CN115902541A - 一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法及系统，用以解决采集信息过于单一对分析结果的支撑不够、不能满足绝缘子的状态多维度检测需求、没有结合地理区域进行分析造成维修成本过大的技术问题。本发明包括数据采集模块用于采集绝缘子工作时的湿度、污秽度和图像信息；数据分析模块，将采集的信息进行预处理，得到绝缘子整体状态评价最差的目标集合类别；GIS模块，将最差集合类别内的绝缘子进行标记；数据处理模块，根据标记过的绝缘子，得到不同区域内标记的绝缘子所占整体区域内的数量比重。本发明方案达到了采集信息丰富对分析结果的支撑足够、满足绝缘子的状态多维度检测需求、结合地理区域进行分析、降低维修成本的技术效果。

Description

一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法及系统

技术领域

本发明涉及绝缘子智能检测的技术领域，尤其涉及一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法及系统。

背景技术

在空气绝缘和气体绝缘设备中，因为高压导体总是需要固体绝缘材料来悬挂和支撑的，这种固体称为绝缘子。由于绝缘子长期设置在户外容易导致污秽放电的情况，污秽放电指的是积聚在线路绝缘子表面上的具有导电性能的污秽物质，在潮湿天气受潮后，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在正常运行情况下发生的放电事故。绝缘子表面的污秽物质，一般分为两大类：1，自然污秽，空气中飘浮的微尘，海风带来的盐雾(在绝缘子表面形成盐霜)和鸟粪等；2，工业污秽火力发电厂、化工厂、玻璃厂、水泥厂、冶金厂和蒸汽机车等排出的烟尘和废气，附着在绝缘子表面构成薄膜，不易被雨水冲洗掉。当空气湿度很高时，就能导电而使泄漏电流大大增加，造成停电事故，所以需要对绝缘子进行检测。

如授权公告日为2022.10.28、授权公告号为CN112906620B的中国发明专利公开了一种无人机辅助的绝缘子故障检测方法、装置和电子设备，其中所述方法包括：获取无人机在飞行至待检测绝缘子处采集的检测图像；基于目标分割模型，从所述检测图像中提取所述待检测绝缘子的目标图像，所述目标分割模型基于样本检测图像及其绝缘子区域标签训练得到；基于故障检测模型，对所述目标图像进行故障检测，得到所述待检测绝缘子的故障检测结果，所述故障检测模型基于样本绝缘子图像及其故障标签训练得到。

上述发明专利中，虽然也可对绝缘子当前的工作状态进行分析，但是分析只建立在采集的绝缘子的图像信息上，采集信息过于单一，对分析结果的支撑不够，不能满足绝缘子的状态多维度检测需求，且绝缘子维修需要断电导致维修代价过高，所以分析单个绝缘子的意义较低，容易造成维修成本过大。

发明内容

针对采集信息过于单一对分析结果的支撑不够、不能满足绝缘子的状态多维度检测需求、没有结合地理区域进行分析造成维修成本过大的技术问题，本发明提出一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法及系统，解决了采集信息过于单一对分析结果的支撑不够、不能满足绝缘子的状态多维度检测需求、没有结合地理区域进行分析造成维修成本过大的技术问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法，该方法包括：

步骤一：采用湿度传感器，用预设的采样频率采集绝缘子工作时的大气湿度，得到大气湿度数值序列；采用绝缘子污秽监测装置，用预设的采样频率采集绝缘子的污秽度，得到绝缘子污秽度数值序列；采用图像传感器，用预设的采样频率采集绝缘子工作时的图像信息；

步骤二：采用小波变换算法，对采集的图像信息进行去噪和增强，将采集的图像信息进行灰度化处理：基于获取的绝缘子图像信息，提取灰度化后各张图像的实际灰度值，对于正常的灰度值进行预设，比较实际的图像灰度值与预设的图像灰度值，对比后得到图像灰度值序列；

步骤三：基于湿度数值序列和绝缘子污秽度数值序列，得到绝缘子异常评价数值序列，将绝缘子异常评价数值序列与图像灰度值序列相结合，得到绝缘子整体状态评价；

步骤四：根据每个绝缘子整体状态评价，将每个绝缘子设为一组，获得组与组的绝缘子状态相似度；将多个组的数据集合分为多个集合类别，基于每个集合类别中对应的图像灰度值获得最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别；

