污湿绝缘子放电紫外图谱特征及污秽评估模型的研究

污湿条件下的绝缘子表面放电是表征污秽状态的重要征兆信号，紫外成像法可直观显示放电图像、放电的动态过程，并可定位放电位置，为放电的检测提供了一种新的手段。.本项目针对放电产生紫外图像和视频，研究提取紫外特征参量用以表征放电的强弱、频率、位置等信息，为量化研究污秽放电奠定基础。研究距离、增益以及观察角度对紫外成像的影响规律，建立相应的修正模型；研究常大气压下电晕、火花和电弧三种不同性质放电的紫外图像和视频特征，探索不同性质的放电与紫外成像之间的关系；基于人工气候室，在绝缘子表面不同盐密、灰密、湿度、形状等情况下，研究放电产生的紫外图像和视频参量的变化规律和特征，建立基于紫外成像的绝缘子污秽状态评估模型，为带电非接触式判断绝缘子污秽程度提供理论依据。

在过去三年多的时间内，本课题组对申请到的课题项目进行了深入研究，完成了任务书的相关研究工作。本课题主要完成了如下的几个方面的研究工作，取得的成果简单介绍如下。.　　　1.研究了紫外成像放电检测中新的量化参数提取方法。利用阈值分割、形态学的开启和闭合算法、小区域图像消除算法可有效分割出放电区域图像，采用多区域边界跟踪算法提取了各放电区域坐标，在此基础上定义了光斑面积、周长、长轴、短轴等参数，可用于量化分析放电强度。采用radon变换中的平行线投影算法，得到沿设备表面的放电强度分布曲线，可用于表征放电的空间分布特性。.　　　2.研究了量化参数随观测距离、仪器增益的变化特性，并提出了相应的修正方法。利用典型的放电模型，研究了光斑面积参数随观测距离和仪器增益的变化特性，研究发现光斑面积随距离的增加而减小，近似满足幂函数变化特性，光斑面积随增益的增加而增大，近似满足于指数函数的变化特性。对70%增益下的光子数与光斑面积随距离的关系的拟合分析表明不同放电强度下的幂指数几乎一致。在此基础上采用了拟合方法得到了相应的距离修正计算公式。.　　　3.放电电信号与紫外光信号之间的关系研究。在实验室以污秽绝缘子为研究对象，分别研究了绝缘子电晕、火花和电弧三个放电阶段光斑面积的变化特性。研究表明其光斑面积随放电脉冲峰值的增加而增加，但两者之间具有非线性变化特性。基于实验研究结论，采用了ANFIS算法实现了对放电强度的估计。.　　　4.污秽绝缘子放电特性的研究和评估模型的建立。利用人工气候室，研究了不同污秽度和湿度下的绝缘子污秽放电特征，根据污秽绝缘子放电的紫外成像特征，提出了紫外图像中的两个特征参量：分别为“相对光斑面积均值“和一分钟内“大光斑面积图像帧的数量”，得到上述两个特征参量与湿度和污秽度之间的关系。在此基础上建立了模糊逻辑推理系统实现了对绝缘子的污秽等级的评估。