[发明专利]高压绝缘子表面电晕放电强度测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可在不接触绝缘子本体的情况下检测出其电晕放电强度的方法，属于测试技术领域。

背景技术

高压绝缘子的表面电晕放电可加速伞裙和护套的老化速度，分析绝缘子表面电晕放电的强度有助于了解设备的运行状态，准确评估放电的危害性和发展阶段，同时也是实现闪络预警的前提。

目前，国内外对绝缘子放电强度的检测方法主要有如下几种：

一、脉冲电流法。所述方法目前应用较广泛，但属于接触式检测方法，在工程应用中存在一定不足：①需现场安装电流传感器，且需对绝缘子的结构做一定的改动，劳动强度大并具有一定的危险性；②放电多发生于高压侧，而电流传感器则安装于低压侧，绝缘子串长可达几米甚至十多米，高压侧的放电信号传播到低压侧的过程中存在很大的衰减，导致传感器难以检测到较弱的放电；③变电站和输电线路绝缘子数量非常庞大，若每一串绝缘都安装检测系统将会导致成本太高、安装和维护工作量过大的问题；④脉冲电流法难以定位到具体的放电位置。

二、紫外脉冲法。所述方法与成像法检测的都是放电辐射出的紫外光信号，但其输出为相应的脉冲信号，不能对放电进行成像，所述方法在现场难以定位放电位置，当探测器没有正对放电位置时，会存在很大的检测误差。

三、紫外成像法。紫外成像法近几年在电力系统中得到了逐步的推广应用，但紫外成像法在电力系统中的应用时间还比较短，其研究现状如下：

1）目前量化紫外成像检测结果采用了所谓的“光子数”参数，该参数存在如下不足：首先光子数与紫外成像仪的增益、距离之间存在较复杂的非线性关系，难以得到较好的规律曲线，不便于估计放电强度；其次光子数对放电的响应速度慢，不便于反映放电的动态过程。

2）相关的研究是在固定距离和固定增益下研究其紫外参数与放电量之间的关系，在工程实际中检测绝缘子表面的放电时，其观测距离和仪器增益并不固定，而距离和增益对检测结果会造成很大的影响，导致无法对放电强度进行量化分析。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种高压绝缘子表面电晕放电强度测试方法，在不接触绝缘子本体的情况下，准确、高效地检测出其电晕放电强度。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种高压绝缘子表面电晕放电强度测试方法，所述方法利用日盲紫外成像仪在不同仪器增益和观测距离下采集复合绝缘子在不同放电强度时的电晕放电视频信号，然后采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积、视在放电量、观测距离和仪器增益这四者的相关数据，在此基础上采用最小二乘支持向量机回归算法建立放电量强度预测模型，最后利用该模型对高压绝缘子表面电晕放电强度进行测试，具体操作包括以下步骤：

a. 给绝缘子施加50kV工频高压，利用局部放电测试仪测试绝缘子的放电量，保持该电压不变，选择观测距离分别为4.0m、8.0m、16.0m、24.5m、29.6m、33m、41.5m和50m，在上述各观测距离下，依次在紫外成像仪的增益分别为50%、60%、70%和80%的情况下录制复合绝缘子的电晕放电视频信号；

b. 将施加在绝缘子上的工频高压依次增加5kV直至120kV，在各电压点下重复步骤a的测量过程；

c. 对每次录制的电晕放电视频信号，采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积，进而得到放电光斑面积、视在放电量、观测距离和仪器增益这四者的相关数据；

d. 按紫外成像仪增益的不同将上述数据分成四组，依次对每组数据采用最小二乘支持向量机回归算法建立放电量预测模型，得到与四个增益相对应的四个放电量预测模型；

e.选择紫外成像仪的增益为50%或60%或70%或80%录制被测复合绝缘子的电晕放电视频信号，采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积，同时测量观测距离，利用该增益所对应的放电量预测模型确定被测复合绝缘子的电晕放电量。

上述高压绝缘子表面电晕放电强度测试方法，采用视频分析和数字图像处理算法分割出放电光斑区域，获得放电光斑面积的具体方法采用以下步骤：

①从日盲紫外成像仪采集的复合绝缘子电晕放电视频信号中捕捉紫外视频帧，得到一幅彩色数字图像，并将该彩色图像转换为灰度图像；

②对图像中感兴趣的放电区域进行截取，然后采用动态阈值分割算法将灰度图像转换为二值图像，实现光斑区域的分割；

③采用二值数学形态学的腐蚀滤波算法除去放电区域外的噪声点，再采用膨胀算法对图像进行处理，恢复紫外图像的形状和大小；