步骤五：根据最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别，将集合类别内的绝缘子通过GIS进行地理位置标记，得到不同地理区域内最差绝缘子整体状态评价的绝缘子数量所占整个区域内绝缘子数量的比重，设置比重阈值后进行比较，超过阈值通知工作人员停电维修；

步骤六：采用粒子群优化算法，找出最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别内维修最优的路径。

进一步地，所述绝缘子异常指数是通过湿度数值序列的波动程度和绝缘子污秽度数值序列波动程度相结合确定的。

进一步地，所述绝缘子状态相似度的获得方法为：

其中：U为绝缘子异常评价数值，Q为图像灰度值，R(A,B)为绝缘子A和绝缘子B中的健康状态的相似程度。

进一步地，所述将多个组的数据集合分为多个集合类别的方法，包括：

根据数据集合中的绝缘子异常评价数值和图像灰度值的距离利用DBSCAN聚类方法将多个所述聚类集合分为多个集合类别，依据每个集合类别对应的图像灰度值从大到小进行排序，对应的集合类别也从大到小进行排序，得到最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别。

进一步地，所述小波变换算法对雨雾天气下采集的图片信息进行去噪、增强、图片特征放大处理。

进一步地，所述比重阈值的设置根据当地用电需求以及停电维修的时机是否合适来进行调整。

一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断系统，包括：数据采集模块和数据分析模块相连接，数据分析模块预处理后的信息通过GIS模块标记地理位置后，将标记地理位置的信息通过数据处理模块进行处理。

进一步地，所述数据采集模块，数据采集模块包括多个数据采集单元，每个数据采集单元都与一个绝缘子连接，数据采集单元包括用于采集绝缘子工作时的大气湿度信息的湿度传感器、用于采集绝缘子污秽度的绝缘子污秽监测装置、用于采集绝缘子工作时图像信息的图像传感器；

数据分析模块，将多个数据采集单元采集的信息进行预处理，预处理后得到每个绝缘子整体状态评价，获得最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别；

GIS模块，根据数据分析模块得到的最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别，将最差集合类别内的所有绝缘子通过GIS模块标记绝缘子的地理位置；

数据处理模块，根据数据分析模块和GIS模块得到带有地理位置信息的绝缘子整体状态评价最差所对应的目标集合类别，再通过对比得到不同地理区域内绝缘子整体状态评价最差的绝缘子数量所占整体区域内绝缘子数量的比重。

本发明至少有如下的有益效果：采用湿度传感器、绝缘子污秽监测装置和图像传感器，在预设的采样频率下采集绝缘子工作时的大气湿度信息、绝缘子污秽度和绝缘子图像信息，通过布置多种传感器采集信息对绝缘子进行分析，有效避免采集的信息过于单一对分析结果的支撑不够，导致分析结果出现错误；通过设置GIS模块将经过分析和处理的信息加上地理位置标示，可在不同地理区域内找到状态较差的绝缘子，便于对绝缘子进行分析，提高检修人员效率同时结合整体地理区域进行分析绝缘子，降低维修成本；本发明达到了采集信息丰富对分析结果的支撑足够、满足绝缘子的状态多维度检测需求、结合地理区域进行分析、降低维修成本的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明提供的一种方法原理图。

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付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。

如图1所示，一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法，其方法步骤如下：

步骤一：采用湿度传感器，用预设的采样频率采集绝缘子工作时的大气湿度，得到大气湿度数值序列；采用绝缘子污秽监测装置，用预设的采样频率采集绝缘子的污秽度，得到绝缘子污秽度数值序列；采用图像传感器，用预设的采样频率采集绝缘子工作时的图像信息；

步骤二：采用小波变换算法，对采集的图像信息进行去噪和增强，将采集的图像信息进行灰度化处理：基于获取的绝缘子图像信息，提取灰度化后各张图像的实际灰度值，对于正常的灰度值进行预设，比较实际的图像灰度值与预设的图像灰度值，对比后得到图像灰度值序列；

