專(zhuān)利名稱(chēng)：基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，屬于輸變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢修領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，可現(xiàn)場(chǎng)對(duì)復(fù)合絕緣子噴水進(jìn)行憎水性檢測(cè)，不必拆卸復(fù)合絕緣子。
技術(shù)背景
復(fù)合絕緣子有優(yōu)良的防污閃性能，不容易被擊穿，且不會(huì)出現(xiàn)瓷絕緣子的零值、低值和玻璃絕緣子的傘群自爆等問(wèn)題。20世紀(jì)80年代，我國(guó)專(zhuān)家學(xué)者在吸取國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上展開(kāi)了對(duì)復(fù)合絕緣子的研發(fā)，中期樣品于80年代末期投入試運(yùn)行。90年代初，各地相繼出現(xiàn)污閃事故，由于耐污性能好，復(fù)合絕緣子被投入掛網(wǎng)使用。到1994年底，掛網(wǎng)運(yùn)行的復(fù)合絕緣子達(dá)5萬(wàn)支。自此，復(fù)合絕緣子入網(wǎng)數(shù)量迅猛增加1995年為10萬(wàn)支，1998年為 46萬(wàn)支，2001年為160萬(wàn)支，2005年掛網(wǎng)運(yùn)行已達(dá)300萬(wàn)支。截止2010年12月，國(guó)家電網(wǎng)公司管轄的66kV及以上電壓等級(jí)線路在運(yùn)復(fù)合絕緣子支數(shù)占同種電壓等級(jí)線路所有類(lèi)型在運(yùn)絕緣子支數(shù)的37. 02%。
從目前的運(yùn)行情況來(lái)看，復(fù)合絕緣子的運(yùn)行可靠性比瓷絕緣子和玻璃絕緣子好。 但是，隨著運(yùn)行年限的增加，傘套材料脆化、硬化、粉化、開(kāi)裂，芯棒暴露，絕緣表面出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，憎水性能減弱等問(wèn)題逐漸凸顯。絕緣子對(duì)電氣設(shè)備或?qū)w不僅要起絕緣作用，還要起固定懸掛作用，劣化的絕緣子將威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)絕緣子的檢測(cè)方法展開(kāi)了大量研究，現(xiàn)有的復(fù)合絕緣子檢測(cè)方法有接觸式、非接觸式，其中接觸式檢測(cè)法包括電壓分布法、短路叉法、火花間隙法、光電式檢測(cè)桿法、聲脈沖檢測(cè)法、泄露電流測(cè)量法，非接觸式檢測(cè)法包括超聲波檢測(cè)法、激光多普勒振動(dòng)法、紅外測(cè)溫法、電暈攝像機(jī)法、聲波檢測(cè)及無(wú)線電波檢測(cè)法。接觸式檢測(cè)法需要人工登塔操作，不適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。非接觸式檢測(cè)法中多數(shù)方法只對(duì)某一種或某幾種的故障檢測(cè)效果明顯，但是對(duì)其他類(lèi)型的故障難以檢測(cè)，而且所需設(shè)備昂貴，檢測(cè)效果不是很理想。
復(fù)合絕緣子的外絕緣材質(zhì)是以硅橡膠為主，由于硅橡膠材料有憎水性，所以復(fù)合絕緣子有憎水性和憎水遷移性，具有優(yōu)良的防污閃性能。然而，復(fù)合絕緣子的防污閃性能會(huì)隨著其憎水性能的改變而改變，而憎水性受周?chē)h(huán)境和運(yùn)行年限的影響，因此要對(duì)不同運(yùn)行狀態(tài)的復(fù)合絕緣子進(jìn)行憎水性檢測(cè)。憎水性測(cè)量的方法主要接觸角法、噴水分級(jí)法、憎水性指示函數(shù)法。接觸角法的測(cè)量精度最高，但只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，不適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。噴水分級(jí)法的操作快速、簡(jiǎn)單，也不適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。憎水性指示函數(shù)法是近幾年的研究熱點(diǎn)，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來(lái)判斷復(fù)合絕緣子憎水性，現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)單，后期處理復(fù)雜，目前還處于研究階段。綜上所述，現(xiàn)有的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法大多只適合在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，不適合現(xiàn)場(chǎng)帶電檢測(cè)，復(fù)合絕緣子的憎水性檢測(cè)缺乏合適的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法及裝置。
