专利名称：复合绝缘子高光谱检测方法
技术领域：
本发明涉及复合绝缘子检测方法，属于输变电设备运行状态检修领域，尤其涉及一种复合绝缘子高光谱检测方法，可用于现场带电检测复合绝缘子的运行状态。
背景技术：
20世纪80年代，我国专家学者在吸取国外经验的基础上展开了对复合绝缘子的研发，中期样品于80年代末期投入试运行。90年代初，各地相继出现污闪事故，由于耐污性能好，复合绝缘子被投入挂网使用。到1994年底，挂网运行的复合绝缘子达5万支。自此， 复合绝缘子入网数量迅猛增加1995年为10万支，1998年为46万支，2001年为160万支， 2005年挂网运行已达300万支。截止2010年12月，国家电网公司管辖的66kV及以上电压等级线路在运复合绝缘子支数占同种电压等级线路所有类型在运绝缘子支数的37. 02%。随着使用年数増加，复合绝缘子老化程度増加，近年来复合绝缘子的损坏、闪络事故増加。在实际线路运行中，由于受电场、机械力、大气环境等的影响，复合绝缘子芯棒中的玻璃纤维容易产生机械疲劳，伞群及护套材料会老化，端部金具和芯棒联结处也会出现松动。因此，在改进复合绝缘子制造エ艺、提高复合绝缘子质量的同吋，有必要研究检测复合绝缘子的技木。目前，国内外复合绝缘子的检测方法有直接观察法、紫外成像法、红外热像测温法、超声波法、激光多普勒法、电场测量法、泄漏电流測量法、脉冲电流法。直接观察法通过用双筒望远镜在塔下观察以发现常见的表面缺陷，是检查复合绝缘子外部物理缺陷最常用的方法，但是地面观察不够清晰，而且人为观测有一定的主观性，作业效率和安全性低。紫外成像法可检测和记录潮湿环境中表面污染所致的放电、腐蚀或安装不当所致连接金具、 均压环上的强电晕放电，检测时需发生局部放电状态，要在正常温度、高湿度环境中进行， 而且检测设备价格昂贵、功能単一，检测结果容易受观察角度的影响。红外热像测温法可以检测局部放电泄漏电流流过绝缘物质时的介电损耗或电阻损耗等引起的绝缘子局部温度升高，但是仪器造价高，且温度測量受太阳、风、大气环境等因素的影响。超声波发生器发射始脉冲进入复合绝缘子介质，当绝缘子有裂隙吋，会在裂隙处发生反射、折射和模式变换，通过对接收到得超声波进行处理可以准确的检测出开裂的复合绝缘子。超声波法安全可靠，但是超声波本身存在耦合和衰减，不适合现场检測，主要被用于实验室鉴定。激光多普勒法也可检测开裂的复合绝缘子，但是对未开裂的复合绝缘子不起作用，且设备体积庞大，不适合野外作业。电场测量法通过测量复合绝缘子串的轴向电场分布可以找出复合绝缘子的内绝缘导通性故障，測量时对外界环境要求低，但是检测时需要登塔将仪器沿复合绝缘子表面滑动一遍，而且不能检测伞群破损之类的外绝缘缺陷。泄漏电流測量法是通过測量泄漏电流的大小变化来检测复合绝缘子的污秽程度，复合绝缘子老化加深，闪络电压降低，泄漏电流升高；泄漏电流測量法受电压等级、复合绝缘子型号、环境等因素影响，不能准确反映复合绝缘子劣化程度，而且检测的成本高。脉冲电流法根据线路上存在劣化复合绝缘子时电晕脉冲个数的增多、幅值增大的现象，通过测量电晕脉冲电流的方法来判断复合绝缘子的绝缘状况，难点在于传感器的选择、信号的提取及辨识、现场干扰的排除。有关这方面的文献报道例如申请号为200520006400. X的名为液晶图形显示高压输电线路复合绝缘子带电检测仪的实用新型专利，公开了ー种带电检测高压输电线路复合绝缘子缺陷的装置，能够识别带电复合绝缘子的导通性缺陷、内部脱空和复合绝缘子串中的低零值绝缘。然而，上述专利并没有涉及现场带电检测复合绝缘子的老化、憎水性、龟裂及劣化程度等的检测方法。综上所述，现有的复合绝缘子检测方法大多功能単一，且使用时有较多的条件限制，难以检测出运行线路中的劣化复合绝缘子。目前，国内外复合绝缘子的检测还处于研究开发阶段，没有成熟的方法，需要研究适合挂网运行复合绝缘子的检测方法。有鉴于此，有必要提供一种复合绝缘子高光谱检测方法，可以现场带电检测复合绝缘子的运行状态，并对复合绝缘子的老化、憎水性、龟裂及劣化程度等进行检测分析的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种复合绝缘子现场带电检测方法，采用新型信息技术一高光谱遥感，检测运行线路中复合绝缘子的运行状态；该方法获取数据的方式便捷，操作简单，可及时发现劣化的复合绝缘子，保护电网的安全运行。本发明所采用的技术方案是一种复合绝缘子高光谱检测方法，其特征在干，包括以下步骤