步骤三：基于湿度数值序列和绝缘子污秽度数值序列，得到绝缘子异常评价数值序列，将绝缘子异常评价数值序列与图像灰度值序列相结合，得到绝缘子整体状态评价；

步骤四：根据每个绝缘子整体状态评价，将每个绝缘子设为一组，获得组与组的绝缘子状态相似度；将多个组的数据集合分为多个集合类别，基于每个集合类别中对应的图像灰度值获得绝缘子整体状态评价最差所对应的目标集合类别；

步骤五：根据绝缘子整体状态评价最差所对应的目标集合类别，将集合类别内的绝缘子通过GIS进行地理位置标记，得到不同地理区域内绝缘子整体状态评价最差的绝缘子数量所占整个区域内绝缘子数量的比重，设置比重阈值后进行比较，超过阈值通知工作人员停电维修；

步骤六：采用粒子群优化算法，找出绝缘子整体状态评价最差所对应的目标集合类别内维修最优的路径。

进一步地，所述绝缘子异常指数是通过湿度数值序列的波动程度和绝缘子污秽度数值序列波动程度相结合确定的。

进一步地，所述获得每个绝缘子健康状态的相似度的方法为：

其中：U为绝缘子异常评价数值，Q为图像灰度值，R(A,B)为绝缘子A和绝缘子B中的健康状态的相似程度。

进一步地，所述相似度根据不同组内绝缘子整体状态的相似度，将多个组的数据集合分为多个集合类别的方法，包括：

根据数据集合中的绝缘子异常评价数值和图像灰度值的距离利用DBSCAN聚类方法将多个所述聚类集合分为多个集合类别，依据每个集合类别对应的图像灰度值从大到小进行排序，对应的集合类别也从大到小进行排序，得到绝缘子整体状态评价最差所对应的目标集合类别。

进一步地，所述小波变换算法可对雨雾天气下采集的图片信息进行去噪、增强、图片特征放大处理。

进一步地，采用粒子算法优化，更快的在某个区域上万个绝缘子中找到最优的维修路线，粒子算法优化处理更快且算法精确；采用小波变换算法对采集的图像信息进行去噪和增强，由于图片因为雨雾天气导致湿度大。拍摄图像不清晰，采用小波变换算法对图像进行分解，放大图像信息中的特征部分

进一步地，所述比重阈值的设置可根据当地用电需求以及停电维修的时机是否合适来进行调整。

进一步地，由于停电的区域过大，且对当地居民造成的影响也比较大，所以停电的时机和时间尤为重要，需要考虑当地居民的实际用电需求而且不到万不得已不采用停电维修的方法，可采用防尘防爆技术的绝缘子来提高使用寿命。

进一步地，由于温度骤冷骤热，电瓷内部产生应力，导致绝缘子损坏，绝缘子表面放电或绝缘子破裂，表明该设备的绝缘性能下降或者无绝缘性能，如不及时处理，就有可能发生导体壳体放电，短路引发事故，所以当设备的绝缘性能遭到破坏满足不了设备运行所需要的绝缘性能时，应立即将该设备退出运行，采用图像采集和分析绝缘子表面是否存在损坏现象。

进一步地，当绝缘子表面附着污秽过多且空气湿度很高时，容易导致绝缘子出现放电现象，轻则使泄漏电流大大增加，严重可导致绝缘子爆炸危害群众生命财产安全。如果是铁塔，可使绝缘子发生严重闪络而损坏，造成停电事故，所以在本实施例中采用湿度和污秽度进行分析绝缘子表面是否存在放电行为。

一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断系统，包括：数据采集模块和数据分析模块相连接，数据分析模块预处理后的信息通过GIS模块标记地理位置后，将标记地理位置的信息通过数据处理模块进行处理。

进一步地，所述多个数据采集模块，每个数据采集单元都与一个绝缘子连接，包括用于采集绝缘子工作时的大气湿度信息的湿度传感器、用于采集绝缘子污秽度的绝缘子污秽监测装置、用于采集绝缘子工作时图像信息的图像传感器；

数据分析模块，将多个数据采集单元采集的信息进行预处理，预处理后得到每个绝缘子整体状态评价，获得绝缘子整体状态评价最差所对应的目标集合类别；

GIS模块，根据数据分析模块得到的绝缘子整体状态评价最差所对应的目标集合类别，将最差集合类别内的所有绝缘子通过GIS模块标记绝缘子的地理位置；

数据处理模块，根据数据分析模块和GIS模块得到的带有地理位置信息的绝缘子整体状态评价最差所对应的目标集合类别，再通过对比得到不同地理区域内绝缘子整体状态评价最差的绝缘子数量所占整体区域内绝缘子数量的比重。系统整体具有采集、分析、决策处理与地理位置信息标注功能，可有效的减少工作量，提升工作效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (8)

