[发明专利]基于等分原理的空气间隙三维火花放电通道检测方法

说明书

本发明涉及一种基于等分原理的空气间隙三维火花放电通道检测方法，属于电力系统气体放电技术领域，包括：步骤1，设置空气间隙距离，并将正交方向拍摄的图A和图B图像像素数据读取；步骤2，标识图A和图B的放电路径；步骤3，获取空气间隙二维电路径图像并基于等分原理获取空气间隙三维火花放电路径图像；步骤4，计算空气间隙火花放电路径参数；分别将正交方向拍摄的空气间隙放电图像进行处理并合成，从而计算出放电路径二维放电路径长度、三维放电路径长度、空气间隙放电初始方向角、放电路径分形维数等参数，减低在处理图片的数据量，提高计算效率。

技术领域

本发明涉及一种基于等分原理的空气间隙三维火花放电通道检测方法，属于电力系统气体放电技术领域。

背景技术

空气间隙放电特性研究与电力系统外绝缘、雷电防护工作紧密相连，一直是电力系统研究的热点问题。空气间隙放电过程复杂多变，其放电路径存在弯曲、分叉等特性。由于空气间隙具有非线性放电特性，很难通过计算机仿真模拟整个放电过程。目前主要通过放电试验来获得较为准确的空气间隙放电特性。由于空气间隙放电的分散性，每一次放电路径均不相同。目前主要通过放电试验的光学观测放电图像来研究放电路径的特性。但是通过高速摄影仪拍摄的放电图像和试验数据只能体现二维的空气间隙放电路径发展趋势，并不能真实反映实际三维立体放电通道的特性。目前，有部分学者对空气间隙放电路径进行了一些三维合成研究，研究结果表明，放电路径的三维放电参数与二维放电参数存在明显区别。因此，为了准确分析空气间隙放电路径的三维放电特性，需要对放电路径进行三维合成。

准确获取空气间隙的三维放电路径成为研究三维放电路径的依据。为此，不少学者通过放电试验，从正交两个方向同时拍摄放电图像，然后通过图像处理的方法将正交方向拍摄的放电路径进行三维合成。目前大部分空气间隙放电路径的三维合成算法精度不高。放电图像中常存在一些背景噪声增加了图像处理的难度，正交方向相机布置距离不同、图像像素不同等问题也增加了三维放电通道合成的难度。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于等分原理的空气间隙三维火花放电通道检测方法，可以分别将两个角度拍摄的空气间隙放电图像进行处理并合成，从而计算出火花放电路径二维长度、三维长度、空气间隙放电初始方向角、放电路径分形维数等参数。

为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种基于等分原理的空气间隙三维火花放电通道检测方法，包括如下步骤：

步骤1，设置空气间隙距离，并将正交方向拍摄的图A和图B图像像素数据读取；

步骤2，标识图A和图B的放电路径；

步骤3，获取空气间隙二维电路径图像并基于等分原理获取空气间隙三维火花放电路径图像；

步骤4，计算空气间隙火花放电路径参数。

进一步的，所述步骤2具体包括如下步骤：

步骤201，将图A和图B图像转化为黑白二值图；

步骤202，将二值图进行腐蚀和膨胀处理、滤波降噪，以消除电弧中的细小分支；

在此，采用数学形态学将二值化矩阵进行腐蚀和膨胀处理，选取直径为1和8的两种圆盘结构元素对二值图像进行数学形态学的开启运算和闭合运算，对放电图像的二值图像进行滤波降噪，消除电弧中的细小分支。

步骤203，计算出最大的连通域及亮斑面积在整个图片上所占面积比，去除噪声点，标识出唯一放电路径。

进一步的，所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤301，将放电通道去除尖角，将图A和图B放电路径边界位置信息存储于关键矩阵EA和EB；

在此，对每一行对应的所有列进行搜索，识别放电路径的边界，并将边界位置信息存储于关键矩阵中。