[发明专利]绝缘子污秽成分高光谱识别方法

说明书

本发明公开了一种绝缘子污秽成分高光谱识别方法，方法包括以下步骤：绝缘子人工污秽模拟检测；获取不同样品的高光谱图像，选取第一类污秽区域作为感性区域ROI，以感性区域ROI反射率光谱为输入量主成分分析，计算前三主成分的载荷因子，代入样品集光谱，计算得到前三主成分得分并构造得到不同污秽成分的三维分布特征空间；获取待测样品高光谱图像以提取样品表面光谱，分别代入不同污秽成分的主成分得分计算公式，得到待测样品前三主成分得分；分别对待测样品前三主成分得分和三维分布特征空间聚类分析，根据聚类结果实现污秽成分识别。

技术领域

本发明属于电力设备在线监测技术领域，特别是一种绝缘子污秽成分高光谱识别方法。

背景技术

绝缘子在高压输配电线路的机械支撑和电气隔离中起着至关重要的作用，初始状态下绝缘子具有优秀的耐污性能，但由于长期受到自然环境、机械应力的老化作用其耐污性能将显著下降，进而造成污秽闪络，严重危害电网安全。研究表明，污闪电压不仅与污秽程度相关，更与污秽成分有着显著关系，因此实现绝缘子表面污秽成分的有效识别具有重要意义。

现有的污秽成分分析手段均为离线检测，通过人工登上杆塔取下缘子表面污秽样品后在实验室里通过物质分析设备(如XRD，EDS等)进行离子检测，并通过离子配对的方式推测化合物成分，此类方法操作复杂并且丢失了污秽分布关键信息。为了保留污秽分布信息，部分研究人员将绝缘子从运行状态退出后整体带回实验室进行分析，通过提取绝缘子上不同区域的污秽样品进行分析进而保留污秽分布特性，但该类方法由于需要整体取回绝缘子，可操作性不强且运输成本较高，因此通常选取绝缘子样品数量较少，难以反映地域范围内绝缘子污秽状态。

综上所述，现阶段绝缘子污秽成分分析手段开展条件复杂，缺乏应用于实际工况下带电检测的有效手段。基于此现状，本发明提出了一种基于主成分分析和空间聚类的绝缘子污秽成分高光谱识别方法，能够通过高光谱相机进行非接触式污秽状态信息采集，再配合本发明污秽成分识别方法实现污秽成分的带电检测。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种绝缘子污秽成分高光谱识别方法，能够通过高光谱相机进行非接触式污秽状态信息采集，实现污秽成分的高效识别，解决了现阶段绝缘子污秽成分分析手段开展条件复杂，缺乏应用于实际工况下能大范围检测的有效手段的缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种绝缘子污秽成分高光谱识别方法包括以下步骤：

第一步骤中，绝缘子人工污秽模拟检测，其中，以高温硫化硅橡胶片为基底材料，选取污秽成分物质作为检测对象，在基底材料表面定量涂刷污秽成分物质，根据不同成分分为m类样品，每类样品数量为n个的样品集；

第二步骤中，获取不同样品的高光谱图像，选取第一类污秽区域作为感性区域ROI，以感性区域ROI反射率光谱为输入量主成分分析，计算前三主成分的载荷因子，代入样品集光谱其中，t_nj表示的第N个样品的第J个波段下的反射率值，计算得到前三主成分得分并构造得到不同污秽成分的三维分布特征空间j为波段数，n为样品数，PCn1至PCn3分别表示第n个样品的前三个主成分的得分，其余类别污秽样品按照相同步骤进行，构建m个三维分布特征空间，，其中，主成分得分公式：每个样品得到x＝[PC₁ PC₂ PC₃]，n个样品构造得到特征空间相同方法得到m个特征空间，其中，K为载荷因子向量，t为不同波段下反射率强度；；

第三步骤中，获取待测样品高光谱图像以提取样品表面光谱，分别代入不同污秽成分的主成分得分计算公式，得到待测样品前三主成分得分x＝[PC₁ PC₂ PC₃]；