1.一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：采用湿度传感器，用预设的采样频率采集绝缘子工作时的大气湿度，得到大气湿度数值序列；采用绝缘子污秽监测装置，用预设的采样频率采集绝缘子的污秽度，得到绝缘子污秽度数值序列；采用图像传感器，用预设的采样频率采集绝缘子工作时的图像信息；

步骤二：采用小波变换算法，对采集的图像信息进行去噪和增强，将采集的图像信息进行灰度化处理：基于获取的绝缘子图像信息，提取灰度化后各张图像的实际灰度值，对于正常的灰度值进行预设，比较实际的图像灰度值与预设的图像灰度值，对比后得到图像灰度值序列；

步骤三：基于湿度数值序列和绝缘子污秽度数值序列，得到绝缘子异常评价数值序列，将绝缘子异常评价数值序列与图像灰度值序列相结合，得到绝缘子整体状态评价；

步骤四：根据每个绝缘子整体状态评价，将每个绝缘子设为一组，获得组与组的绝缘子状态相似度；将多个组的数据集合分为多个集合类别，基于每个集合类别中对应的图像灰度值获得最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别；

步骤五：根据最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别，将集合类别内的绝缘子通过GIS进行地理位置标记，得到不同地理区域内最差绝缘子整体状态评价的绝缘子数量所占整个区域内绝缘子数量的比重，设置比重阈值后进行比较，超过阈值通知工作人员停电维修；

步骤六：采用粒子群优化算法，找出最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别内维修最优的路径。

2.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法，其特征在于，所述绝缘子异常指数是通过湿度数值序列的波动程度和绝缘子污秽度数值序列波动程度相结合确定的。

3.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法，其特征在于，所述绝缘子状态相似度的获得方法为：

其中：U为绝缘子异常评价数值，Q为图像灰度值，R(A,B)为绝缘子A和绝缘子B中状态的相似程度。

4.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法，其特征在于，所述将多个组的数据集合分为多个集合类别的方法，包括：

根据数据集合中的绝缘子异常评价数值和图像灰度值的距离利用DBSCAN聚类方法将多个所述聚类集合分为多个集合类别，依据每个集合类别对应的图像灰度值从大到小进行排序，对应的集合类别也从大到小进行排序，得到最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别。

5.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法，其特征在于，所述小波变换算法对雨雾天气下采集的图片信息进行去噪、增强、图片特征放大处理。

6.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断方法，其特征在于，所述比重阈值的设置根据当地用电需求以及停电维修的时机是否合适来进行调整。

7.一种输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断系统，其特征在于，采用根据权利要求1-6任一项所述的输电线路绝缘子放电检测及缺陷的诊断方法，包括：数据采集模块和数据分析模块相连接，数据分析模块预处理后的信息通过GIS模块标记地理位置后，将标记地理位置的信息通过数据处理模块进行处理。

8.根据权利要求7所述的输电线路绝缘子放电及缺陷的诊断系统，其特征在于，

所述数据采集模块，数据采集模块包括多个数据采集单元，每个数据采集单元都与一个绝缘子连接，数据采集单元包括用于采集绝缘子工作时的大气湿度信息的湿度传感器、用于采集绝缘子污秽度的绝缘子污秽监测装置、用于采集绝缘子工作时图像信息的图像传感器；

数据分析模块，将多个数据采集单元采集的信息进行预处理，预处理后得到每个绝缘子整体状态评价，获得最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别；

GIS模块，根据数据分析模块得到的最差绝缘子整体状态评价所对应的目标集合类别，将最差集合类别内的所有绝缘子通过GIS模块标记绝缘子的地理位置；

数据处理模块，根据数据分析模块和GIS模块得到带有地理位置信息的绝缘子整体状态评价最差所对应的目标集合类别，再通过对比得到不同地理区域内绝缘子整体状态评价最差的绝缘子数量所占整体区域内绝缘子数量的比重。

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