一種基于紫外成像法下放電強度換算方法
【專利摘要】本發明提供一種基于紫外成像法下放電強度換算方法，通過紫外成像檢測放電模型的設計、視頻分析和數字圖像的處理，綜合考慮測試距離、儀器增益、放電強度與紫外成像圖譜量化數據間的關系，分析各參量及數據得到相應的曲線，提出了相應的換算方法。可有效指導本地區電網輸變電設備典型缺陷紫外成像檢測分析的靈敏度和準確性，并為設備的放電強度提供可靠的測試依據。
【專利說明】—種基于紫外成像法下放電強度換算方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力【技術領域】，特別涉及一種基于紫外成像法下放電強度換算方法。【背景技術】
[0002]超高壓輸電線路和變電站電氣設備多數都處于大氣環境下，長期的電、熱、機械應力作用下不可避免的會出現絕緣劣化、老化甚至損壞的問題，在一定的條件下，設備的表面會出現放電現象，但這種放電一般表現為弱放電，其輻射的光波波長主要分布于紫外波段(200-400nm)，人眼很難直接觀察到。常規的檢測方法，如聲波檢測法和超高頻法都很難準確定位放電點。
[0003]利用紫外成像儀對高壓、超高壓輸變電設備進行檢測，實現高壓導線散股、斷股、外部損傷、高壓設備污染程度、絕緣子劣化等高壓電氣設備絕緣缺陷檢測，在國外已經得到較廣泛的應用；國內近幾年才剛剛開展紫外檢測方面研究，尚處于起步階段。可供參考的相關技術文獻和資料也較少，我國電力系統也尚未制訂相應的規程標準，仍處于技術引進的初級階段，因此限制了紫外檢測技術的現場應用。
[0004]目前，國內電力系統使用的紫外成像儀基本都是從南非CSRI和以色列OFIL公司進口。自2002年8月以來，國內幾個大城市的電力高壓實驗室也開始進行紫外成像儀的應用試驗，并取得初步效果。但目前紫外成像儀在我國電力系統中側重于實際檢測應用，對設備放電形成的原因，紫外成像法能否量化放電，不同缺陷下放電的紫外圖譜特征等問題未開展過系統、全面的研究。
[0005]有鑒于此，本發明提供一種基于紫外成像法下放電強度換算方法，以滿足實際應用需要。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是:為了解決現有技術存在的問題，提供一種基于紫外成像法下放電強度換算方法。
[0007]本發明所采用的技術方案是:一種基于紫外成像法下放電強度換算方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)試驗系統的建立，通過對典型試驗模型的分析、研究，確定典型的放電模型一棒電極和板電極，對棒電極的選材、大小、結構進行設計，建立用于紫外試驗的放電模型；
2)根據步驟I中的建立起來的實驗模型，施加不同的工頻試驗電壓值，通過對紫外成像儀器中檢測增益設置、不同的測試距離下采集到持續的具有特征性的紫外成像視頻，用來進行分析、研究；
3)根據步驟2中檢測采集到的紫外成像視頻，利用視頻分析和數字圖像處理算法提取紫外圖像中的放電光斑區域，利用光斑區域所包含的圖像的像素點的個數來來量化圖像，并定義光斑面積參數，確定其光斑面積，根據相應的數字圖像處理算法，綜合編制圖像處理軟件；4)根據步驟3中繪制的圖像處理軟件，綜合考慮紫外測試距離、儀器增益、放電強度與紫外成像圖譜量化參數之間的關系，分析各參量及數據得到相應的曲線，提出相應的換算方法。
[0008]5)研究電信號與紫外成像信號之間的關系，獲得相關的關系曲線，采用步驟4中所得到的換算方法實現對放電強度的計算。
[0009]如上所述的基于紫外成像法下放電強度換算方法，其特征在于，在步驟2中，所述紫外檢測視頻的獲取，通過對放電模型施加不同的工頻試驗電壓值，調節紫外成像儀器中檢測增益設置、不同的測試距離而獲得。
[0010]如上所述的基于紫外成像法下放電強度換算方法，其特征在于，在步驟2中，同時用以色列產和南非產兩臺紫外成像儀進行放電視頻的獲取，詳細獲取按下述方法進行:南非紫外成像儀的增益依次取:40%，50%，60%，70%，80%，90%和100%，以色列的紫外成像儀的增益分別取值為=80, 100，120，140，160，180，200，220，240，250 ;施加45kV工頻電壓至試驗模型，兩臺儀器分別在距離試品4米、6米、8米、12米、16米、20米、28米處進行紫外成像測試并保存。
[0011]如上所述的基于紫外成像法下放電強度換算方法，其特征在于，在步驟(4)中，最終所得到的換算方法綜合參考了紫外測試距離、儀器的增益及通過紫外成像圖譜量化參數之間的關系，得到相應的曲線，再通過數據擬合，得出放電強度的一種換算方法，具體步驟如下:
