故障绝缘子紫外图像诊断方法及其影响因素研究

发布时间：2020-10-21 15:33

　　 紫外成像技术目前已广泛应用于故障绝缘子的放电检测中。针对传统紫外成像法以“光子数”量化放电强度的不足,本文提出了一种故障绝缘子的紫外图像诊断方法,并对紫外成像检测的影响因素进行了实验研究与分析。首先结合汤逊放电理论与流注放电理论,分析了绝缘子电晕放电原理,并对绝缘子的污闪放电原理与过程进行了探讨,论证了对污秽绝缘子进行紫外成像检测的必要性。分析了日盲型紫外成像设备的工作与成像原理,从理论上验证了通过紫外成像法检测故障绝缘子放电的有效性。分析了绝缘子紫外检测图像的噪声退化与复原模型。以NSE、MSE、SNR、PSNR作为去噪效果的客观评价标准,通过自适应中值滤波算法实现了较为理想的去噪效果。通过Gamma校正实现了绝缘子紫外图像的强化,选择合适的校正系数对紫外检测图像进行增强,在保证图像背景辨识度的同时,使得紫外光斑区域更为明显与突出,有利于放电区域的有效辨识与判别。提出了一种故障绝缘子放电强度的图像参数量化方法,首先通过Otsu法进行图像的阈值分割,其后进行数学形态学的二值开运算,最后通过Canny边缘检测算子实现紫外光斑的边缘检测与轮廓提取,并计算出光斑面积、周长,以及等效直径等图像参数,作为绝缘子放电强度的特征参数和量化标准。最后结合本文提出的紫外图像诊断方法进行了人工污闪实验与分析。实验结果表明环境湿度的影响并非恒定,而是随着湿度上升从削弱放电转为增强放电,相对较高的环境湿度会在增强放电强度的同时削弱紫外成像仪接受到的紫外信号,从而造成检测误差。随着检测距离增加,检测到的紫外信号呈指数减少,在实际应用中应在保证安全的前提下,尽量接近检测对象以提升精确性。检测角度对于紫外成像检测并没有明显影响,误差可以忽略不计。检测到的光斑面积随着紫外成像仪增益的提升而增大,过高的增益会造成较大误差,故应将增益设定在合理范围以内,以保证检测精度。通过实验分析了环境因素对紫外成像检测绝缘子放电可能造成的影响,针对用于工程实际的放电检测给出了可行的建议。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM216
【部分图文】：

山东大学硕士学位论文??气压、短气隙的条件下，即￣?＜?２６．６６?ｋｐａ?．ｃｍ?（ｍｍＨｇ２００．?ｃｍ）。??上述过程可以用图２－丨进行表示，当满足上文所述的自持放电条件时，就会??进入图中右侧部分所表示的闭环自持状态，从而放电过程可以自己维持下去，不??再依靠外界电离因子的作用１５８］。??

?？??积污?Ｐ?受潮?＋干区形成一—??图２－１污秽绝缘子沿面放电发展过程??２．３日盲紫外成像检测原理??故障绝缘子在放电过程伴随着光信号的辐射，紫外成像法主要利用成像设备??内部的紫外光信号传感器捕捉其辐射的光信号，从而实现绝缘子的放电检测。??光谱分析表明电晕、电弧等放电现象皆会辐射波长范围在２３０ｎｍ？４０５ｎｍ内??的紫外光，紫外成像设备可以通过检测紫外光信号判断是否有放电现象的产生。??但是太阳光中也有紫外辐射，当在日间检测通过紫外成像法进行放电检测时，来??自太阳辐射的紫外光信号会对其造成极大干扰，影响检测的准确性。而日盲型紫??外成像仪能够很好地克服太阳辐射的干扰，“日盲”波段指的是紫外光范围内，??？段相对较窄的光谱，其波长在２４０ｎｍ？２８０ｎｍ，如图２－２所示。在该波段内，由??Ｐ大气微粒的散射作用与地球表面臭氧层的吸收作丨丨〗

山东大学硕士学位论文??日盲型紫外成像设别的基本工作原理如图２－３所示。来自检测对象的不同波??段的光信号辐射至紫外成像仪，经过分光镜分为两部分，分别进入两条通道。其??中，可见光信号表征着被测设备及其背景图像信息，经过可见光镜头处理后达到??ＣＣＤ相机表面，并转换为数字图像。在紫外通道内，用来检测及表征放电的紫??外光信号经过日盲紫外滤镜筛选出２４０ｎｍ？２８０ｎｍ的日盲波段。由于高压设备外??绝缘放电辐射出的日盲波段紫外光信号强度很弱，为１〇＿５？１（Ｔ６数量级，首先通过??紫外光电阴极，将紫外光信号转换为电子图像，然后对图像进行增益放大，其后??通过ＩＣＣＤ相机采集成像。在两个通道内分别成像后，最后利用图像融合算法将??两个通道内的图像信号实现叠加处理，从而能够便捷地在最终输出影像中观察放??电发生的具体位置。??
【参考文献】

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本文编号：2850302