一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法，它包括監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控管理中心，監(jiān)控系統(tǒng)包括多個(gè)設(shè)置于的電氣元部件附近的紅外熱像儀、視頻編碼器與視頻服務(wù)器，其中，紅外熱像儀通過(guò)視頻編碼器與視頻服務(wù)器相連，視頻服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控管理中心的連接；本發(fā)明中通過(guò)紅外熱像儀探測(cè)圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)視頻編碼模塊對(duì)圖像信息進(jìn)行視頻編碼，再運(yùn)用視頻服務(wù)器將視頻信號(hào)傳送至監(jiān)控管理中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣元部件的故障檢測(cè)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣元部件故障的自動(dòng)、實(shí)時(shí)的檢測(cè)與定位。
【專利說(shuō)明】一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種基于紅外熱成像技 術(shù)的一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力電氣設(shè)備檢修是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò) 大，電力系統(tǒng)逐步向智能化、高電壓的方向發(fā)展，電氣設(shè)備不斷增多，設(shè)備結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù) 雜，檢修工作量也日益加重；同時(shí)，電氣元部件的絕緣、老化和損壞是一個(gè)較為漫長(zhǎng)且持續(xù) 的過(guò)程，換言之，其屬于一種潛在的隱患故障，并不會(huì)在短時(shí)間發(fā)作，而一旦發(fā)作造成的影 響也是非常大的。若是仍然采用傳統(tǒng)的檢修模式，則很難確所有的電氣設(shè)備都安全、穩(wěn)定、 可靠運(yùn)行。為此，實(shí)施電氣設(shè)備狀態(tài)檢修已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，這對(duì)于確保電力系統(tǒng)的正 常運(yùn)行具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 隨著電氣設(shè)備檢修技術(shù)的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)的電力電氣設(shè)備的檢修基本已由事后維 修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防性檢修。預(yù)防性檢修在防止和減少設(shè)備事故方面發(fā)揮著一定的積極作用，但 是這種檢修方式也存在一些不足，如及時(shí)性差、主動(dòng)性差、工作效率偏低、檢修成本高、限制 條件多等問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可對(duì)電氣元部件故障情況進(jìn)行 持續(xù)、實(shí)時(shí)的判斷的一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的： 一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控管理中心，所述監(jiān)控系 統(tǒng)包括多個(gè)設(shè)置于電氣元部件附近的紅外熱像儀、視頻編碼器與視頻服務(wù)器，其中，紅外熱 像儀通過(guò)視頻編碼器與視頻服務(wù)器相連，視頻服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控管理中心的連 接。
[0006] 所述的紅外熱像儀包括探測(cè)器、讀出電路、圖像處理芯片和外部存儲(chǔ)器，其中，圖 像處理芯片通過(guò)控制接口與讀出電路連接，外部存儲(chǔ)器通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與圖像處理芯片 連接，圖像處理芯片通過(guò)電源接口與供電系統(tǒng)連接，圖像處理芯片通過(guò)視頻接口與視頻服 務(wù)器連接，讀出電路與探測(cè)器相連。
[0007] 所述圖像處理芯片中包括非均勻校正模塊、盲元校正模塊、圖像濾波去噪模塊、圖 像細(xì)節(jié)增強(qiáng)模塊、偽彩變換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、低噪聲電源模塊和接口時(shí)序控制模塊； 所述非均勻校正模塊，通過(guò)兩點(diǎn)法與二元非線性校正法對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行校正，得到 校正后的圖像； 所述盲元校正模塊，通過(guò)采用盲元補(bǔ)償算法，根據(jù)相鄰像素或前后幀圖像的響應(yīng)相關(guān) 性對(duì)盲元位置的信息進(jìn)行預(yù)測(cè)和替代； 所述圖像濾波去噪模塊，通過(guò)快速中值濾波和帶閾值的均值濾波對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行去 噪處理，得到去噪后的圖像； 所述圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)模塊，通過(guò)采用雙閾值映射、雙閾值自適應(yīng)增強(qiáng)算法和邊緣增強(qiáng)算 法，對(duì)原始圖像的直方圖進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的增強(qiáng)功能； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，通過(guò)采用流水線ADC的設(shè)計(jì)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大陣列的模擬輸出高速模 數(shù)轉(zhuǎn)換； 所述低噪聲電源模塊，通過(guò)采用集成Boost控制電路，為探測(cè)器提供較高偏置電壓，實(shí) 現(xiàn)紅外探測(cè)器的1?響應(yīng)率； 所述接口時(shí)序控制模塊，通過(guò)采用計(jì)數(shù)分頻的方法正確產(chǎn)生三路時(shí)序信號(hào)。
