收藏本站
《湖南大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

红外热像检测绝缘子污秽等级的关键技术研究

李佐胜  
【摘要】: 随着经济的平稳快速发展,一方面电力系统输电线路电压等级不断提高、电网规模不断扩大,另一方面大气污染加剧。暴露在污秽条件下的绝缘子表面会沉积污秽,当遇有大雾、毛毛雨、融雪等不利气象,易造成电网污闪事故。污闪已经成为电网安全最具危害的影响因素之一,严重威胁着供电的可靠性。实现绝缘子污秽程度的安全、准确监测,使输电线路由计划检修向状态检修转变,是输电线路安全运行迫切需要解决的问题,对于污闪问题的解决具有重要意义。红外成像可实现绝缘子污秽等级的非接触性测量,不易受电磁干扰,安全、经济、便捷。本文系统地对运行绝缘子发热理论、图像去噪、图像分割、盘面图像提取、污秽特征提取、污秽等级分类、成像视角、特征选择等关键技术问题展开深入研究,具体工作有以下几个方面: 1.红外热像检测绝缘子污秽等级缺乏完善的发热理论支持。针对现有绝缘子发热模型不能处理表面出现干燥带及干燥带电弧的问题,基于绝缘子表面水分蒸发主要取决于表面发热的假设,提出了一种湿污绝缘子表面发热分析方法,引入污层表面电阻率、湿润强度、电弧模型,建立了干燥带及干燥带电弧产生的判断条件和不同运行状态绝缘子的发热模型,并应用数值分析方法进行求解。计算机仿真结果揭示了不同运行状态绝缘子的表面发热分布规律、出现干燥带及干燥带电弧对泄漏电流和发热的影响。湿污绝缘子的红外热成像试验结果表明,该模型合理,为绝缘子污秽等级红外热像检测提供理论支持。 2.绝缘子红外热像对比度低、噪声大,必须采取有效措施准确恢复绝缘子表面温度场信息。首次证实了绝缘子红外热像小波系数服从拉普拉斯分布,利用平稳小波变换分解系数冗余有利于处理具有统计规律的图像,提出了一种基于最大后验(MAP)估计的平稳小波域局部自适应绝缘子红外热像去噪方法,使用待估计点圆形邻域系数估计信号方差,并根据图像噪信比自适应调整邻域窗口大小,采用MAP估计器对各高频子带小波系数进行局部自适应估计,最后对处理后的小波系数进行平稳小波反变换得到去噪后图像;利用双树复小波变换具有近似的平移不变性和良好的方向选择性的优点,提出了一种基于MAP估计的复小波域局部自适应绝缘子红外热像去噪方法,对不同滤波器组采用各自最精细分解层子带系数估计噪声方差,利用待估计点圆形邻域系数估计信号方差,且随分辨率变化调整圆形邻域半径,使得MAP估计的无噪声系数更为准确,提高了去噪图像质量。实验结果表明,与传统的维纳滤波法、基于小波变换、平稳小波变换和双树复小波变换的贝叶斯阈值去噪方法比较,这两种方法具有更高的信噪比,在有效去除图像噪声的同时,图像细节信息保留更完好。 3.实际污秽检测以单片绝缘子作为分析对象,根据截取单片绝缘子红外热像灰度直方图的特点,提出了直方图包络线分割阈值提取方法和对数变换域最大类间方差法分割阈值提取方法。以阈值提取方法为基础,提出了阈值分割与形态学后处理相结合的绝缘子红外热像分割方法。实验结果证明,运用所提方法分割后的绝缘子图像完整,边缘清晰,分割质量良好。 4.绝缘子串热像相互重叠,研究感兴趣的区域为绝缘子半盘面区域,能否完整有效的从图像中提取出来,直接关系到后续污秽特征提取的有效性。绝缘子盘面图像具有椭圆特征,提出了以分割图像重心坐标为起点的不同角度散射直线来采样绝缘子盘面边缘点,应用最小二乘拟合盘面边缘椭圆方程,提取椭圆内长轴以上图像区域,获得研究感兴趣的绝缘子半盘面区域。实验结果证明,采用此方法获得了统一规范的绝缘子半盘面区域。 5.红外成像设备自身存在测温误差,导致红外成像测量温度与真实温度之间的温度偏差不可预测。为了避免测量温度的误差影响,充分利用红外成像的测量精度,使温度场信息更准确、更可靠,提出了基于相对温度的污秽特征提取方法。根据绝缘子表面发热分布规律提取污秽特征,污秽等级识别综合考虑环境湿度的影响。利用整体温度分布差异,提取相对温度的平均值、方差、偏度、峭度、能量和熵6个统计参数作为污秽特征,设计了绝缘子污秽等级BP神经网络分类器;利用盘面温度随盘径变化的差异,提取径向相对温度均值作为污秽特征,设计了最近邻湿度条件下的最小距离分类器评定绝缘子污秽等级;利用热像灰度直方图间接体现相对温度分布,提取规格化灰度直方图作为污秽特征,设计了最近邻湿度条件下的灰色综合关联度最大相似准则评定现场污秽度等级。实验结果验证了这三种方法的可行性和有效性。 6.确定最佳成像角度有利于提高红外热像检测绝缘子污秽等级的准确性,提出了采用Fisher准则对不同成像角度提取的相同污秽特征进行对比分析确定最佳成像角度的方法。实验结果表明成像角度变化显著的改变所得绝缘子表面热场,下盘面特征比上盘面特征有更好的分类性能。推荐红外热像检测绝缘子污秽等级应以下盘面为准。 7.为了获取分类性能优异的污秽特征和较低的特征维数,提出了基于单因素方差分析的污秽特征选择方法。实验结果表明所提方法简单、有效,不但降低了数据处理的复杂性,而且避免了不良特征进入分类特征集,提高了污秽等级分类的准确性。 综上所述,本文解决了红外热像检测绝缘子串污秽等级的关键技术问题,能够实现绝缘子串污秽等级的红外热像准确检测。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM755