有關(guān)這方面的文獻(xiàn)報(bào)道例如申請(qǐng)?zhí)枮?00520006400. X的名為液晶圖形顯示高壓輸電線路復(fù)合絕緣子帶電檢測(cè)儀的實(shí)用新型專(zhuān)利，公開(kāi)了一種帶電檢測(cè)高壓輸電線路復(fù)合絕緣子缺陷的裝置，能夠識(shí)別帶電復(fù)合絕緣子的導(dǎo)通性缺陷、內(nèi)部脫空和復(fù)合絕緣子串中的低零值絕緣。然而，上述專(zhuān)利并沒(méi)有涉及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)復(fù)合絕緣子的憎水性的檢測(cè)方法。
有鑒于此，有必要提供一種基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，可以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)復(fù)合絕緣子的憎水性，不必拆卸復(fù)合絕緣子
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)的方法，可用于檢測(cè)線路中復(fù)合絕緣子的憎水性能，若憎水性喪失，則應(yīng)及時(shí)更換復(fù)合絕緣子。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟1)獲取噴水前復(fù)合絕緣子的高光譜影像用高光譜成像儀對(duì)噴水前原始的復(fù)合絕緣子成像，獲取噴水前復(fù)合絕緣子的高光譜影像；2)噴水利用飛行器對(duì)復(fù)合絕緣子進(jìn)行噴水；3)獲取噴水后復(fù)合絕緣子的高光譜影像用高光譜成像儀對(duì)噴水后的復(fù)合絕緣子成像，獲取噴水后復(fù)合絕緣子的高光譜影像；4)提取水珠、水跡的光譜特征其步驟包括預(yù)處理、變化檢測(cè)、邊緣提取、提取特征；5)判定憎水性等級(jí)選取標(biāo)準(zhǔn)憎水性分類(lèi)等級(jí)HClI級(jí)的復(fù)合絕緣子，提取標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)的水珠、水跡的特征，獲得HClI級(jí)對(duì)應(yīng)的光譜特征分級(jí)，依據(jù)光譜特征的標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)對(duì)目標(biāo)復(fù)合絕緣子的水珠、水跡特征進(jìn)行分類(lèi)，目標(biāo)復(fù)合絕緣子的憎水性等級(jí)屬于與其水珠、水跡特征最相似的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，從而判定目標(biāo)復(fù)合絕緣子的憎水性等級(jí)。
如上所述的基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，其特征在于，步驟4)中預(yù)處理包括分別對(duì)噴水前的復(fù)合絕緣子高光譜影像和噴水后的復(fù)合絕緣子高光譜影像進(jìn)行預(yù)處理，包括幾何校正、濾波去噪、輻射校正。
如上所述的基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，其特征在于，步驟4)中變化檢測(cè)是利用噴水前后影像上不同的光譜特性進(jìn)行變化檢測(cè)，比較噴水前后復(fù)合絕緣子同一位置傘群的光譜曲線，確定有水無(wú)水情況下，光譜曲線差異最大的波段，將該波段噴水前后的影像進(jìn)行差值計(jì)算，生成灰度圖。
如上所述的基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，其特征在于，步驟4)中邊緣提取的方法是對(duì)灰度圖用Carmy算子進(jìn)行邊緣提取，用高斯濾波器平滑，使用4個(gè)掩膜檢測(cè)水平、垂直以及對(duì)角線方向的邊緣，生成影像中每個(gè)點(diǎn)亮度梯度圖以及亮度梯度的方向，對(duì)梯度幅值進(jìn)行非極大值抑制，用雙閾值算法檢測(cè)和連接邊緣。