[0008] 所述紅外熱像儀通過(guò)晶圓級(jí)多組件封裝技術(shù)進(jìn)行封裝。
[0009] -種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)方法，包括如下步驟： 51. 將監(jiān)控系統(tǒng)中的多個(gè)紅外熱像儀、視頻編碼器與視頻服務(wù)器分別安裝在電氣元部 件的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)上； 52. 紅外熱像儀對(duì)視野范圍內(nèi)電氣元部件探測(cè)成像并對(duì)圖像進(jìn)行處理，將處理后的圖 像信息傳送至視頻編碼模塊； 53. 視頻編碼模塊對(duì)接收到的圖像信息進(jìn)行視頻編碼，得到高質(zhì)量的視頻信號(hào)，通過(guò)標(biāo) 準(zhǔn)視頻接口輸出到視頻服務(wù)器上； 54. 視頻服務(wù)器通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將視頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理中心。
[0010] 所述紅外熱像儀對(duì)圖像進(jìn)行處理的方法，包含如下步驟： 521. 圖像處理芯片為探測(cè)器提供所需要的各種控制時(shí)序信號(hào)、電源和偏壓； 522. 探測(cè)器對(duì)視野范圍內(nèi)的電氣元部件探測(cè)成像，并將圖像數(shù)據(jù)傳給圖像處理芯 片； 523. 圖像處理芯片對(duì)采集到的電氣元部件的紅外熱圖像進(jìn)行包括非均勻校正、盲元 校正、圖像濾波去噪、圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)、偽彩變換的功能處理； 524. 圖像處理芯片對(duì)處理后的紅熱外圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 525. 圖像處理芯片將處理后的圖像信息經(jīng)視頻接口傳送至視頻編碼模塊。
[0011] 所述圖像處理芯片，通過(guò)采用計(jì)數(shù)分頻的方法實(shí)現(xiàn)正確產(chǎn)生三路時(shí)序信號(hào)，以及 通過(guò)采用集成Boost控制電路，為探測(cè)器提供較高偏置電壓，實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)器的高響應(yīng)率； 所述非均勻校正，通過(guò)兩點(diǎn)法與二元非線性校正法實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外熱圖像的校正，得到校 正后的圖像； 所述盲元校正，通過(guò)采用盲元補(bǔ)償算法，根據(jù)相鄰像素或前后幀圖像的響應(yīng)相關(guān)性對(duì) 盲元位置的信息進(jìn)行預(yù)測(cè)和替代； 所述圖像濾波去噪，通過(guò)快速中值濾波和帶閾值的均值濾波實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外熱圖像的去噪 處理，得到去噪后圖像； 所述圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)，通過(guò)采用雙閾值映射、雙閾值自適應(yīng)增強(qiáng)算法和邊緣增強(qiáng)算法，對(duì) 原始圖像的直方圖進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的增強(qiáng)功能； 所述圖像處理芯片，采用流水線ADC的設(shè)計(jì)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大陣列的模擬輸出高速模數(shù)轉(zhuǎn) 換。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：電氣元部件出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)造成接觸電阻增加，致使電氣元 部件溫度升高，出現(xiàn)熱異常現(xiàn)象，通過(guò)采集電氣元部件的紅外熱圖像，可對(duì)電氣元部件故障 情況進(jìn)行快速診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)元部件的異常情況，掌握潛存故障的位置和嚴(yán)重程度，根據(jù)需 要，安排維修，消除隱患，成本低，可靠性高，分辨率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，不受光源強(qiáng)弱 影響，可實(shí)現(xiàn)持續(xù)性和連續(xù)性檢測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為紅外熱像儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于 以下所述。
