示意图；参考图1，该分析方法包括：

S101：采集复合绝缘子的原始图像；

具体的，可利用图像采集设备对1000kV特高压变电站与±800kV特高压换流站进行实地勘察，对其中的电力设备进行观测，从而采集大量的复合绝缘子的原始图像，形成图像数据库，以基于图像数据库中的原始图像实施后续操作。

其中，在一种具体的实施方式中，上述采集复合绝缘子的原始图像，包括；通过紫外成像仪、红外热像仪以及照相机采集复合绝缘子的原始图像。

具体的，本实施例提供了一种采集复合绝缘子的原始图像的具体方式，即通过紫外成像仪、红外热像仪以及照相机对电力设备进行观测从而得到复合绝缘子的原始图像，包括复合绝缘子图像、复合绝缘子电晕图像。其中，复合绝缘子电晕图像的获取可通过紫外成像仪实现，并可重点关注复合绝缘子的放电区域。另外，为保障复合绝缘子图像在多次放大处理后可以保持较高的清晰度，利于后续图像分析，上述照相机可具体为高像素照相机，以获取高像素的原始图像。

S102：对原始图像进行图像提取得到关注图像；

具体的，在采集得到复合绝缘子的原始图像的基础上，本步骤旨在对复合绝缘子的原始图像进行图像提取，得到关注图像即原始图像中重点关注的部分，包括对原始图像进行种子点自动选择、区域生长图像，形态学处理图像以及边缘标记图像。进一步，还可对关注图像边缘进行焦点位置标识，便于后续进行图像分析处理。

在一种具体的实施方式中，上述对原始图像进行图像提取得到关注图像，包括：通过小波变换算法对原始图像进行图像融合得到融合图像；通过聚类算法对融合图像进行分割得到关注图像。

具体的，图像融合是指对同一目标或同一场景使用不同的传感器进行图像采集得到多幅图像，进而对这些图像进行融合得到单幅合成图像。图像融合所输出的合成图像往往能够保持各原始图像的关键信息，为对目标或场景进行更加精确、全面的分析与判断提供条件。其中，为保障图像融合性能，本实施例基于小波变换算法进行图像融合，将小波变换图像分解到高频与低频，进而分别进行融合处理，最后再逆变换到图像矩阵。根据融合的作用对象，图像融合是作用于图像像素点最底层的融合。图像分割即把图像分成各具特性的区域，并从中提取目标区域，是目标检测与模式识别的基础。本实施例具体采用聚类算法进行图像分割，将图像空间中的像素点用对应的特征向量表示，根据各特征向量在特征空间的特征相似性，对特征空间进行分割，然后再映射回原图像空间得到分割结果。其中，关于通过小波变换算法进行图像融合的具体过程，以及通过聚类算法进行图像分割的详细操作，参照现有技术即可。

S103：根据关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；

具体的，通过上述图像提取可为复合绝缘子电场仿真提供有效的参照图像，故在提取得到关注图像的基础上，本步骤进一步根据提取的关注图像进行复合绝缘子电场仿真，得到复合绝缘子的电场分布图像，为后续进行运行状态分析提供图像依据。另外，进行复合绝缘子电场仿真，实现复合绝缘子高场强区域电场分布可视化的同时，可通过复合绝缘子的电场分布发掘复合绝缘子在实际运行过程中的绝缘薄弱环节。例如，通过对特高压穿墙套管进行电场仿真，得到特高压穿墙套管户外端的电场分布图像，根据此电场分布图像可知特高压穿墙套管底部均压环与阀厅墙壁之间的“三接触区域”容易形成高场强区域，此区域的绝缘强度较弱，电晕放电容易发生。

在一种具体的实施方式中，上述根据关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像，包括：通过三维有限元电场仿真技术根据关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像。

具体的，三维有限元电场仿真技术已广泛应用于电力系统领域，可以较好的满足电场仿真精准度的要求，因此，本实施例具体通过三维有限元电场仿真技术进行复合绝缘子电场仿真，进而得到复合绝缘子的电场分布图像。对于采用三维有限元电场仿真技术进行复合绝缘子电场仿真的具体过程，同样参照现有技术即可。

S104：通过深度学习算法对关注图像及电场分布图像进行分析得到复合绝缘子的运行状态。

具体的，预先可利用在不同角度、不同距离拍摄的图像对图像识别神经网络进行训练。进而以关注图像及电场图像作为图像识别神经网络的输入，以双曲正切函数作为激活函数，利用深度学习算法对图像识别神经网络的汇聚层和卷积层的网络权值进行调整，直至网络权值收敛于稳定值，完成深度学习，输出分析结果即输出复合绝缘子的运行状态，包括绝缘层的运行状态参数，表面状态绝缘和疏水性预测水平以及电晕和闪络放电概率等。其中，在实际工程应用中，为提升图像分析准确度，可以结合应用需要提升神经网络中间层的数量。以复合绝缘子表面裂纹为例，由于复合绝缘子长时间承受机械应力与电应力的联合作用，其本体绝缘区域会出现不同程度的裂纹缺陷，通过利用深度学习算法对复合绝缘子的关注图像与电场图像进行分析，发现疑似裂纹区域，并输出其存在裂纹的概率。进一步，通过放大关注图像，应用灰度处理方法得到黑白值图像并进行深入分析发现复合绝缘子确实存在裂纹区域，从而有力印证了本发明所提供的分析方法的有效性与可靠性。

