CN115273417B - 高压电力设备绝缘故障检测预警方法及检测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压电力设备绝缘故障检测预警方法及检测预警系统。该绝缘故障检测预警方法，包括获取高压电力设备一次带电体的视频数据并截取发生电弧闪络时的图像数据；对截取的图像数据进行处理；从图像数据中提取电弧闪络发生的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息以判定电弧闪络的等级并进一步确定高压电力设备是否出现绝缘故障。从而能够自动、高效地对放电闪络现象进行识别判定，有效区分正常放电现象和绝缘故障引起的放电闪络；无需人员进行值班巡检。解决了现有技术中采用值班巡检、定期检查和维护、周期性更新或更换设备等方式预防和防范绝缘故障，造成耗费人力、效率较低，以及产生巨大经济成本的问题。

Description

高压电力设备绝缘故障检测预警方法及检测预警系统

技术领域

本发明涉及电力检测领域领域，具体而言，涉及一种高压电力设备绝缘故障检测预警方法及检测预警系统。

背景技术

高压电力设备带电部分闪络拉弧放电现象时而发生，有些是电荷聚集形成尖端放电而引起的，有些是绝缘介质发生变化如空气湿度、粉尘太大而引起的，还有一些是绝缘件(支柱、窗墙套管、触头盒及隔板等)材料老化、表面粉尘累积或污染物导致的引起的。以上情况如不及时处理，都可能形成绝缘事故，造成弧光短路，轻则引起保护跳闸，中断电力供应，重则造成设备损毁或人身事故。

由于放电闪络现象时有发生，加之绝缘介质(空气氮气或其他气体)的自恢复特点，所有很大一部分放电被认为是正常的，只有少部分是有危害性的，但即使是这小部分，仍然是造成事故的罪魁祸首，在高压设备运行故障的统计中，绝缘故障位居榜首。

目前，对该事故的预防和防范，一般采用管理手段来解决：值班巡检、定期检查和维护、周期性更新或更换设备。

然而，通过上述管理手段进行绝缘故障的预防和防范，不仅耗费人力、效率较低，且产生巨大的经济成本，完全无法适应当前对电力网络的安全性和稳定性要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高压电力设备绝缘故障检测预警方法及检测预警系统，以至少解决现有技术中采用值班巡检、定期检查和维护、周期性更新或更换设备等方式预防和防范绝缘故障，造成耗费人力、效率较低，以及产生巨大经济成本的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种高压电力设备绝缘故障检测预警方法，包括：获取高压电力设备一次带电体的视频数据；从视频数据中截取一次带电体发生电弧闪络时的图像数据；对截取的图像数据进行处理以使图像数据中的弧光图像达到预定的清晰度；从图像数据中提取电弧闪络发生的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息；根据电弧闪络的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息判定电弧闪络的等级并根据电弧闪络的等级确定高压电力设备是否出现绝缘故障。

进一步地，检测预警方法还包括：统计多次预设等级的电弧闪络发生的周期信息；根据电弧闪络的等级以及多次预设等级的电弧闪络发生的周期信息确定高压电力设备是否出现绝缘故障。

进一步地，获取高压电力设备一次带电体的视频数据包括：通过设置在高压电力设备预定位置的高速摄像头获取高压电力设备一次带电体的视频数据。

进一步地，从视频数据中截取一次带电体发生电弧闪络时的图像数据包括：对视频数据中每一帧的图像数据进行分析，筛选出图像数据中的弧光图像亮度大于预设值的多帧图像数据。

进一步地，对图像数据进行处理包括：采用图像锐化的方式对图像数据的高频部分进行增强以突出图像数据中的弧光图像；采用双边滤波的方式对增强后的图像数据进行平滑润色以消除图像增强后产生的伪影和不自然感。

根据本发明的第二个方面，提供了一种高压电力设备绝缘故障检测预警系统，包括：视频采集单元，视频采集单元用于获取高压电力设备一次带电体的视频数据；图像截取单元，与视频采集单元连接，图像截取单元用于从视频数据中截取一次带电体发生电弧闪络时的图像数据；图像处理单元，与图像截取单元连接，图像处理单元用于对截取的图像数据进行处理以使图像数据中的弧光图像达到预定的清晰度；信息提取单元，与图像处理单元连接，信息提取单元用于从图像数据中提取电弧闪络发生的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息；分析判定单元，与信息提取单元连接，分析判定单元用于根据电弧闪络的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息判定电弧闪络的等级并根据电弧闪络的等级确定高压电力设备是否出现绝缘故障。

