CN112182847B - 基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法及装置 - Google Patents

基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于先导长度比例关系的绝缘子先导发展模型建立方法，包括：获取绝缘子闪络后的光学图像；其中，所述光学图像为展示先导通道的消散过程的图像；对所述光学图像进行二值化处理，得到消散点；计算绝缘子两端先导长度以及对应的比例关系；根据所述绝缘子两端先导长度的比例关系建立先导发展模型。本发明公开的一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法，能够更加准确地反映绝缘子两端先导发展过程，从而提高输电线路防雷计算的准确性。本发明还公开了一种装置和存储介质。

Description

基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法及装置
技术领域
本发明涉及输电线路耐雷水平分析技术领域，尤其涉及一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法、装置及存储介质。
背景技术
随着近年来同塔双回及多回输电线路技术的广泛应用，雷击时线路多回同跳事故也随之增多，这对电网稳定运行造成了很大的安全威胁。统计数据表明雷电过电压是线路跳闸的一个主要原因，因此，线路防雷性能研究对电网的稳定性非常重要。目前，输电线路的过电压研究较多采用数值仿真方法，在输电线路的过电压数值仿真中，闪络判据指根据作用在绝缘两端的过电压幅值及波形，判断绝缘是否及何时闪络。准确的雷电流模型、输电线路模型和绝缘子雷电闪络判据等是分析输电线路耐雷性能的基础。因此，闪络判据的精确与否对输电线路耐雷水平计算的准确性影响很大。
现有技术中，基于先导发展模型的绝缘子雷电冲击闪络判据因物理意义最为接近真实放电过程而被广泛应用。先导发展模型最初由CIGRE提出，认为先导发展速度与间隙承受电压、先导发展起始场强以及已经形成的先导长度相关，进而提出了先导发展速度计算公式如下：
其中，K0为常数，ut为绝缘子两端电压，d为绝缘子长度，l为低压端(或高压端)先导长度，E0为先导发展的起始场强。目前国内外的研究内容主要集中在先导发展模型中各项参数在不同条件下的取值。
本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：
现有用于绝缘子闪络的先导发展模型形式与式(1)类似，差别仅在于不同环境条件和运行工况下各参数取值不同，然而CIGRE提出的模型是基于绝缘子闪络时高低压端先导发展速度和长度是相等的假设，式(1)中2l表示高压端和低压端先导长度之和；但是最近的实验结果表明绝缘子闪络时绝缘子高、低压端的先导发展速度和长度并不相同，不能简单的将高压端或低压端先导长度的两倍作为先导长度之和，因此式(1)并不能真实准确地反映绝缘子闪络时绝缘子两端的发展状况；同时，一方面当绝缘子两端的过电压高于U50％时，随着电压的增高绝缘子两端的先导发展速度不断增大，因此对于特定的绝缘子，两端的电压越高绝缘子闪络所需的时间将越短；另一方面目前一般高速相机的帧率为几十万fps,随着最大帧率的增加，高速相机的价格剧烈增长，因此在实际绝缘子闪络实验中通过普通的高速相机很难观测到绝缘子两端先导发展的完整过程。尤其是当绝缘子两端电压高于U50％时基本观测不到绝缘子两端先导的发展过程。
发明内容
本发明实施例提供一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法，能够更加准确地反映绝缘子两端先导发展过程，从而提高输电线路防雷计算的准确性。
本发明实施例一提供一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法，包括：
获取绝缘子闪络后的光学图像；其中，所述光学图像为展示先导通道的消散过程的图像；
对所述光学图像进行二值化处理，得到消散点；
计算绝缘子两端先导长度以及对应的比例关系；
根据所述绝缘子两端先导长度的比例关系建立先导发展模型。
作为上述方案的改进，所述光学图像包括绝缘子闪络过程中至少三个时刻的图像。
作为上述方案的改进，所述对所述光学图像进行二值化处理，得到消散点，具体包括：
对所述至少三个时刻的绝缘子闪络后的图像分别进行二值化处理，判断所述先导通道最先消散的点。
作为上述方案的改进，其特征在于，还包括：
对所述光学图像进行二值化处理，得到消散点后，根据所述光学图像确定正负极性先导连接点。
作为上述方案的改进，还包括：
根据所述正负极性先导连接点，计算绝缘子两端先导长度以及对应的比例关系。
作为上述方案的改进，所述根据所述绝缘子两端先导长度的比例关系建立先导发展模型，具体包括：
根据下式建立所述先导发展模型：
式中，k0为常数，表示先导发展速度与电场强度的比值，u(t)为绝缘子两端电压，d为绝缘子长度，l为低压端或高压端的先导长度，E0为先导发展的起始场强。
本发明实施例二对应提供了一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立装置，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法。
本发明实施例三对应提供了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包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法。
本发明实施例提供的一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法，具有如下有益效果：
将绝缘子消散过程中最先消散的点作为闪络过程中两端先导的连接点位置，能够显著降低绝缘子击穿试验中对高速相机性能的要求；刻画绝缘子两端先导发展过程时，避免了受制于一般高速相机的最大帧率限制不能观测到绝缘子闪络时先导发展的完整过程甚至在两端电压高于U50％时无法捕捉到先导发展过程的问题；根据绝缘子两端先导长度的比例关系建立先导发展模型建立先导发展模型更加符合绝缘子闪络的实际过程，能够更加准确的计算输电线路的防雷性能。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法的流程示意图。