综上所述，本发明所提供的复合绝缘子运行状态的分析方法，通过采集复合绝缘子的原始图像，对原始图像进行图像提取得到关注图像，并根据提取的关注图像进行电场仿真得到电场分布图像，进而利用深度学习算法对关注图像以及电场分布图像进行分析得到复合绝缘子的运行状态，实现复合绝缘子的运行状态的有效分析，挖掘复合绝缘子缺陷，为复合绝缘子的运行维护提供可靠指导。

本发明还提供了一种复合绝缘子运行状态的分析装置，下文描述的该装置可以与上文描述的方法相互对应参照。请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种复合绝缘子运行状态的分析装置的示意图；结合图2，该分析装置包括：

图像采集模块10，用于采集复合绝缘子的原始图像；

图像提取模块20，用于对原始图像进行图像提取得到关注图像；

电场仿真模块30，用于根据关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；

分析模块40，用于通过深度学习算法对关注图像及电场分布图像进行分析得到复合绝缘子的运行状态。

在上述实施例的基础上，可选的，图像提取模块20包括：

图像融合单元，用于通过小波变换算法对原始图像进行图像融合得到融合图像；

图像分割单元，用于通过聚类算法对融合图像进行分割得到关注图像。

在上述实施例的基础上，可选的，电场仿真模块30具体用于通过三维有限元电场仿真技术根据关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像。

在上述实施例的基础上，可选的，图像采集模块10具体用于通过紫外成像仪、红外热像仪以及照相机采集复合绝缘子的原始图像。

本发明还提供了一种复合绝缘子运行状态的分析设备，请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种复合绝缘子运行状态的分析设备的示意图；结合图3，该分析设备包括存储器1和处理器2。其中，存储器1，用于存储计算机程序；处理器2，用于执行计算机程序时实现如下步骤：

采集复合绝缘子的原始图像；对原始图像进行图像提取得到关注图像；根据关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；通过深度学习算法对关注图像及电场分布图像进行分析得到复合绝缘子的运行状态。

对于本发明所提供的设备的介绍请参照上述方法的实施例，本发明在此不做赘述。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如下的步骤：

采集复合绝缘子的原始图像；对原始图像进行图像提取得到关注图像；根据关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；通过深度学习算法对关注图像及电场分布图像进行分析得到复合绝缘子的运行状态。

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对于本发明所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备以及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦写可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的复合绝缘子运行状态的分析方法、装置、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合绝缘子运行状态的分析方法，其特征在于，包括：

采集复合绝缘子的原始图像；

对所述原始图像进行图像提取得到关注图像；

根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；

通过深度学习算法对所述关注图像及所述电场分布图像进行分析得到所述复合绝缘子的运行状态。

2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述对所述原始图像进行图像提取得到关注图像，包括：

通过小波变换算法对所述原始图像进行图像融合得到融合图像；

通过聚类算法对所述融合图像进行分割得到所述关注图像。

3.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像，包括：

通过三维有限元电场仿真技术根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到所述电场分布图像。

4.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述采集复合绝缘子的原始图像，包括：

通过紫外成像仪、红外热像仪以及照相机采集所述复合绝缘子的原始图像。

5.一种复合绝缘子运行状态的分析装置，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于采集复合绝缘子的原始图像；

图像提取模块，用于对所述原始图像进行图像提取得到关注图像；

电场仿真模块，用于根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到电场分布图像；

分析模块，用于通过深度学习算法对所述关注图像及所述电场分布图像进行分析得到所述复合绝缘子的运行状态。

6.根据权利要求5所述的分析装置，其特征在于，所述图像提取模块包括：

图像融合单元，用于通过小波变换算法对所述原始图像进行图像融合得到融合图像；

图像分割单元，用于通过聚类算法对所述融合图像进行分割得到所述关注图像。

7.根据权利要求5所述的分析装置，其特征在于，所述电场仿真模块具体用于通过三维有限元电场仿真技术根据所述关注图像进行复合绝缘子电场仿真得到所述电场分布图像。

8.根据权利要求5所述的分析装置，其特征在于，所述图像采集模块具体用于通过紫外成像仪、红外热像仪以及照相机采集所述复合绝缘子的原始图像。

9.一种复合绝缘子运行状态的分析设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的复合绝缘子运行状态的分析方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的复合绝缘子运行状态的分析方法的步骤。