[發(fā)明專利]一種基于圖像邊緣檢測(cè)的避雷器動(dòng)作辨識(shí)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811560464.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109766923A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 束洪春;范俊;韓一鳴;曹璞璘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06T5/00;G06T7/13;H02H1/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種基于圖像邊緣檢測(cè)的避雷器動(dòng)作辨識(shí)方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，通過(guò)小波模極大值變換確定故障行波到達(dá)時(shí)刻t，根據(jù)電流行波下降沿利用最小二乘曲線擬合出避雷器未動(dòng)作時(shí)的擬合波形x(t)，選擇50μs時(shí)窗，再用基于Canny算子圖像邊緣檢測(cè)分別對(duì)實(shí)際波形y(t)和擬合行波x(t)進(jìn)行檢測(cè)得到結(jié)果P、Q，最后用馬氏距離公式計(jì)算出馬氏距離d，將d作為判據(jù)特征量與設(shè)定的閾值D比較：若d≥D，線路避雷器動(dòng)作；若d<D，則判為線路避雷器未動(dòng)作。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)避雷器計(jì)數(shù)器不能適時(shí)掌控，以及需線路停電觀測(cè)的弊端，減少了設(shè)備的投入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于圖像邊緣檢測(cè)的避雷器動(dòng)作辨識(shí)方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)高壓輸電線路由于雷擊引起的跳閘次數(shù)占總跳閘次數(shù)的40％～70％。雷擊不僅會(huì)引起線路跳閘導(dǎo)致供電中斷，雷電波入侵變電站還可能造成電力一次設(shè)備絕緣受損或破壞二次設(shè)備，導(dǎo)致區(qū)域性停電。由于輸電線路一般很長(zhǎng)，雖然有避雷線保護(hù)，但由于雷電的繞擊和反擊，仍不能完全避免輸電線路遭受大氣過(guò)電壓的侵襲。因此會(huì)裝設(shè)避雷器，可以在雷電流入侵時(shí)形成通地回路，從而保護(hù)設(shè)備。但目前測(cè)量端采集到的行波暫態(tài)電流一般不考慮線路避雷器動(dòng)作產(chǎn)生的影響。因此判斷避雷器動(dòng)作與否對(duì)于分析線路遭受雷擊時(shí)電磁暫態(tài)仿真、是否影響線路行波波形等問(wèn)題十分重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于圖像邊緣檢測(cè)的避雷器動(dòng)作辨別方法，根據(jù)初始行波下降沿利用最小二乘曲線擬合出避雷器未動(dòng)作的電流行波，從圖像處理角度提出了基于圖像邊緣檢測(cè)結(jié)合馬氏距離的圖像相似度匹配計(jì)算，最終求得用來(lái)判斷避雷器是否動(dòng)作的判據(jù)。該方法克服了傳統(tǒng)避雷器計(jì)數(shù)器不能適時(shí)掌控，以及需線路停電觀測(cè)的弊端，減少了設(shè)備的投入。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于圖像邊緣檢測(cè)的避雷器動(dòng)作辨識(shí)方法，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，線路避雷器動(dòng)作會(huì)使測(cè)量端所測(cè)的電流行波波頭變平緩，并在后續(xù)存在振蕩，通過(guò)小波模極大值變換確定故障行波到達(dá)時(shí)刻t，根據(jù)電流行波下降沿利用最小二乘曲線擬合出避雷器未動(dòng)作時(shí)的擬合波形x(t)，選擇50μs時(shí)窗，再用基于Canny算子圖像邊緣檢測(cè)分別對(duì)實(shí)際波形y(t)和擬合行波x(t)進(jìn)行檢測(cè)得到結(jié)果P、Q，最后用馬氏距離公式計(jì)算出馬氏距離d，將d作為判據(jù)特征量與設(shè)定的閾值D比較：若d≥D，線路避雷器動(dòng)作；若d<D，則判為線路避雷器未動(dòng)作。

具體步驟如下：

(1)當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)測(cè)量端立即啟動(dòng)錄波，記錄下實(shí)際波形y(t)，通過(guò)小波模極大值變換確定故障行波到達(dá)時(shí)刻t；

(2)根據(jù)電流行波下降沿利用最小二乘曲線在50μs時(shí)窗內(nèi)擬合出避雷器未動(dòng)作時(shí)的擬合波形x(t)：

(3)用基于Canny算子檢測(cè)圖像邊緣的方法，將擬合波形與實(shí)際波形作圖像邊緣檢測(cè)：

①去噪聲，利用高斯濾波器作平滑處理；

②計(jì)算梯度值與方向角；

運(yùn)用一階微分邊緣算子檢測(cè)圖像邊緣，計(jì)算邊緣梯度模值|ΔI|及方向角θ，梯度是一個(gè)矢量，它具有方向角θ和邊緣梯度模值|ΔI|；

式中，和指圖像對(duì)x、y兩個(gè)正交方向的偏導(dǎo)數(shù)，

③非最大值抑制

對(duì)一階微分算子計(jì)算的梯度幅值進(jìn)行非最大抑制，將在梯度方向具有最大梯度值的像元作為邊緣像元保留，將其他刪除。

④滯后閾值化

設(shè)定兩個(gè)閾值：一個(gè)為高閾值t_high，一個(gè)為低閾值t_low，用雙閾值算法對(duì)邊緣進(jìn)行檢測(cè)和處理。