基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法。其特點(diǎn)是，包括如下步驟：a，首先，利用紫外成像儀對絕緣子外部放電進(jìn)行非接觸式檢測，并形成紫外放電圖像；b，其次，將獲得的紫外放電圖像進(jìn)行灰度處理，將彩色圖片轉(zhuǎn)化為二值灰度圖像；c，然后，對二值灰度圖像進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波，獲得清晰的紫外光斑二值灰度圖譜；d，根據(jù)濾波過后的紫外光斑二值灰度圖譜進(jìn)行不變炬特征參數(shù)提取，提取7個(gè)不變炬特征參數(shù)；e，將7個(gè)不變炬特征參數(shù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行放電類型模式識(shí)別，輸出識(shí)別結(jié)果。經(jīng)過試用證明，本發(fā)明方法利用紫外檢測圖譜進(jìn)行絕緣子外部放電的模式識(shí)別，具有識(shí)別程度高、方法簡單的特點(diǎn)。
【專利說明】基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 絕緣子是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的絕緣設(shè)備，其在線路、變電站中有著大量的 應(yīng)用。絕緣子在運(yùn)行過程中會(huì)由于表面污穢、凝露、毛刺等引發(fā)外部放電，長期的外部放電 會(huì)導(dǎo)致其絕緣性能下降,甚至導(dǎo)致其嚴(yán)重?fù)p壞,導(dǎo)致電網(wǎng)事故的發(fā)生。國內(nèi)電網(wǎng)中發(fā)生了多 起由于絕緣子外部放電引發(fā)的事故，因此加強(qiáng)對絕緣子外部放電的檢測和分析是避免此類 事故的關(guān)鍵。紫外成像檢測是一種近年來發(fā)展起來，并在現(xiàn)場應(yīng)用較多的電氣設(shè)備外部放 電非接觸式檢測方法。目前應(yīng)用較多的是日盲型紫外檢測方法，其具有操作靈活、檢測距離 遠(yuǎn)、非接觸、靈敏度高、響應(yīng)速度快、不受日光干擾等特點(diǎn)，在絕緣子、導(dǎo)線等設(shè)備的外部放 電檢測方面得到了廣泛應(yīng)用。通過對絕緣子進(jìn)行紫外檢測，可以直觀方面的對其是否發(fā)生 外部放電進(jìn)行檢測，由于其使用方便，結(jié)果直觀，在電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛。
[0003] 目前的紫外檢測結(jié)果多以紫外圖片或視頻的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，其能夠給出直觀的 是否發(fā)生放電及放電光子數(shù)的量化數(shù)值，但無法給出進(jìn)一步詳細(xì)的結(jié)果，如該絕緣子發(fā)生 的是表面污穢放電還是表面凝露放電則無法給出，這也限制了對現(xiàn)場檢測結(jié)果的進(jìn)一步分 析。因此，在獲得準(zhǔn)確的紫外檢測基礎(chǔ)上，對其檢測圖像進(jìn)行進(jìn)一步分析，獲得更為詳細(xì)的 檢測結(jié)果，是深入利用該方法，有效分析檢測結(jié)果的基礎(chǔ)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法，能夠準(zhǔn) 確實(shí)現(xiàn)利用紫外圖像處理并提取參數(shù)從而進(jìn)行放電模式的識(shí)別。
[0005] -種基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法，其特別之處在于，包括如下 步驟：
[0006] a，首先，利用紫外成像儀對絕緣子外部放電進(jìn)行非接觸式檢測，并形成紫外放電 圖像；
[0007] b，其次，將獲得的紫外放電圖像進(jìn)行灰度處理，將彩色圖片轉(zhuǎn)化為二值灰度圖 像；
[0008] c，然后，對二值灰度圖像進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波，獲得清晰的紫外光斑二值灰度圖 譜；
[0009] d，根據(jù)濾波過后的紫外光斑二值灰度圖譜進(jìn)行不變炬特征參數(shù)提取，提取7個(gè)不 變炬特征參數(shù)；
[0010] e，將7個(gè)不變炬特征參數(shù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行放電類型模式識(shí)別，輸出識(shí)別結(jié)果。
[0011] 步驟b中在將彩色圖片轉(zhuǎn)化為二值灰度圖片時(shí)，首先將原始圖片數(shù)字化，形成圖 像數(shù)字矩陣，然后將矩陣中的白色區(qū)域賦值為" 1"，其余部分賦值為"〇"，形成二值灰度圖 像。
[0012] 步驟d中在特征參數(shù)提取階段，利用圖像的不變炬特征，提取7個(gè)對圖像平移、縮 放、鏡像和旋轉(zhuǎn)都不敏感的二維不變矩參數(shù)作為特征參數(shù)量。