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何洪英;姚建刚;王玲;;一种基于Bayes估计的小波自适应绝缘子红外图像去噪方法[J];电工技术学报;2006年01期
2 任海鹏,刘丁,李琦,郑岗;变电站绝缘子污秽闪络在线监测技术[J];电工技术学报;2002年03期
3 李明,舒乃秋,彭旭东,刘敏;基于声发射技术的绝缘子污秽放电监测[J];电力自动化设备;2004年06期
4 焦尚彬,刘丁,郑岗,李琦;基于遥测技术的输电线路绝缘子污秽在线监测系统[J];电力系统自动化;2004年15期
5 何洪英;姚建刚;罗滇生;蒋正龙;张建波;;基于K-L变换的污秽绝缘子红外图像特征提取方法[J];电力系统自动化;2006年17期
6 焦尚彬;刘丁;;基于最小二乘支持向量机的高压绝缘子污秽程度评定[J];电力系统自动化;2006年06期
7 何洪英;姚建刚;蒋正龙;汪新秀;李伟伟;;基于支持向量机的高压绝缘子污秽等级红外热像检测[J];电力系统自动化;2005年24期
8 焦尚彬,刘丁,郑岗,张青;基于模糊逻辑方法的高压绝缘子污秽程度评定[J];电力系统自动化;2005年07期
9 赵汉表,林辉,谢利理,邓正龙;基于高压侧测量的输电线绝缘子泄漏电流在线监测系统[J];电力系统自动化;2004年22期
10 黄新波,刘家兵,王向利,喻华玉;基于GPRS网络的输电线路绝缘子污秽在线遥测系统[J];电力系统自动化;2004年21期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 全惟杰,包建强,叶辉,今驹嵩,孙万永;绝缘子污秽附着及耐电弧性能分析[J];华东电力;2004年02期
2 关志成,王绍武,梁曦东,王黎明,范炬;我国电力系统绝缘子污闪事故及其对策[J];高电压技术;2000年06期
3 张根耀,李竹林,赵宗涛;遮挡情况下运动目标的跟踪[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年03期
4 杜国平;钟太洋;;浙江省耕地面积变化的灰色关联度分析及对策[J];安徽农业科学;2006年23期
5 张贵,乔春生;应用支持向量机回归确定岩体强度指标[J];北方交通大学学报;2004年01期
6 李翠霞,于剑;一种模糊聚类算法归类的研究[J];北京交通大学学报;2005年02期
7 谢纪刚;裘正定;;非平衡数据集Fisher线性判别模型[J];北京交通大学学报;2006年05期
8 陈东生,陈翀,李尚政;非等温旋转曲面温度场的在线监测[J];兵工自动化;2002年06期
9 王计生,黄惟公,喻俊馨,魏远文;小波神经网络在智能诊断中的应用[J];兵工自动化;2003年05期
10 余鹏,封举富;基于多分辨率小波和高斯混合模型的纹理图像分割[J];北京大学学报(自然科学版);2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李宁;;红外诊断技术在池州供电公司的应用[A];第十五届华东六省一市电机工程(电力)学会输配电技术研讨会论文集[C];2007年
2 蔡琳;陈家斌;黄远灿;徐建华;;基于神经网络专家系统的卫星姿态确定系统故障诊断[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
3 张韵;张燕;苗艳华;蒲金霞;;提升小波在笔迹鉴别中的应用[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
4 罗仁泽;王汝言;冉瑞生;;二维PCA法策略及证明[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
5 郭锋;刘丽丽;吕凝;;基于LLE和SVM的人像识别方法[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
6 康春霞;章云;黄新波;樊康旗;;泄漏电流在线监测技术理论与应用[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年
