[发明专利]一种基于灰度的电气设备放电紫外成像量化参数提取方法

说明书

本发明公开了一种基于灰度的电气设备放电紫外成像量化参数提取方法，包括以下步骤：第一步为有效图像的选取，具体包括：1)通过图像处理软件从原始紫外视频中提取每一帧的原始紫外图像；2)将上述原始紫外图像进行灰度变换；3)二值变换；4)数学形态学滤波；5)干扰光斑的滤除；第二步为基于灰度系数加权的等效光斑面积计算，具体包括：①通过有效图像的选取；②灰度化处理；③计算等效光斑面积。本发明使用带灰度值的光斑进行放电区域的描述，可以解决以往无法描述放电区域中放电量强弱的问题，也将更加精确的描述了电气设备的放电强度和放电的位置。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体是一种基于灰度的电气设备放电紫外成像量化参数提取方法。

背景技术

高压设备投入运行后，由于表面粗糙不均、污秽、结构缺陷、导体接触不良等原因，会引起设备场强分布不均，造成电晕、电弧等放电现象。导线电晕是超、特高压输电线路导线选型的重要因素，如果不控制在一个合理的范围，导线起晕将对电磁环境、输电能量损耗等造成影响。同时，如果电晕参数控制太严，将造成输电成本过高。因此在输电线路设计时导线电晕性能需要控制在合理的范围内。同时，电晕的出现意味着设备可能在绝缘方面存在了薄弱环节或缺陷，及时发现电晕现象并检查设备的放电部位和强弱对系统的安全运行具有重要意义。因此，局部放电检测技术越来越受到电力科研机构、运行部门的重视。

紫外成像是一种可视化的高压设备表面放电检测方法，具有以下优点：能够以远距离、非接触、实时、快速地以在线检测方式获取设备的运行状态信息；分辨率高、形象直观、不受电磁干扰、安全可靠和效益投资比高等优点；可以在不停电、不取样、不解体的状况下进行故障的诊断分析。近几年在电力系统高压设备放电检测中得到了较广泛的应用。

目前的紫外成像仪检测放电的指标主要是光子数和光斑面积。光子数通过仪器直接读出，紫外成像仪的光子数与放电量、增益、观测距离有着非常复杂的非线性关系，随着放电量增加，光子数会先增加，再减小，在实际工程中应用非常困难，而且当检测区域存在多个放电点时候光子数无法描述每一个点的放电强度。光斑面积法是首先将紫外图像二值化，放电区域用二值化光斑进行表示，使用光斑面积的量化方法是计算出放电区域光斑的像素数量，在放电区域中的放电强度没有区别，放电区域中的放电强度默认为相同，而实际的电气设备放电，放电区域的放电强度不可能完全相同，二值化过程中丢失了一个维度的原始数据，因此这样方法的简化将对放电的定量描述带来很大的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于灰度的电气设备放电紫外成像量化参数提取方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于灰度的电气设备放电紫外成像量化参数提取方法，包括以下步骤：

第一步：有效图像的选取，具体包括：

1)通过图像处理软件从原始紫外视频中提取每一帧的原始紫外图像；

2)将上述原始紫外图像进行灰度变换，在紫外灰度图像中，像素灰度值为0-255之间的值，黑色区域像素灰度值为0，白色区域的像素灰度值为255，有效光斑选取外部的像素的灰度值全部为0；

3)二值变换：将灰度变换后的图像分别转换为二值化图像从而分割光斑区域；

4)数学形态学滤波；

5)干扰光斑的滤除：滤除远离主光斑的小光斑，获得有效光斑的选取；

第二步：基于灰度系数加权的等效光斑面积计算，具体包括：

①通过有效图像的选取，在原始紫外图谱上选出有效的区域，并将其他区域像素置黑；

②灰度化处理，在紫外灰度图像中，像素灰度值为0-255之间的值，黑色区域像素灰度值为0，白色区域的像素灰度值为255，有效光斑选取外部的像素的灰度值全部为0；