[0013] 進(jìn)一步的，步驟d具體包括如下步驟：
[0014] 根據(jù)濾波過后的紫外光斑圖譜進(jìn)行不變炬特征參數(shù)提取，提取7個(gè)不變炬特征參 數(shù)；
[0015] 具體的，數(shù)字圖像f(x，y)的二維（p+q)階矩定義為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法，其特征在于，包括如下步驟： a，首先，利用紫外成像儀對絕緣子外部放電進(jìn)行非接觸式檢測，并形成紫外放電圖 像； b，其次，將獲得的紫外放電圖像進(jìn)行灰度處理，將彩色圖片轉(zhuǎn)化為二值灰度圖像； c，然后，對二值灰度圖像進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波，獲得清晰的紫外光斑二值灰度圖譜； d，根據(jù)濾波過后的紫外光斑二值灰度圖譜進(jìn)行不變炬特征參數(shù)提取，提取7個(gè)不變炬 特征參數(shù)； e，將7個(gè)不變炬特征參數(shù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行放電類型模式識(shí)別，輸出識(shí)別結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法，其特征在于： 步驟b中在將彩色圖片轉(zhuǎn)化為二值灰度圖片時(shí)，首先將原始圖片數(shù)字化，形成圖像數(shù)字矩 陣，然后將矩陣中的白色區(qū)域賦值為" 1"，其余部分賦值為"〇"，形成二值灰度圖像。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法，其特征在于： 步驟d中在特征參數(shù)提取階段，利用圖像的不變炬特征，提取7個(gè)對圖像平移、縮放、鏡像和 旋轉(zhuǎn)都不敏感的二維不變矩參數(shù)作為特征參數(shù)量。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法，其特征在于， 步驟d具體包括如下步驟： 根據(jù)濾波過后的紫外光斑圖譜進(jìn)行不變炬特征參數(shù)提取，提取7個(gè)不變炬特征參數(shù)； 具體的，數(shù)字圖像f(x，y)的二維（P+q)階矩定義為：
其中f(x，y)為圖像數(shù)字化之后形成的數(shù)字矩陣，X表征了圖像數(shù)字化之后的每一個(gè)點(diǎn) 的橫坐標(biāo)，y表征了每一個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)；(P，q) = 0, 1，2, --?，求和在圖像的所有空間坐 標(biāo)x，y上進(jìn)行，相應(yīng)的中心矩定義為：
式中m1(l可由式（1)中p = 1，q = 0求得；mQ(l可由式（1)中p = 0, q = 0求得；mQ1可 由式（1)中P = 〇, q = 1求得； 歸一化（P+q)階中心矩定義為：
選擇對7個(gè)對圖像平移、縮放、鏡像和旋轉(zhuǎn)都不敏感的二維不變矩參數(shù)，其計(jì)算公式 為：
5. 如權(quán)利要求1所述的基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法，其特征在于， 步驟d具體包括如下步驟：將7個(gè)不變炬特征參數(shù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行放電類型模式識(shí)別，判 斷放電是否屬于表面污穢放電、表面凝露放電、表面毛刺放電。
6. 如權(quán)利要求5所述的基于紫外圖譜的絕緣子外部放電模式識(shí)別方法，其特征在于， 具體的利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模式識(shí)別的過程為：首先在實(shí)驗(yàn)室中獲得絕緣子典型缺陷外部放 電的紫外圖譜，提取典型缺陷外部放電紫外圖像的不變炬特征算子，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對典型 缺陷特征算子進(jìn)行訓(xùn)練，形成特征數(shù)據(jù)庫，其次對于未知類型的放電紫外圖像，獲得其不變 炬特征算子后，輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行模式識(shí)別，輸出識(shí)別結(jié)果，輸出識(shí)別結(jié)果為污穢放電、凝 露放電或者毛刺放電。
【文檔編號(hào)】G06K9/60GK104331701SQ201410569174
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】丁培, 馬飛越, 王博, 郝金鵬, 田祿, 周秀, 吳旭濤, 徐玉華, 沙偉燕, 李軍浩 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院, 西安交通大學(xué)