7 葛善虎;丁宣浩;;一种新的在图像压缩中的适度分层阈值法[A];广西计算机学会2006年年会论文集[C];2006年
8 陈国义;;关于雾闪和湿闪的原因分析[A];濮阳市首届学术年会论文选编[C];2006年
9 叶灵;;绝缘在线监测系统在二滩电厂的应用[A];全国大中型水电厂技术协作网第二届年会论文集[C];2005年
10 郑岗;邓钰栋;任海鹏;李琦;刘丁;;对高电压绝缘子污秽程度的模糊报警方法研究[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴艳;多传感器数据融合算法研究[D];西安电子科技大学;2003年
2 张润峰;FNS对MI大鼠HRV和心脏神经重构的作用及部分机制探讨[D];重庆医科大学;2004年
3 吕铁军;通信信号调制识别研究[D];电子科技大学;2000年
4 凌杰;公路动态称重系统的设计理论研究[D];长安大学;2001年
5 黄兴泉;X射线激励下油/纸绝缘系统中局部放电现象的实验研究[D];华北电力大学;2001年
6 李剑;局部放电灰度图象识别特征提取与分形压缩方法的研究[D];重庆大学;2001年
7 陈皓;超高压输电线路暂态电流保护的研究[D];重庆大学;2001年
8 孙涛;基于数据融合技术的两相流流型辨识与流量测量方法研究[D];浙江大学;2002年
9 张怀清;基于Internet的林业资源环境信息服务系统(FINFOSYS)的研究[D];中国林业科学研究院;2001年
10 徐庆;信号设计及高分辨雷达目标信息提取技术研究[D];电子科技大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王夏黎;视频交通流检测及车辆识别系统的设计与实现[D];西北大学;2001年
2 吴明英;基于DAM6416P的视频监控系统研究[D];河海大学;2006年
3 贾鑫;台架试验中车轮位姿视觉识别算法的研究[D];吉林大学;2005年
4 梁艳;基于图像处理的鉴定身份证真伪技术的研究与实现[D];广东工业大学;2005年
5 陈飞雄;通用设备采集的二维条码自动识读技术的研究[D];西安理工大学;2005年
6 马科研;基于图像处理技术的齿轮参数测量研究[D];西安理工大学;2005年
7 李哲;基于图像检测的交通信号机技术研究[D];西北工业大学;2005年
8 龚也君;人体体成份分析中的MR图像处理[D];北京师范大学;2005年
9 姚园;数字化信息卡文档图像预处理系统的设计与核心算法[D];华中科技大学;2004年
10 刘向峰;煤(岩)试件变形破坏过程红外信息研究[D];辽宁工程技术大学;2001年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈豪;陈原;赵雪松;沈健;冯旭辉;;红外测温技术在复合绝缘子检测中的应用[J];电力设备;2006年09期
2 何洪英;姚建刚;罗滇生;蒋正龙;张建波;;基于K-L变换的污秽绝缘子红外图像特征提取方法[J];电力系统自动化;2006年17期
3 陈耀高,邓敏,林力辉;高压绝缘子在线监测系统简析[J];电网技术;2001年11期
4 程养春,李成榕,陈勉,陈润华;高压输电线路复合绝缘子发热机理的研究[J];电网技术;2005年05期
5 刘习生;瓷绝缘子的老化及其鉴定[J];高电压技术;2002年03期
6 吴凌云;BP神经网络学习算法的改进及其应用[J];信息技术;2003年07期
7 郑兆平,曾汉生,丁翠娇,刘占增,蒋扬虎,朱小平;红外热成像测温技术及其应用[J];红外技术;2003年01期
8 张盈;热成像系统的噪声[J];红外技术;2003年02期
9 刘新业,常大定,欧阳伦多;红外热成像在电气设备维护中的应用[J];红外与激光工程;2002年03期
10 陈果,左洪福;图像分割的二维最大熵遗传算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 贺博;高压污秽绝缘子闪络机理及在线监测和风险预警中关键技术研究[D];西北工业大学;2006年
2 陈涛;基于非接触式的劣化绝缘子检测方法的研究[D];重庆大学;2006年
3 何洪英;基于红外热像及人工智能的绝缘子污秽等级识别方法研究[D];湖南大学;2006年
4 郭迎春;纯二维提升小波构造及其在图像压缩中的应用[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏勇;图像分割技术研究[D];西北工业大学;2004年
2 刘祝华;图像去噪方法的研究[D];江西师范大学;2005年