进一步地，检测预警系统还包括：统计单元，与分析判定单元连接，统计单元用于统计多次预设等级的电弧闪络发生的周期信息；其中，分析判定单元还用于根据电弧闪络的等级以及多次预设等级的电弧闪络发生的周期信息确定高压电力设备是否出现绝缘故障。

进一步地，视频采集单元为设置在高压电力设备预定位置的高速摄像头。

进一步地，图像处理单元包括：图像锐化模块，图像锐化模块用于采用图像锐化的方式对图像数据的高频部分进行增强以突出图像数据中的弧光图像；滤波模块，滤波模块用于采用双边滤波的方式对增强后的图像数据进行平滑润色以消除图像增强后产生的伪影和不自然感。

本发明技术方案的高压电力设备绝缘故障检测预警方法，包括获取高压电力设备一次带电体的视频数据；从视频数据中截取一次带电体发生电弧闪络时的图像数据；对截取的图像数据进行处理以使图像数据中的弧光图像达到预定的清晰度；从图像数据中提取电弧闪络发生的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息；根据电弧闪络的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息判定电弧闪络的等级并根据电弧闪络的等级确定高压电力设备是否出现绝缘故障。能够自动、高效地对高压电力设备的发生的放电闪络现象进行识别判定，有效区分正常放电现象和绝缘故障引起的放电闪络；无需人员进行值班巡检。解决了现有技术中采用值班巡检、定期检查和维护、周期性更新或更换设备等方式预防和防范绝缘故障，造成耗费人力、效率较低，以及产生巨大经济成本的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例可选的一种高压电力设备绝缘故障检测预警方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例可选的一种高压电力设备绝缘故障检测预警方法的另一流程示意图；

图3是根据本发明实施例可选的一种高压电力设备绝缘故障检测预警系统的结构框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、视频采集单元；20、图像截取单元；30、图像处理单元；31、图像锐化模块；32、滤波模块；40、信息提取单元；50、分析判定单元；60、统计单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例的高压电力设备绝缘故障检测预警方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S102:获取高压电力设备一次带电体的视频数据；

S104:从视频数据中截取一次带电体发生电弧闪络时的图像数据；

S106:对截取的图像数据进行处理以使图像数据中的弧光图像达到预定的清晰度；

S108:从图像数据中提取电弧闪络发生的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息；

S110:根据电弧闪络的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息判定电弧闪络的等级并根据电弧闪络的等级确定高压电力设备是否出现绝缘故障。

本发明实施例的绝缘故障检测预警方法能够自动、高效地对高压电力设备发生的放电闪络现象进行识别判定，有效区分正常放电现象和绝缘故障引起的放电闪络；无需人员进行值班巡检。解决了现有技术中采用值班巡检、定期检查和维护、周期性更新或更换设备等方式预防和防范绝缘故障，造成耗费人力、效率较低，以及产生巨大经济成本的问题。

具体实施时，通过对单次或偶发性的放电闪络现象进行识别或判定很容易造成误判，因此，为了提高对放电闪络现象判定的准确率，进一步地，如图2所示，在将相应等级的电弧闪络现象初步确定为非正常放电后，本实施例的检测预警方法还包括:S109:统计多次该等级电弧闪络发生的周期信息；其中，S110中判断高压电力设备是否出现绝缘故障时，具体为根据电弧闪络的等级以及多次预设等级的电弧闪络发生的周期信息确定高压电力设备是否出现绝缘故障。例如，已经将一定等级强度的电弧闪络现象初步确定为非正常放电后，再继续监测该等级强度的电弧闪络是否重复发生，如果该等级强度的电弧闪络每隔一段时间就发生一次，即可确定该电弧闪络为非正常放电。通过将电弧闪络的等级以及发生的周期性信息同时作为放电现象评判的因素，能够有效降低误判率，提高对放电闪络现象判定的准确度。

进一步地，获取高压电力设备一次带电体的视频数据包括：通过设置在高压电力设备预定位置的高速摄像头获取高压电力设备一次带电体的视频数据，通过高速摄像头能够高效快速地捕捉一次带电体发生电弧闪络时的视频数据，提高判断的精准性。

进一步地，从视频数据中截取一次带电体发生电弧闪络时的图像数据包括：对视频数据中每一帧的图像数据进行分析，由于图像信息中弧光位置的亮度最大，因此，对图像数据中一次带电体的弧光图像亮度进行分析，并将一次带电体的弧光图像亮度大于预设值的图像筛选出来即可，一般可以筛选出多帧图像数据并确定弧光图像亮度最大的一帧图像作为目标处理图像。

