[發明專利]一種利用紫外成像儀監測電暈放電的方法

在審

• 申請號: 201710743904.7
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107505546A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 王文策;高潔;郭文勇;劉綱;薛育榮;孫永利;楊楠;樊偉
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網陜西省電力公司渭南供電公司;西安英諾視通信息技術有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 齊書田

技術領域

本發明涉及電暈放電檢測領域，具體涉及一種利用紫外成像儀監測電暈放電的方法。

背景技術

隨著我國電力工業事業的突飛猛進，現代電力系統正朝著大電網、大機組、超高壓、大容量的方向發展，為保障電力系統的穩定性、可靠性，對電力設備的絕緣水平也提出了更高的要求。GIS設備結構緊湊、整個裝置的占地面積比傳統敞開式設備大大減少，而且不受外界環境的影響，運行可靠性高，所以在110kV及以上城市變電站中得到廣泛應用。然而，由局部放電導致的電氣絕緣缺陷直接影響到GIS設備運行的安全性和系統的穩定性。主流的紅外熱成像技術是利用物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像，并通過熱圖像的溫度分布找出設備的異常發熱點。針對設備放電的情況，當很容易就可以觀察到電暈放電的紅外圖像時，電氣設備的絕緣狀態以及極度惡化。

因此，為診斷GIS設備的早期故障，及時預報該局部放電的發展趨勢和預測相關設備的絕緣劣化程度，采用紫外成像技術能很好的解決這一問題。紫外成像技術主要是靠接收高壓設備電氣放電時，空氣中的電子不斷吸收和釋放能量時產生的紫外信號，經過處理后與可見光影響重疊，顯示在儀器的屏幕上，達到確定電暈位置和強度的目的，從而為進一步評估設備的運行情況提供更可靠的依據。因此，如何將紫外成像儀和圖像處理技術融合在一起，有效檢測出紫外圖中的放電區域并判斷電氣設備的損壞程度，是現實亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用紫外成像儀監測電暈放電的方法，以克服上述現有技術存在的缺陷，本發明可對電氣設備的放電現象進行監測，確定電暈位置和強度，判斷設備運行狀態，從而診斷出其早期故障，為進一步評估設備的運行情況提供更可靠的依據。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種利用紫外成像儀監測電暈放電的方法，包括以下步驟：

步驟一：采用紫外成像儀獲取GIS電氣設備的可見光圖像和紫外圖像，并對紫外成像儀所拍攝的可見光圖像和紫外圖像進行濾波去噪，然后對濾去噪后的可見光圖像和紫外圖像進行融合得到雙光譜圖像；

步驟二：對步驟一濾波后的紫外圖像進行自適應閾值分割，分割出圖像的目標和背景；

步驟三：對步驟二分割后的二值圖像進行邊緣檢測，根據邊緣點坐標在雙光譜圖像中標注出放電區域，計算放電區域面積，以衡量故障的嚴重程度。

進一步地，步驟一中首先將紫外成像儀所拍攝的紫外圖和可見光圖轉換為灰度圖，然后依次采用形態學算子和中值濾波算法對灰度圖進行濾波。

進一步地，采用形態學算子分別對紫外成像儀所拍攝的紫外圖和可見光圖的灰度圖進行濾波具體為：采用腐蝕和膨脹綜合組成的開啟和閉合運算對灰度圖進行處理，具體為：

其中，表示開運算，f·b表示閉運算；

表示b(x,y)對f(x,y)進行的灰度膨脹，fΘb表示b(x,y)對f(x,y)進行的灰度腐蝕，且和fΘb分別定義為：

(fΘb)(s,t)＝min{f(s+x,t+y)-b(x,y)|(s+x),(t+y)∈D_f；(x,y)∈D_b}

其中，f(x,y)是輸入的灰度圖，b(x,y)是結構元素，D_f和D_b分別是輸入的灰度圖f(x,y)和結構元素b(x,y)的定義域，(x,y)和(s,t)表示圖像中的像素點坐標。

進一步地，步驟一中對形態學算子濾波后的圖像采用中值濾波算法進行濾波具體為：將形態學算子濾波后的圖像在某一點的鄰域中的像素按照灰度級大小排列，取其中值代替中心點的像素值，逐行依次對圖像中的每個像素點執行該操作，即完成圖像的中值濾波。

進一步地，步驟二具體為：對濾波后的紫外圖像采用自適應的閾值分割，灰度值大于閾值的像素點賦1，即白色，白色區域即為目標區域；小于閾值的像素點賦0，即黑色，黑色區域為不相關的背景區域；

自適應的閾值分割公式為：

T(n)＝m(n)+α×SNR×σ(n)

其中，m(n)表示獲取到的第n幀圖像的灰度均值，σ(n)為第n幀圖像的灰度標準差，SNR為圖像信噪比，α為加權系數，f_max(n)為第n幀圖像的最大灰度值，T(n)為第n幀圖像所選取的閾值；

定義輸出圖像如下：