(I)光斑面積與距離的關系的擬合分析:光斑面積參數與距離和增益之間有著一定的變化特性，兼顧儀器的探測靈敏度和便于實現對放電的量化分析，在工程中利用光斑面積參數用于放電結果的量化，同時南非的紫外成像儀的增益設置為80%，而以色列的紫外成像儀的增益設置為200 ；
對南非紫外成像儀在增益為80%，以色列的紫外成像儀在增益為200時的光斑面積隨距離的變化特性進行擬合分析；根據數據的變化趨勢，選擇冪函數對散點進行擬合分析，擬合函數表達式如下:
Sd = Afa(4-1)
上式中，3為一常量系數d為觀測距離，4為距離J下所對應的光斑面積值，β為冪函數的指數；為了確定式(4-1)中的j和^值，采用最小二乘曲線擬合法對數據進行擬合分析，為進一步量化曲線的擬合精確程度，計算各擬合曲線的可決系數r，計算式如下:
【權利要求】
1.一種基于紫外成像法下放電強度換算方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)試驗系統的建立，通過對典型試驗模型的分析、研究，確定典型的放電模型一棒電極和板電極，對棒電極的選 材、大小、結構進行設計，建立用于紫外試驗的放電模型； 2)根據步驟I中的建立起來的實驗模型，施加不同的工頻試驗電壓值，通過對紫外成像儀器中檢測增益設置、不同的測試距離下采集到持續的具有特征性的紫外成像視頻，用來進行分析、研究； 3)根據步驟2中檢測采集到的紫外成像視頻，利用視頻分析和數字圖像處理算法提取紫外圖像中的放電光斑區域，利用光斑區域所包含的圖像的像素點的個數來來量化圖像，并定義光斑面積參數，確定其光斑面積，根據相應的數字圖像處理算法，綜合編制圖像處理軟件； 4)根據步驟3中繪制的圖像處理軟件，綜合考慮紫外測試距離、儀器增益、放電強度與紫外成像圖譜量化參數之間的關系，分析各參量及數據得到相應的曲線，提出相應的換算方法； 5)研究電信號與紫外成像信號之間的關系，獲得相關的關系曲線，采用步驟4中所得到的換算方法實現對放電強度的計算。
2.根據權利要求1所述的基于紫外成像法下放電強度換算方法，其特征在于，在步驟2中，所述紫外檢測視頻的獲取，通過對放電模型施加不同的工頻試驗電壓值，調節紫外成像儀器中檢測增益設置、不同的測試距離而獲得。
3.根據權利要求2所述的基于紫外成像法下放電強度換算方法，其特征在于，在步驟2中，同時用以色列產和南非產兩臺紫外成像儀進行放電視頻的獲取，詳細獲取按下述方法進行:南非紫外成像儀的增益依次取:40%，50%，60%，70%，80%，90%和100%，以色列的紫外成像儀的增益分別取值為=80, 100，120，140，160，180，200，220，240，250 ;施加45kV工頻電壓至試驗模型，兩臺儀器分別在距離試品4米、6米、8米、12米、16米、20米、28米處進行紫外成像測試并保存。
4.根據權利要求1所述的基于紫外成像法下放電強度換算方法，其特征在于，在步驟(4)中，最終所得到的換算方法綜合參考了紫外測試距離、儀器的增益及通過紫外成像圖譜量化參數之間的關系，得到相應的曲線，再通過數據擬合，得出放電強度的一種換算方法，具體步驟如下: (I)光斑面積與距離的關系的擬合分析:光斑面積參數與距離和增益之間有著一定的變化特性，兼顧儀器的探測靈敏度和便于實現對放電的量化分析，在工程中利用光斑面積參數用于放電結果的量化，同時南非的紫外成像儀的增益設置為80%，而以色列的紫外成像儀的增益設置為200 ； 對南非紫外成像儀在增益為80%，以色列的紫外成像儀在增益為200時的光斑面積隨距離的變化特性進行擬合分析；根據數據的變化趨勢，選擇冪函數對散點進行擬合分析，擬合函數表達式如下: sd = Ad a(4-1) 上式中，3為一常量系數，i為觀測距離，4為距離i下所對應的光斑面積值，a為冪函數的指數；為了確定式(4-1)中的和《值，采用最小二乘曲線擬合法對數據進行擬合分析，為進一步量化曲線的擬合精確程度，計算各擬合曲線的可決系數r，計算式如下:
【文檔編號】G01R31/12GK103744005SQ201310752601
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】廖鵬, 馮超, 馬麗山, 包正紅, 康鈞, 張海寧, 朱愛珍, 張仲秋, 周瑜, 謝艷麗, 李玉海, 鄧大勇, 王鵬飛, 何艷嬌, 王生杰, 謝彭盛, 王志惠 申請人:國網青海省電力公司電力科學研究院