本發(fā)明的有益效果是通常的憎水性測(cè)量法都只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，本發(fā)明可現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)復(fù)合絕緣子的憎水性，不必拆卸復(fù)合絕緣子；復(fù)合絕緣子的憎水性分級(jí)由計(jì)算機(jī)判定而不是人，減少了主觀性帶來(lái)的誤差。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法的技術(shù)路線圖。
圖2為圖1中獲取噴水前復(fù)合絕緣子高光譜影像的實(shí)施框圖。
圖3為圖1中獲取噴水后復(fù)合絕緣子高光譜影像的實(shí)施框圖。
圖4為圖1中提取水珠、水跡光譜特征的方法框圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例的基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法憎水性等級(jí)判定流程圖。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請(qǐng)所列權(quán)利要求書(shū)限定范圍之內(nèi)。
附圖中的標(biāo)記說(shuō)明1-獲取噴水前的高光譜影像，2-獲取噴水后的高光譜影像， 3-提取水珠、水跡特征，4-判定憎水性等級(jí)，1. 1-復(fù)合絕緣子，1. 2-高光譜成像儀，1. 3-噴水前的復(fù)合絕緣子高光譜影像，2. 1-飛行器，2. 2-噴水后復(fù)合絕緣子的高光譜影像， 3. 1-預(yù)處理，3. 2-變化檢測(cè)，3. 3-邊緣提取，3. 4-提取特征，4. 1-目標(biāo)復(fù)合絕緣子水珠、水跡的特征，4. 2-標(biāo)準(zhǔn)憎水性分類(lèi)等級(jí)HCf 7級(jí)的復(fù)合絕緣子，4. 3-提取標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)的水珠、水跡的特征，4. 4-Η0Γ7級(jí)對(duì)應(yīng)的光譜特征分級(jí)，4. 5-分類(lèi)，4. 6-判定目標(biāo)復(fù)合絕緣子的憎水性等級(jí)。
本發(fā)明的工作原理水在憎水性等級(jí)不同的復(fù)合絕緣子表面會(huì)呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，在憎水性能好的復(fù)合絕緣子表面，水珠的輪廓清晰；在憎水性能差的復(fù)合絕緣子表面， 水珠形狀不規(guī)則，輪廓模糊，或連成一片。用普通相機(jī)獲取復(fù)合絕緣子影像時(shí)，將有水珠的影像再輸入計(jì)算機(jī)時(shí)，由于設(shè)備、人為等因素影響，圖像質(zhì)量都不高。水珠透明性高，普通相機(jī)拍攝出來(lái)的影像上水珠可能跟復(fù)合絕緣子背景的灰度差較小，而且水珠對(duì)光的一側(cè)會(huì)相對(duì)模糊，導(dǎo)致達(dá)不到很好的水珠識(shí)別效果。高光譜成像儀獲取的是復(fù)合絕緣子表面的光譜信息，水和有機(jī)材料的光譜反射率不同，因此，復(fù)合絕緣子表面有水和沒(méi)水兩種狀態(tài)的輻射信息不同，可以用高光譜影像分析復(fù)合絕緣子表面的水跡情況。同時(shí)，復(fù)合絕緣子表面水的分布情況在高光譜影像上可以顯示出來(lái)，根據(jù)紋理特征判斷水珠、水跡的分布情況，從而確定復(fù)合絕緣子的憎水性等級(jí)。
圖1為本發(fā)明的技術(shù)流程圖，首先要用高光譜成像儀對(duì)噴水前原始的復(fù)合絕緣子成像，獲取噴水前的影像1，噴水，迅速獲取噴水后的影像2，然后提取水珠、水跡的光譜特征3，最后與標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)比較確定原復(fù)合絕緣子的憎水性等級(jí)。
本發(fā)明提供的基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)技術(shù)，首先用高光譜成像儀直接對(duì)復(fù)合絕緣子成像，獲取未噴水復(fù)合絕緣子的高光譜影像。然后獲取噴水后復(fù)合絕緣子高光譜影像，實(shí)施框圖如圖3所示。利用飛行器2. 1對(duì)復(fù)合絕緣子1. 1進(jìn)行噴水后，迅速用高光譜成像儀1. 2對(duì)噴水后的復(fù)合絕緣子成像。在此過(guò)程中，需保證噴水前后高光譜成像儀、復(fù)合絕緣子的位置不變。