1)采用高光谱成像仪对复合绝缘子成像，获取复合绝缘子的高光谱影像，其过程是高光谱成像仪的扫描器获取复合绝缘子的信息后，光线通过物镜后，依次穿过狭缝、准直镜、 色散元件，将各波段的入射光进行高精度的分光，投射到探測器上的不同位置成像，得到不同波段的影像；探測器将收集的辐射能量转变为化学能或电能进行存储，然后由处理器对收集的信号进行信号放大、编码处理，最后输出高光谱影像；
2)对复合绝缘子的高光谱影像进行预处理，包括几何校正、辐射校正以获得较为精确的光谱信息；
3)用专业分析平台进行处理分析，确定复合绝缘子的运行状态，判定结果输出/显示， 判断是否需要更换复合绝缘子。如上所述的复合绝缘子高光谱检测方法，其特征在于步骤2)中，获取的高光谱影像是整个输电线路的，还应进行复合绝缘子的识别，从复杂的背景中提取出复合绝缘子。如上所述的复合绝缘子高光谱检测方法，其特征在于所述专业分析平台包含高光谱影像预处理、复合绝缘子的识别、复合绝缘子老化程度定量分析、复合绝缘子憎水性判定、复合绝缘子龟裂程度分析、复合绝缘子的劣化程度分析六大模块。本发明的有益效果是本发明复合绝缘子高光谱检测方法可对复合绝缘子进行非接触式检测，不需工人登塔；在不干扰线路正常运行的情况下，本发明不必拆卸复合绝缘子，可以现场带电检测运行中的复合绝缘子，且现场操作所需时间短；用高光谱成像仪获取数据时，可以同时得到多个复合绝缘子的信息，便于后期同时对多个复合绝缘子进行处理分析，达到批量检测的目的，满足我国复合绝缘子状态检测的需求。
图1为本发明实施例的复合绝缘子高光谱检测方法的�？橥肌Ｍ�2为图1中高光谱成像仪获取复合绝缘子光谱信息的原理框图。图3为图2中高光谱成像仪对复合绝缘子成像的原理图。图4为本发明实施例的复合绝缘子高光谱检测方法的专业分析平台的处理流程图。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进ー步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。附图中的标记说明1-高光谱成像仪，2-复合绝缘子，3-高光谱影像，4-分析平台，5-判定结果输出/显示，2. 1-太阳光或其它光源，2. 2-大气层，3. 1-扫描器，3. 2-物镜，
3.3-狭縫，3. 4-准直镜，3. 5-色散元件，3. 6-透镜，3. 7-探測器，3. 8-处理器，3. 9-输出器，4. 1-高光谱影像预处理，4. 2-复合绝缘子的识别，4. 3-复合绝缘子老化程度定量分析，
4.4-复合绝缘子憎水性判定，4. 5-复合绝缘子龟裂程度分析，4. 6-复合绝缘子的劣化程度分析。本发明的工作原理根据运行的情况来看，复合绝缘子出现的问题主要是伞群材料脆化、硬化、粉化、开裂，绝缘表面出现局部放电情況，憎水性能减弱；护套开裂，芯棒暴露后被腐蚀，机械强度下降。不同运行状态的复合绝缘子有不同的光谱特性，可以根据高光谱影像上复合绝缘子对应像素的光谱特性来分析复合绝缘子的运行状态。复合绝缘子容易出现材质老化、龟裂、憎水性丧失等问题，可以通过对以上现象的分析来判定复合绝缘子的劣化程度。图1为本发明实施例�？橥迹痉⒚魈峁┑母春暇底痈吖馄准觳夥椒ǎ紫扔酶吖馄壮上褚�1对在运复合绝缘子2成像，获取其高光谱影像3，然后用专业分析平台4进行处理分析，确定复合绝缘子的运行状态，判定结果输出/显示5，判断是否需要更换复合绝缘子。太阳辐射从近紫外到中红外区间能量最集中且相对稳定，而且这个波段区间的电磁辐射透过大气层的衰减较�。吖馄状衅鹘邮盏哪芰恐饕歉春暇底臃瓷涮粼谡庖徊ǘ吻涞牡绱挪芰�。图2为图1中高光谱成像仪获取复合绝缘子光谱信息的原理框图，高光谱传感器对复合绝缘子进行成像吋，进入高光谱传感器的能量主要包括两部分太阳光或其它光源经复合绝缘子反射后进入高光谱传感器的能量，太阳光或其它光源经大气反射、透射、吸收后进入高光谱传感器的能量。同一条件下，不同运行状态的复合绝缘子在不同波段的反射的情况不同，导致进入高光谱传感器的辐射能量不同，因此呈现出不同的光谱特性，可以根据高光谱影像上复合绝缘子对应像素的光谱特性来分析复合绝缘子的运行状态。