[0015] 如圖1所示，一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控管理 中心，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括多個(gè)設(shè)置于電氣元部件附近的紅外熱像儀、視頻編碼器與視頻服 務(wù)器，其中，紅外熱像儀通過(guò)視頻編碼器與視頻服務(wù)器相連，視頻服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與監(jiān) 控管理中心的連接； 如圖2所示，紅外熱像儀包括探測(cè)器、讀出電路、圖像處理芯片和外部存儲(chǔ)器，其中，圖 像處理芯片通過(guò)控制接口與讀出電路連接，外部存儲(chǔ)器通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與圖像處理芯片 連接，圖像處理芯片通過(guò)電源接口與供電系統(tǒng)連接，圖像處理芯片通過(guò)視頻接口與視頻服 務(wù)器連接，讀出電路與探測(cè)器相連； 所述圖像處理芯片中包括非均勻校正模塊、盲元校正模塊、圖像濾波去噪模塊、圖像細(xì) 節(jié)增強(qiáng)模塊、偽彩變換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、低噪聲電源模塊和接口時(shí)序控制模塊；所述非 均勻校正模塊，通過(guò)兩點(diǎn)法與二元非線性校正法對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行校正，得到校正后的圖 像； 所述盲元校正模塊，通過(guò)采用盲元補(bǔ)償算法，根據(jù)相鄰像素或前后幀圖像的響應(yīng)相關(guān) 性對(duì)盲元位置的信息進(jìn)行預(yù)測(cè)和替代；所述圖像濾波去噪模塊，通過(guò)快速中值濾波和帶閾 值的均值濾波對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行去噪處理，得到去噪后圖像；所述圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)模塊，通過(guò) 采用雙閾值映射、雙閾值自適應(yīng)增強(qiáng)算法和邊緣增強(qiáng)算法，對(duì)原始圖像的直方圖進(jìn)行處理， 實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的增強(qiáng)功能；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，通過(guò)采用流水線ADC的設(shè)計(jì)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大陣列 的模擬輸出高速模數(shù)轉(zhuǎn)換；所述低噪聲電源模塊，通過(guò)采用集成Boost控制電路，為探測(cè)器 提供較高偏置電壓，實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)器的高響應(yīng)率；所述接口時(shí)序控制模塊，通過(guò)采用計(jì)數(shù)分 頻的方法正確廣生二路時(shí)序?目號(hào)。
[0016] 如圖3所示，一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)方法，包括如下步驟： 51. 將監(jiān)控系統(tǒng)中的多個(gè)紅外熱像儀、視頻編碼器與視頻服務(wù)器分別安裝在電氣元部 件周圍的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)上； 52. 紅外熱像儀對(duì)視野范圍內(nèi)電氣元部件探測(cè)成像并對(duì)圖像進(jìn)行處理，將處理后的圖 像信息傳送至視頻編碼模塊； 53. 視頻編碼模塊對(duì)接收到的圖像信息進(jìn)行視頻編碼，得到高質(zhì)量的視頻信號(hào)，通過(guò)標(biāo) 準(zhǔn)視頻接口輸出到視頻服務(wù)器上； S4.視頻服務(wù)器通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將視頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理中心。
[0017] 所述紅外熱像儀對(duì)圖像進(jìn)行處理的方法，包含如下步驟： 521. 圖像處理芯片為探測(cè)器提供所需要的各種控制時(shí)序信號(hào)、電源和偏壓； 522. 探測(cè)器對(duì)視野范圍內(nèi)的電氣元部件探測(cè)成像，并將圖像數(shù)據(jù)傳給圖像處理芯 片； 523. 圖像處理芯片對(duì)采集到的紅外熱圖像進(jìn)行包括非均勻校正、盲元校正、圖像濾波 去噪、圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)、偽彩變換的功能處理； 524. 圖像處理芯片對(duì)處理后的紅熱外圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 525. 圖像處理芯片將處理后的圖像信息經(jīng)視頻接口傳送至視頻編碼模塊。
[0018] 本實(shí)施例中，所述紅外熱像儀通過(guò)晶圓級(jí)多組件封裝技術(shù)進(jìn)行封裝。
【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控管理中 心，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括多個(gè)設(shè)置于電氣元部件附近的紅外熱像儀、視頻編碼器與視頻服務(wù) 器，其中，紅外熱像儀通過(guò)視頻編碼器與視頻服務(wù)器相連，視頻服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控 管理中心的連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述 的紅外熱像儀包括探測(cè)器、讀出電路、圖像處理芯片和外部存儲(chǔ)器；其中，圖像處理芯片通 過(guò)控制接口與讀出電路連接，外部存儲(chǔ)器通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與圖像處理芯片連接，圖像處 理芯片通過(guò)電源接口與供電系統(tǒng)連接，圖像處理芯片通過(guò)視頻接口與視頻服務(wù)器連接，讀 出電路與探測(cè)器相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述 圖像處理芯片中包括非均勻校正模塊、盲元校正模塊、圖像濾波去噪模塊、圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)模 