3 赵钦佩;复杂背景条件下的红外图像预处理、检测方法研究[D];上海交通大学;2007年
4 罗林;图像分割算法研究[D];武汉科技大学;2007年
5 接晓霞;基于红外热像技术的电接触故障诊断[D];大连理工大学;2007年
6 高国伟;图像去噪中若干问题的研究[D];河南大学;2008年
7 薛延华;变电站绝缘子污秽在线监测系统的设计与应用研究[D];西安理工大学;2004年
8 李政良;合成绝缘子的污闪特性和紫外成像特点[D];重庆大学;2005年
9 尉敏;基于模糊神经网络的绝缘子状态检测新方法的研究[D];东南大学;2006年
10 陈攀;基于无线分组的输电线路绝缘子泄漏电流在线监测系统研究[D];重庆大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张宇辉,李天云,冯喜春;基于距离函数的绝缘子故障诊断[J];东北电力学院学报;1994年02期
2 聂一雄,尹项根;绝缘子在线检测方法的探讨[J];电瓷避雷器;2000年02期
3 甄洪沃,尹项根,杨经超;一种改进的绝缘子红外检测装置的研制[J];电瓷避雷器;2002年01期
4 王雪,张冠军,严璋;国内高压绝缘子在线检测方法综述[J];电瓷避雷器;2002年06期
5 吴光亚,蔡炜,肖国英,顾光和,张锐,徐涛;复合绝缘子的运行特性及可靠性分析[J];电瓷避雷器;2004年01期
6 弓建新,陈君诚,张天兴,田晶,李媛;高压网绝缘子泄漏电流在线监测系统[J];电测与仪表;2002年12期
7 任海鹏,刘丁,李琦,郑岗;变电站绝缘子污秽闪络在线监测技术[J];电工技术学报;2002年03期
8 郑军,诸静;基于第二代小波变换的电力设备图像特征提取[J];电工技术学报;2003年06期
9 何洪英;姚建刚;王玲;;一种基于Bayes估计的小波自适应绝缘子红外图像去噪方法[J];电工技术学报;2006年01期
10 梁英;李成榕;丁立健;屠幼萍;赵林杰;杨堃;刘富家;杨铁军;;合成绝缘子材料的TSC试验研究[J];电工技术学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 周建国;肖嵘;Y.Suzwki;S.Ito;M.akizuki;K.Kondo;;多伞盘式绝缘子的污秽特性[A];电工陶瓷第七次学术年会暨学术交流会论文集[C];2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王进华;合成绝缘子在污湿环境下交流闪络特性及机理的研究[D];重庆大学;2002年
2 翟小社;Rogowski线圈电流互感器的研制[D];沈阳工业大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯小雷;胡宇;闫敏;方俊雅;;基于电磁激励的红外热像无损检测技术[J];科技资讯;2011年01期
2 谢春霞;;红外热像检测技术在粘钢加固法中的研究[J];四川建筑;2011年03期
3 朱勇;红外热像数字处理系统[J];仪表技术与传感器;2001年09期
4 黄松岭,李路明,杨海青,施克仁;复合材料胶接缺陷的红外热像检测[J];宇航材料工艺;2002年06期
5 张青,李光,佐晓燕,戴继玉;电站锅炉红外热像技术的应用[J];新疆石油学院学报;2002年02期
6 江传富;杨坤涛;王江安;柳超龙;;机载红外热像探潜技术[J];华中科技大学学报(自然科学版);2006年07期
7 惠增宏,竹朝霞,郗忠祥,张理,高永卫,尹迪义;全机模型附面层状态红外热像探测研究[J];实验力学;2000年04期
8 韩继红,张雄;构筑物混凝土火灾损伤红外热像-电化学检测[J];同济大学学报(自然科学版);2000年04期
9 张辉;混凝土结构火灾损伤红外热像检测试验研究[J];消防技术与产品信息;2004年06期
10 杜建华,胡雪蛟,马斌,吴伟,王补宣;颗粒填充通道恒热流壁面温度分布的红外实验[J];科学通报;2001年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高源慈;鲍景富;;新型医用辐射器的研制与热图测量[A];第十二届全国微波能应用学术会议论文集[C];2005年
2 吕少文;张国权;李红;贾桂林;;肝细胞成瘤与转移实验裸鼠的红外热像监测[A];第六届全国生物医学体视学学术会议暨第九届全军军事病理学学术会议、第五届全军定量病理学学术会议论文汇编[C];2005年
3 卢振和;周钰;耿保梁;;红外热像图在疼痛诊疗中的应用[A];中华医学会疼痛学分会第七届年会论文摘要集[C];2007年
4 李国华;吴淼;;复合钢板红外热像无损检测中的试样厚度效应[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(D 光电信息处理技术专题)[C];2006年