图2是本发明实施例一提供的选取的三个时刻下的光学图像示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作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。
参见图1，是本发明实施例一提供的一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法的流程示意图，包括：
S101、获取绝缘子闪络后的光学图像；其中，光学图像为展示先导通道的消散过程的图像；
S102、对光学图像进行二值化处理，得到消散点；
S103、计算绝缘子两端先导长度以及对应的比例关系；
S104、根据绝缘子两端先导长度的比例关系建立先导发展模型。
进一步地，光学图像包括绝缘子闪络过程中至少三个时刻的图像。
进一步地，对光学图像进行二值化处理，得到消散点，具体包括：
对至少三个时刻的绝缘子闪络后的图像分别进行二值化处理，判断先导通道最先消散的点。
进一步地，还包括：
对光学图像进行二值化处理，得到消散点后，根据光学图像确定正负极性先导连接点。
具体地，由于绝缘子闪络时先导发展过程中正负极性先导的连接点与绝缘子闪络后先导通道最先消散的点为同一点，因此本发明基于绝缘子闪络后先导通道消散过程中确定正负极性先导的连接点，进而完善不同电压等级下的绝缘子闪络的先导发展模型。
进一步地，还包括：根据正负极性先导连接点，计算绝缘子两端先导长度以及对应的比例关系。
进一步地，根据绝缘子两端先导长度的比例关系建立先导发展模型，具体包括：
根据下式建立先导发展模型：
式中，k0为常数，表示先导发展速度与电场强度的比值，u(t)为绝缘子两端电压，d为绝缘子长度，l为低压端或高压端的先导长度，E0为先导发展的起始场强。
在一具体的实施方式中，首先选取绝缘子闪络后的光学图像，图像要能够代表先导通道的消散过程，能够观察到先导通道最先消散的点(放电通道中最先变暗的点)。图2中，t1，t2，t3时刻的光学图像为绝缘子闪络后先导通道消散过程的典型代表，从三个时刻的光学图像即可判断出先导通道最先消散的点。然后对选取的图像进行二值化处理，主要是为了准确判断、定位消散点。t2时刻的图像二值化处理后即可清晰的判断出消散点，如图中圆圈所示。接下来即可计算绝缘子两端先导长度以及对应的比例关系。当绝缘子两端先导发展长度比例确定时即可对不同工况下的先导发展模型进行完善。
本发明实施例提供的一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法，具有如下有益效果：
将绝缘子消散过程中最先消散的点作为闪络过程中两端先导的连接点位置，能够显著降低绝缘子击穿试验中对高速相机性能的要求；刻画绝缘子两端先导发展过程时，避免了受制于一般高速相机的最大帧率限制不能观测到绝缘子闪络时先导发展的完整过程甚至在两端电压高于U50％时无法捕捉到先导发展过程的问题；根据绝缘子两端先导长度的比例关系建立先导发展模型建立先导发展模型更加符合绝缘子闪络的实际过程，能够更加准确的计算输电线路的防雷性能。
本发明实施例二对应提供了一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法。所述基于先导长度比例关系的先导发展模型建立装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述基于先导长度比例关系的先导发展模型建立装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
本发明实施例三对应提供了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包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述基于先导长度比例关系的先导发展模型建立装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个基于先导长度比例关系的先导发展模型建立装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述基于先导长度比例关系的先导发展模型建立装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述基于先导长度比例关系的先导发展模型建立装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法，其特征在于，包括：
获取绝缘子闪络后的光学图像；其中，所述光学图像为展示先导通道的消散过程的图像；
对所述光学图像进行二值化处理，得到消散点；
计算绝缘子两端先导长度以及对应的比例关系；
根据所述绝缘子两端先导长度的比例关系建立先导发展模型；
所述光学图像包括绝缘子闪络过程中至少三个时刻的图像；
所述对所述光学图像进行二值化处理，得到消散点，具体包括：
对所述至少三个时刻的绝缘子闪络后的图像分别进行二值化处理，判断所述先导通道最先消散的点；
对所述光学图像进行二值化处理，得到消散点后，根据所述光学图像确定正负极性先导连接点；其中，所述正负极性先导连接点为所述最先消散的点；
根据所述正负极性先导连接点，计算绝缘子两端先导长度以及对应的比例关系；
所述根据所述绝缘子两端先导长度的比例关系建立先导发展模型，具体包括：
根据下式建立所述先导发展模型：
式中，k 0为常数，表示先导发展速度与电场强度的比值，u（t）为绝缘子两端电压，d为绝缘子长度，l为低压端或高压端的先导长度，E 0为先导发展的起始场强。
2.一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法。
3.一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包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1所述的一种基于先导长度比例关系的先导发展模型建立方法。
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