塊、偽彩變換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、低噪聲電源模塊和接口時(shí)序控制模塊； 所述非均勻校正模塊，通過(guò)兩點(diǎn)法與二元非線性校正法對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行校正，得到 校正后的圖像； 所述盲元校正模塊，通過(guò)采用盲元補(bǔ)償算法，根據(jù)相鄰像素、前后幀圖像的響應(yīng)相關(guān)性 對(duì)盲元位置的信息進(jìn)行預(yù)測(cè)和替代； 所述圖像濾波去噪模塊，通過(guò)快速中值濾波和帶閾值的均值濾波對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行去 噪處理，得到去噪后圖像； 所述圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)模塊，通過(guò)采用雙閾值映射、雙閾值自適應(yīng)增強(qiáng)算法和邊緣增強(qiáng)算 法，對(duì)原始圖像的直方圖進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的增強(qiáng)功能； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，通過(guò)采用流水線ADC的設(shè)計(jì)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大陣列的模擬輸出高速模 數(shù)轉(zhuǎn)換； 所述低噪聲電源模塊，通過(guò)采用集成Boost控制電路，為探測(cè)器提供較高偏置電壓，實(shí) 現(xiàn)紅外探測(cè)器的1?響應(yīng)率； 所述接口時(shí)序控制模塊，通過(guò)采用計(jì)數(shù)分頻的方法正確產(chǎn)生三路時(shí)序信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述 紅外熱像儀通過(guò)晶圓級(jí)多組件封裝技術(shù)進(jìn)行封裝。
5. -種電力系統(tǒng)電氣元部件故障檢測(cè)方法，其特征在于：包括如下步驟：
51. 將監(jiān)控系統(tǒng)中的多個(gè)紅外熱像儀、視頻編碼器與視頻服務(wù)器分別安裝在電氣元部 件附近的測(cè)量點(diǎn)上；
52. 紅外熱像儀對(duì)視野范圍內(nèi)電力元部件探測(cè)成像并對(duì)圖像進(jìn)行處理，將處理后的圖 像信息傳送至視頻編碼模塊；
53. 視頻編碼模塊對(duì)接收到的圖像信息進(jìn)行視頻編碼，得到高質(zhì)量的視頻信號(hào)，通過(guò)標(biāo) 準(zhǔn)視頻接口輸出到視頻服務(wù)器上；
54. 視頻服務(wù)器通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將視頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理中心。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力系統(tǒng)電氣兀部件故障檢測(cè)方法，其特征在于：所述 紅外熱像儀對(duì)圖像進(jìn)行處理的方法，包含如下步驟：
521. 圖像處理芯片為探測(cè)器提供所需要的各種控制時(shí)序信號(hào)、電源和偏壓；
522. 探測(cè)器對(duì)視野范圍內(nèi)的電氣元部件探測(cè)成像，并將圖像數(shù)據(jù)傳給圖像處理芯 片；
523. 圖像處理芯片對(duì)采集到的電氣元部件的紅外熱圖像進(jìn)行包括非均勻校正、盲元 校正、圖像濾波去噪、圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)、偽彩變換的功能處理；
524. 圖像處理芯片對(duì)處理后的紅熱外圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；
525. 圖像處理芯片將處理后的圖像信息經(jīng)視頻接口傳送至視頻編碼模塊； 所述圖像處理芯片，通過(guò)采用計(jì)數(shù)分頻的方法實(shí)現(xiàn)正確產(chǎn)生三路時(shí)序信號(hào)，以及通過(guò) 采用集成Boost控制電路，為探測(cè)器提供較高偏置電壓，實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)器的高響應(yīng)率； 所述非均勻校正，通過(guò)兩點(diǎn)法與二元非線性校正法實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外熱圖像的校正，得到校 正后的圖像； 所述盲元校正，通過(guò)采用盲元補(bǔ)償算法，根據(jù)相鄰像素、前后幀圖像的響應(yīng)相關(guān)性對(duì)盲 元位置的信息進(jìn)行預(yù)測(cè)和替代； 所述圖像濾波去噪，通過(guò)快速中值濾波和帶閾值的均值濾波實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外熱圖像的去噪 處理，得到去噪后圖像； 所述圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)，通過(guò)采用雙閾值映射、雙閾值自適應(yīng)增強(qiáng)算法和邊緣增強(qiáng)算法，對(duì) 原始圖像的直方圖進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的增強(qiáng)功能； 所述圖像處理芯片，采用流水線ADC的設(shè)計(jì)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大陣列的模擬輸出高速模數(shù)轉(zhuǎn) 換。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104104920SQ201410354994
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】曾衡東, 吳海寧, 殷剛 申請(qǐng)人:成都市晶林科技有限公司