摄像头拍摄的图像具有一定的灰度，且较为模糊，为了将弧光部分突出且使图像更加清晰，进一步地，对图像数据进行处理包括：采用图像锐化的方式对图像数据的高频部分进行增强以突出图像数据中的弧光图像，在实际应用时，本算法采用改进后的usm锐化来实现图像高频成分的增强从而使弧光图像更突出；图像增强后会产生伪影和不自然感，采用双边滤波的方式对增强后的图像数据进行平滑润色以消除图像增强后产生的伪影和不自然感，增强图像的自然感和真实感，在图像平滑的同时也可以保留图像的细节部分。

根据本发明的第二个实施例，提供了一种高压电力设备绝缘故障检测预警系统，如图3所示，包括视频采集单元10、图像截取单元20、图像处理单元30、信息提取单元40和分析判定单元50，视频采集单元10用于获取高压电力设备一次带电体的视频数据；图像截取单元20与视频采集单元10连接，图像截取单元20用于从视频数据中截取一次带电体发生电弧闪络时的图像数据；图像处理单元30与图像截取单元20连接，图像处理单元30用于对截取的图像数据进行处理以使图像数据中的弧光图像达到预定的清晰度；信息提取单元40与图像处理单元30连接，信息提取单元40用于从图像数据中提取电弧闪络发生的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息；分析判定单元50与信息提取单元40连接，分析判定单元50用于根据电弧闪络的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息判定电弧闪络的等级并根据电弧闪络的等级确定高压电力设备是否出现绝缘故障。本发明实施例的绝缘故障检测预警系统能够自动、高效地对高压电力设备发生的放电闪络现象进行识别判定，有效区分正常放电现象和绝缘故障引起的放电闪络；无需人员进行值班巡检。解决了现有技术中采用值班巡检、定期检查和维护、周期性更新或更换设备等方式预防和防范绝缘故障，造成耗费人力、效率较低，以及产生巨大经济成本的问题。

具体实施时，检测预警系统还包括统计单元60，统计单元60与分析判定单元50连接，统计单元60用于统计多次预设等级的电弧闪络发生的周期信息；分析判定单元50还用于根据电弧闪络的等级以及多次预设等级的电弧闪络发生的周期信息确定高压电力设备是否出现绝缘故障。例如，已经将一定等级强度的电弧闪络现象初步确定为非正常放电后，再继续监测该等级强度的电弧闪络是否重复发生，如果该等级强度的电弧闪络每隔一段时间就发生一次，即可确定该电弧闪络为非正常放电。通过将电弧闪络的等级以及发生的周期性信息同时作为放电现象评判的因素，能够有效降低误判率，提高对放电闪络现象判定的准确度。

进一步地，视频采集单元10为设置在高压电力设备预定位置的高速摄像头。通过高速摄像头能够高效快速地捕捉一次带电体发生电弧闪络时的视频数据，提高判断的精准性。

进一步地，图像处理单元30包括图像锐化模块31和滤波模块32，图像锐化模块31用于采用图像锐化的方式对图像数据的高频部分进行增强以突出图像数据中的弧光图像；滤波模块32用于采用双边滤波的方式对增强后的图像数据进行平滑润色以消除图像增强后产生的伪影和不自然感，增强图像的自然感和真实感，在图像平滑的同时也可以保留图像的细节部分。

在实际应用过程中，图像截取单元20、图像处理单元30、信息提取单元40、分析判定单元50和统计单元60共同组成智能终端设备100，智能终端设备100的中央处理器内安装有智能识别软件，图像截取单元20、图像处理单元30、信息提取单元40、分析判定单元50和统计单元60的功能由智能终端设备100的中央处理器来完成；智能终端设备100可以为智能手机、平板电脑或者台式电脑，一般采用台式电脑，台式电脑安装在控制室内并与视频采集单元10连接，智能终端设备100的显示器可以显示所有视频采集单元10采集的视频数据和图像数据，并可以进行全屏分屏、放大缩小、亮度色彩灰度调整等功能，供现场操作人员观察，在有必要的情况下，可以采取人工对电弧闪络现象进行识别和判定以减少误判率。

另外，智能终端设备100还具有存储单元70、通讯单元80以及供电单元90，存储单元70与中央处理器连接以存储采集的视频数据和图像数据，从而能够对高压电力设备的绝缘故障检测预警信息进行统计和管理；通讯单元80与上位机控制系统110连接，能够将该控制室负责片区的高压电力设备的绝缘故障检测预警信息统一上传至上位机控制系统110；供电单元90直接取自开关柜的电源，也可以直接接入AC/DC-220V/110V电源；高速摄像头的电源由智能终端设备100引出接入高速摄像头，高速摄像头与智能终端设备100信号采用专用信号电缆线传输或无线传输。高速摄像头可选用测温功能的型号，实现在电弧闪络发生时对温度数据的监测。