圖4為圖1中提取水珠、水跡光譜特征的方法。分別對(duì)噴水前的復(fù)合絕緣子高光譜影像1. 3和噴水后的復(fù)合絕緣子高光譜影像2. 2進(jìn)行預(yù)處理，包括幾何校正、去噪、輻射校正。然后，利用噴水前后影像上不同的光譜特性進(jìn)行變化檢測(cè)3. 2，比較噴水前后復(fù)合絕緣子同一位置傘群的光譜曲線，確定有水無(wú)水情況下，光譜曲線差異最大的波段；將該波段噴水前后的影像進(jìn)行差值計(jì)算，生成灰度圖。接著，對(duì)灰度圖用Carmy算子進(jìn)行邊緣提取3. 3， 用高斯濾波器平滑，使用4個(gè)掩膜檢測(cè)水平、垂直以及對(duì)角線方向的邊緣，生成影像中每個(gè)點(diǎn)亮度梯度圖以及亮度梯度的方向；對(duì)梯度幅值進(jìn)行非極大值抑制，用雙閾值算法檢測(cè)和連接邊緣。最后，提取水珠、水跡的特征3. 4，本發(fā)明采用現(xiàn)有形狀因子法計(jì)算水珠的形狀信息，形狀因子如下式所示
權(quán)利要求
1.一種基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟1)獲取噴水前復(fù)合絕緣子的高光譜影像用高光譜成像儀對(duì)噴水前原始的復(fù)合絕緣子成像，獲取噴水前復(fù)合絕緣子的高光譜影像；2)噴水利用飛行器對(duì)復(fù)合絕緣子進(jìn)行噴水；3)獲取噴水后復(fù)合絕緣子的高光譜影像用高光譜成像儀對(duì)噴水后的復(fù)合絕緣子成像，獲取噴水后復(fù)合絕緣子的高光譜影像；4)提取水珠、水跡的光譜特征其步驟包括預(yù)處理、變化檢測(cè)、邊緣提取、提取特征；5)判定憎水性等級(jí)選取標(biāo)準(zhǔn)憎水性分類(lèi)等級(jí)HClI級(jí)的復(fù)合絕緣子，提取標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)的水珠、水跡的特征，獲得HClI級(jí)對(duì)應(yīng)的光譜特征分級(jí)，依據(jù)光譜特征的標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)對(duì)目標(biāo)復(fù)合絕緣子的水珠、水跡特征進(jìn)行分類(lèi)，目標(biāo)復(fù)合絕緣子的憎水性等級(jí)屬于與其水珠、水跡特征最相似的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，從而判定目標(biāo)復(fù)合絕緣子的憎水性等級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，其特征在于，步驟4)中預(yù)處理包括分別對(duì)噴水前的復(fù)合絕緣子高光譜影像和噴水后的復(fù)合絕緣子高光譜影像進(jìn)行預(yù)處理，包括幾何校正、濾波去噪、輻射校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，其特征在于，步驟4)中變化檢測(cè)是利用噴水前后影像上不同的光譜特性進(jìn)行變化檢測(cè)，比較噴水前后復(fù)合絕緣子同一位置傘群的光譜曲線，確定有水無(wú)水情況下，光譜曲線差異最大的波段，將該波段噴水前后的影像進(jìn)行差值計(jì)算，生成灰度圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，其特征在于，步驟4)中邊緣提取的方法是對(duì)灰度圖用Carmy算子進(jìn)行邊緣提取，用高斯濾波器平滑，使用 4個(gè)掩膜檢測(cè)水平、垂直以及對(duì)角線方向的邊緣，生成影像中每個(gè)點(diǎn)亮度梯度圖以及亮度梯度的方向，對(duì)梯度幅值進(jìn)行非極大值抑制，用雙閾值算法檢測(cè)和連接邊緣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于高光譜的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)方法，首先用高光譜成像儀對(duì)噴水前原始的復(fù)合絕緣子成像，獲取噴水前的影像，用飛行器噴水，迅速獲取噴水后的影像，然后提取水珠、水跡的光譜特征，最后與標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)比較確定原復(fù)合絕緣子的憎水性等級(jí)。本發(fā)明可現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)復(fù)合絕緣子的憎水性，不必拆卸復(fù)合絕緣子；復(fù)合絕緣子的憎水性分級(jí)由計(jì)算機(jī)判定而不是人，減少了主觀性帶來(lái)的誤差。
文檔編號(hào)G01N13/00GK102519846SQ20111041958
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者付晶, 胡霽, 邵瑰瑋, 閔絢 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院