[发明专利]一种高压设备放电紫外成像检测图像量化参数的归一方法

说明书

本发明公开了一种高压设备放电紫外成像检测图像量化参数的归一方法。所述方法包括：采用数字图像分割法提取放电光斑区域，得到在不同工频高压下光斑面积随温度的变化曲线、光斑面积随湿度的变化曲线、光斑面积随气压的变化曲线、光斑面积随风速的变化曲线；绘制光斑面积随温度变化的散点图、光斑面积随湿度变化的散点图、光斑面积随气压变化的散点图、光斑面积随风速变化的散点图；得到温度修正系数的拟合表达式、环境湿度修正系数的拟合表达式、气压修正系数的拟合表达式、风速修正系数的拟合表达式；建立温度、湿度、气压、风速归一化修正模型。本发明提供的图像量化参数的归一方法，易于实现的优点，也便于将上述归一化算法集成到仪器内部。

技术领域

本发明涉及高压设备放电成像检测技术领域，特别是涉及一种高压设备放电紫外成像检测图像量化参数的归一方法。

背景技术

高压设备如绝缘子、导线和金具等表面电场达到某个阈值后可导致空气分子电离，带电质点的在复合和反激励过程中会辐射处紫外光信号，日盲紫外成像仪采用了双通道成像和高灵敏度紫外光信号成像探测器，相比传统的放电检测方法，其具有非接触、探测灵敏度高并准确定位放电位置的优点。高压设备表面的放电越强，流注通道将在更大的空间内发展，相应的发光区域也将增加，在紫外成像仪上表现为图像的区域增加，本发明采用了数字图像分割算法提取了放电区域，然后定义了光斑面积、周长、长轴和短轴参数，采用上述参数来表量化征设备表面的放强度。基于气体放电理论可知，温度、湿度、气压和风力条件都会影响到气体的电离过程，从而影响到放电时的紫外光信号的辐射，也即电气设备放电紫外检测结果受到外界环境因素的影响，若不对现场检测到的图像量化参数进行归一化，其检测到的结果没有可对比性，例如，通过实验研究可知，在同一缺陷情况下，若不进行检测结果的修正，对于温度的影响，40℃时的光斑面积大小约为-20℃的6倍；对于湿度的影响，相对湿度90％下的光斑面积大小只有相对湿度50％的五分之一左右；对于气压的影响，40kpa下的光斑区域面积约为标准大气条件(100.3kpa)下15-20倍，对于风速的影响，无风状态下的光斑面积约为风速8m/s时2倍。从上述分析可知，若不进行修正，环境因素的影响十分明显，统一缺陷检测到的结果存在相当大的差异，导致对后续设备的缺陷评估和判断造成很大的影响，很容易形成误判。由于温度、湿度、气压和风速对紫外成像检测的结果的影响具有高度的非线性且光斑面积与环境因素的关系复杂，如光斑面积与温度和气压具有正相关性，而与湿度以及风速具有负相关性，因此很难直接建立某个统一的归一化公式进行修正。基于数据驱动的建模方法，如回归支持向量机或者回归神经网络等，由于模型的的输入参数多达5个(光斑面积、温度、湿度、气压和风速)，上述方法在工程实际应用中发现其仍然存在以下不足：需要大量的样本数据对模型进行训练，试验工作量大；另外在实际的预测过程中，若出现了不在训练的数据集范围内的数据，模型可能输出毫无意义的结果，也即模型的鲁棒性较差；模型计算复杂度高，对计算资源需求量大，相关算法难以集成到仪器内部。

发明内容

本发明提供一种高压设备放电紫外成像检测图像量化参数的归一方法，提出了一种基于修正系数法的归一化方法，该方法具有通用性强，试验工作量较小，计算速度快，编程简单，易于实现的优点，也便于将上述归一化算法集成到仪器内部。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高压设备放电紫外成像检测图像量化参数的归一方法，其特征在于，所述方法包括：

利用紫外线成像仪在默认仪器增益和观测距离下采集棒-板间隙在不同工频高压下分别随温度、湿度、气压和风速变化的放电紫外视频信号，然后采用数字图像分割法提取放电光斑区域，获得放电光斑面积，进而得到在不同工频高压下光斑面积随温度的变化曲线、光斑面积随湿度的变化曲线、光斑面积随气压的变化曲线、光斑面积随风速的变化曲线；

根据光斑面积随温度的变化曲线、光斑面积随湿度的变化曲线、光斑面积随气压的变化曲线、光斑面积随风速的变化曲线分别绘制光斑面积随温度变化的散点图、光斑面积随湿度变化的散点图、光斑面积随气压变化的散点图、光斑面积随风速变化的散点图；