[發明專利]基于等分原理的空氣間隙三維火花放電通道檢測方法

有效

• 申請號: 202110030568.8
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112767335B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 安韻竹;胡元潮;劉樂;王鑫宇;劉寬;尹凱強;林奕彤;楊明浩;蘇夢涵
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T3/00;G06T7/11;G06T5/30;G06T5/00;G06T7/136;G06T7/62
• 代理公司: 淄博市眾朗知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 37316
• 代理人: 程強強

本發明涉及一種基于等分原理的空氣間隙三維火花放電通道檢測方法，屬于電力系統氣體放電技術領域，包括：步驟1，設置空氣間隙距離，并將正交方向拍攝的圖A和圖B圖像像素數據讀取；步驟2，標識圖A和圖B的放電路徑；步驟3，獲取空氣間隙二維電路徑圖像并基于等分原理獲取空氣間隙三維火花放電路徑圖像；步驟4，計算空氣間隙火花放電路徑參數；分別將正交方向拍攝的空氣間隙放電圖像進行處理并合成，從而計算出放電路徑二維放電路徑長度、三維放電路徑長度、空氣間隙放電初始方向角、放電路徑分形維數等參數，減低在處理圖片的數據量，提高計算效率。

技術領域

本發明涉及一種基于等分原理的空氣間隙三維火花放電通道檢測方法，屬于電力系統氣體放電技術領域。

背景技術

空氣間隙放電特性研究與電力系統外絕緣、雷電防護工作緊密相連，一直是電力系統研究的熱點問題。空氣間隙放電過程復雜多變，其放電路徑存在彎曲、分叉等特性。由于空氣間隙具有非線性放電特性，很難通過計算機仿真模擬整個放電過程。目前主要通過放電試驗來獲得較為準確的空氣間隙放電特性。由于空氣間隙放電的分散性，每一次放電路徑均不相同。目前主要通過放電試驗的光學觀測放電圖像來研究放電路徑的特性。但是通過高速攝影儀拍攝的放電圖像和試驗數據只能體現二維的空氣間隙放電路徑發展趨勢，并不能真實反映實際三維立體放電通道的特性。目前，有部分學者對空氣間隙放電路徑進行了一些三維合成研究，研究結果表明，放電路徑的三維放電參數與二維放電參數存在明顯區別。因此，為了準確分析空氣間隙放電路徑的三維放電特性，需要對放電路徑進行三維合成。

準確獲取空氣間隙的三維放電路徑成為研究三維放電路徑的依據。為此，不少學者通過放電試驗，從正交兩個方向同時拍攝放電圖像，然后通過圖像處理的方法將正交方向拍攝的放電路徑進行三維合成。目前大部分空氣間隙放電路徑的三維合成算法精度不高。放電圖像中常存在一些背景噪聲增加了圖像處理的難度，正交方向相機布置距離不同、圖像像素不同等問題也增加了三維放電通道合成的難度。

發明內容

本發明目的在于提出一種基于等分原理的空氣間隙三維火花放電通道檢測方法，可以分別將兩個角度拍攝的空氣間隙放電圖像進行處理并合成，從而計算出火花放電路徑二維長度、三維長度、空氣間隙放電初始方向角、放電路徑分形維數等參數。

為解決以上技術問題，本發明提供了如下技術方案：

一種基于等分原理的空氣間隙三維火花放電通道檢測方法，包括如下步驟：

步驟1，設置空氣間隙距離，并將正交方向拍攝的圖A和圖B圖像像素數據讀取；

步驟2，標識圖A和圖B的放電路徑；

步驟3，獲取空氣間隙二維電路徑圖像并基于等分原理獲取空氣間隙三維火花放電路徑圖像；

步驟4，計算空氣間隙火花放電路徑參數。

進一步的，所述步驟2具體包括如下步驟：

步驟201，將圖A和圖B圖像轉化為黑白二值圖；

步驟202，將二值圖進行腐蝕和膨脹處理、濾波降噪，以消除電弧中的細小分支；

在此，采用數學形態學將二值化矩陣進行腐蝕和膨脹處理，選取直徑為1和8的兩種圓盤結構元素對二值圖像進行數學形態學的開啟運算和閉合運算，對放電圖像的二值圖像進行濾波降噪，消除電弧中的細小分支。

步驟203，計算出最大的連通域及亮斑面積在整個圖片上所占面積比，去除噪聲點，標識出唯一放電路徑。

進一步的，所述步驟3具體包括如下步驟：

步驟301，將放電通道去除尖角，將圖A和圖B放電路徑邊界位置信息存儲于關鍵矩陣EA和EB；

在此，對每一行對應的所有列進行搜索，識別放電路徑的邊界，并將邊界位置信息存儲于關鍵矩陣中。