本发明实施例的高压电力设备绝缘故障检测预警系统能够针对运行中的高压输电线路、变压器、隔离开关及开关柜等设备带电体等对地(相间)放电拉弧现象引起的事故，通过智能识别技术手段进行检测、统计及分析，对可能发生绝缘事故，提前预判，及时采取措施，预防绝缘事故的发生，提高供电设备运行安全性和可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种高压电力设备绝缘故障检测预警方法，其特征在于，包括：获取高压电力设备一次带电体的视频数据；从所述视频数据中截取所述一次带电体发生电弧闪络时的图像数据；对截取的所述图像数据进行处理以使所述图像数据中的弧光图像达到预定的清晰度；

从所述图像数据中提取所述电弧闪络发生的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息；根据所述电弧闪络的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息判定所述电弧闪络的等级并根据所述电弧闪络的等级确定所述高压电力设备是否出现绝缘故障；统计多次预设等级的电弧闪络发生的周期信息；将一定等级强度的电弧闪络现象初步确定为非正常放电后，再继续监测该等级强度的电弧闪络是否重复发生；

如果该等级强度的电弧闪络每隔一段时间就发生一次，则确定该电弧闪络为非正常放电。

2.根据权利要求 1 所述的高压电力设备绝缘故障检测预警方法，其特征在于，获取高压电力设备一次带电体的视频数据包括：

通过设置在所述高压电力设备预定位置的高速摄像头获取所述高压电力设备一次带电体的视频数据。

3.根据权利要求 1 所述的高压电力设备绝缘故障检测预警方法，其特征在于，从所述视频数据中截取所述一次带电体发生电弧闪络时的图像数据包括：

对所述视频数据中每一帧的图像数据进行分析，筛选出所述图像数据中的弧光图像亮度大于预设值的多帧图像数据。

4.根据权利要求 1 所述的高压电力设备绝缘故障检测预警方法，其特征在于，对所述图像数据进行处理包括：

采用图像锐化的方式对图像数据的高频部分进行增强以突出所述图像数据中的弧光图像；

采用双边滤波的方式对增强后的图像数据进行平滑润色以消除图像增强后产生的伪影和不自然感。

5.一种高压电力设备绝缘故障检测预警系统，其特征在于，包括：

视频采集单元（10），所述视频采集单元（10）用于获取高压电力设备一次带电体的视频数据；图像截取单元（20），与所述视频采集单元（10）连接，所述图像截取单元（20）用于从所述视频数据中截取所述一次带电体发生电弧闪络时的图像数据；图像处理单元（30），与所述图像截取单元（20）连接，所述图像处理单元（30）用于对截取的所述图像数据进行处理以使所述图像数据中的弧光图像达到预定的清晰度；信息提取单元（40），与所述图像处理单元（30）连接，所述信息提取单元（40）用于从所述图像数据中提取所述电弧闪络发生的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息；分析判定单元（50），与所述信息提取单元（40）连接，所述分析判定单元（50）用于根据所述电弧闪络的时间信息、强度信息、温度信息、频谱信息以及波形信息判定所述电弧闪络的等级并根据所述电弧闪络的等级确定所述高压电力设备是否出现绝缘故障；

统计单元（60），与所述分析判定单元（50）连接，所述统计单元（60）用于统计多次预设等级的电弧闪络发生的周期信息；

其中，所述分析判定单元（50）还用于将一定等级强度的电弧闪络现象初步确定为非正常放电后，再继续监测该等级强度的电弧闪络是否重复发生；以及在该等级强度的电弧闪络每隔一段时间就发生一次时确定该电弧闪络为非正常放电。

6.根据权利要求 5 所述的高压电力设备绝缘故障检测预警系统，其特征在于，所述视频采集单元（10）为设置在所述高压电力设备预定位置的高速摄像头。

7.根据权利要求 5 所述的高压电力设备绝缘故障检测预警系统，其特征在于，所述图像处理单元（30）包括：

图像锐化模块（31），所述图像锐化模块（31）用于采用图像锐化的方式对图像数据的高频部分进行增强以突出所述图像数据中的弧光图像；滤波模块（32），所述滤波模块（32）用于采用双边滤波的方式对增强后的图像数据进行平滑润色以消除图像增强后产生的伪影和不自然感。