图3为高光谱传感器对复合绝缘子成像的原理，高光谱传感器的扫描器3. 1获取复合绝缘子1的信息后，光线通过物镜3. 2后，依次穿过狭缝3. 3、准直镜3. 4、色散元件 3. 5，将各波段的入射光进行高精度的分光，投射到探測器上的不同位置成像，得到不同波段的影像。探測器3. 7将收集的辐射能量转变为化学能或电能进行存储，然后由处理器3. 8 对收集的信号进行信号放大、编码等处理，最后输出高光谱影像3。高光谱成像仪在对复合绝缘子的空间特征成像吋，也对每个空间像素经过色散形成很多个窄波段，光谱分辨率高， 光谱覆盖范围广。如图所示的高光谱影像由数十甚至数百个波段的影像組成，不仅包含复合绝缘子的空间信息，还有其光谱信息。分析平台4应包含高光谱影像预处理、复合绝缘子的识别、复合绝缘子老化程度定量分析、复合绝缘子憎水性判定、复合绝缘子龟裂程度分析、复合绝缘子的劣化程度分析六大�？�。该专业软件可以提供对高光谱影像的读取、显示、保存功能，提供对高光谱影像预处理的功能，提供对复合绝缘子劣化程度的分析功能。用分析平台4判断复合绝缘子劣化程度的流程如图4所示。获取高光谱影像后，首先需要进行高光谱影像预处理4. 1，包括几何校正、辐射校正以获得较为精确的光谱信息。 获取的高光谱影像是整个输电线路的，还应进行复合绝缘子的识别4. 2，从复杂的背景中提取出复合绝缘子。然后对复合绝缘子对应像素的光谱信息进行特征提取，复合绝缘子老化程度定量分析4. 3、复合绝缘子憎水性判定4. 4、复合绝缘子龟裂程度分析4. 5。根据复合绝缘子三个方面的分析結果，进行复合绝缘子的劣化程度分析4. 6，综合判定复合绝缘子的绝缘性能，是否需要更换。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技木。
权利要求
1.一种复合绝缘子高光谱检测方法，其特征在干，包括以下步骤1)采用高光谱成像仪对复合绝缘子成像，获取复合绝缘子的高光谱影像，其过程是高光谱成像仪的扫描器获取复合绝缘子的信息后，光线通过物镜后，依次穿过狭缝、准直镜、 色散元件，将各波段的入射光进行高精度的分光，投射到探測器上的不同位置成像，得到不同波段的影像；探测器将收集的辐射能量转变为化学能或电能进行存储，然后由处理器对收集的信号进行信号放大、编码处理，最后输出高光谱影像；2)对复合绝缘子的高光谱影像进行预处理，包括几何校正、辐射校正以获得较为精确的光谱信息；3)用专业分析平台进行处理分析，确定复合绝缘子的运行状态，判定结果输出/显示， 判断是否需要更换复合绝缘子。
2.根据权利要求1所述的复合绝缘子高光谱检测方法，其特征在于步骤2)中，获取的高光谱影像是整个输电线路的，还应进行复合绝缘子的识别，从复杂的背景中提取出复合绝缘子。
3.根据权利要求1所述的复合绝缘子高光谱检测方法，其特征在于所述专业分析平台包含高光谱影像预处理、复合绝缘子的识别、复合绝缘子老化程度定量分析、复合绝缘子憎水性判定、复合绝缘子龟裂程度分析、复合绝缘子的劣化程度分析六大模块。
全文摘要
本发明提供一种复合绝缘子高光谱检测方法，包括以下步骤1)采用高光谱成像仪对复合绝缘子成像，获取复合绝缘子的高光谱影像；2)对复合绝缘子的高光谱影像进行预处理，包括几何校正、辐射校正以获得较为精确的光谱信息；3)用专业分析平台进行处理分析，确定复合绝缘子的运行状态，判定结果输出/显示，判断是否需要更换复合绝缘子。本发明复合绝缘子高光谱检测方法可对复合绝缘子进行非接触式检测，不需工人登塔；且现场操作所需时间短，用高光谱成像仪获取数据时，可以同时得到多个复合绝缘子的信息，便于后期同时对多个复合绝缘子进行处理分析，达到批量检测的目的，满足我国复合绝缘子状态检测的需求。
文档编号G01N21/25GK102565577SQ20111041957
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者付晶, 宋智兰, 文志科, 王文龙, 邵瑰玮 申请人:国网电力科学研究院
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