5 李洪娟;吴英杰;;红外热像自动检测系统的研究[A];中华中医药学会中医诊断学分会第十次学术研讨会论文集[C];2009年
6 杜红秀;;混凝土结构火灾损伤检测技术研究进展[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2006年
7 刘险峰;袁云娥;陈虹;;应用ATA红外热像自动检测系统研究肺与大肠相表里初探[A];第八次全国中医药传承创新与发展学术研讨会论文集[C];2009年
8 葛林宝;张玲;;红外热像对针刺治疗缺血性中风的观察研究[A];中国针灸学会第七届全国中青年针灸推拿学术研讨会论文汇编[C];2006年
9 黄超超;吴晓迪;杨星;杨华;;基于支持向量回归机的红外热像实时仿真[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年
10 贾桂林;吕少文;韩世发;;颈椎病治疗前后的红外热像分析[A];第六届全国生物医学体视学学术会议暨第九届全军军事病理学学术会议、第五届全军定量病理学学术会议论文汇编[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 苏社平 赵晓辉 记者 宋伟;我省首台红外热像自动检测系统在市中医医院落户[N];延安日报;2009年
2 张强 陈虹;ATA技术在中医检测中的应用与展望[N];中华新闻报;2008年
3 记者 张勇 李柯勇;力堵病毒通过交通工具传播[N];新华每日电讯;2003年
4 陈仁松;红外热像仪抗非典显威力[N];中国知识产权报;2003年
5 ;一秒体温监测仪研制成功[N];今日信息报;2003年
6 记者冯军军;中医研究院针灸研究所实验证实砭石疗效[N];人民日报海外版;2002年
7 ;影像医学的崭新一页——WP医用红外热像仪[N];中国中医药报;2000年
8 记者 赵林;全国质检要切实“两手抓”[N];中国国门时报;2003年
9 关潮;“智能家庭系统”项目获最高奖励[N];中华建筑报;2000年
10 解放军总医院研究员 陈运奇;远程医学:现代医疗模式支撑点[N];健康报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 李佐胜;红外热像检测绝缘子污秽等级的关键技术研究[D];湖南大学;2009年
2 刘子骥;非制冷红外焦平面探测器测试及验证成像技术研究[D];电子科技大学;2013年
3 姜朝阳;作物冠层传输过程中的时间序列分析与阻力估算[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2003年
4 张艳;基于中医舌诊理论的人舌三维温度场数值模拟与实验研究[D];天津大学;2007年
5 刘霖;激光腐蚀/刻蚀技术研究[D];电子科技大学;2009年
6 赵延广;基于锁相红外热像理论的无损检测及疲劳性能研究[D];大连理工大学;2012年
7 谷小婧;基于图像分析的自然彩色夜视成像方法研究[D];东华大学;2011年
8 王芳;弹性固体材料载荷过程中红外辐射特征的机理研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
9 刘辉;硫化矿石自燃特性及井下火源探测技术研究[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 常金彪;红外热像源二维转台的设计研究[D];南京理工大学;2013年
2 韩志英;空间红外目标仿真与跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 成志铎;地面装甲车辆的目标特性建模计算研究[D];南京理工大学;2012年
4 龚仲强;可见光/红外复合模拟器的装调及性能测试[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 吴福虎;电力红外热像拼接技术研究与应用[D];安徽大学;2012年
6 何晓丽;基于面部温度特性的Bell面瘫客观量化评估方法研究[D];燕山大学;2012年
7 田金颖;CPU热管散热器的实验研究与数值模拟[D];天津商业大学;2008年
8 唐攀龙;高压输电线路绝缘子红外监测方法的研究[D];长沙理工大学;2009年
9 李明明;松散煤体有源温度场实验和数值模拟研究[D];西安科技大学;2009年
10 程昌;激光划痕仪检测装置及试验研究[D];江苏大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026