基于数字图像处理的绝缘子串掉片监测方法研究.pdfVIP

第三届(2012)全国架空输电线路技术交流研讨会论文集 架空输电线路运行、维护、检修与技改管理 基于数字图像处理的绝缘子串掉片 监测方法的研究 杨照光1马建海2金虎2 (1甘肃省电力公司电力科学研究院甘肃730000； 2华北电力大学电力系保定071003) 【摘 要】随着高电压、大功率、长距离输电线路的出现，输电线路穿越的地理环境日趋复杂，使用直升飞机 巡检输电线路已在电力监测中得到了越来越多的应用。本文主要研究对航拍绝缘子图像进行处理，以识别掉片的绝 缘子串，从而及时准确地掌握输电线路中绝缘子串的状态信息，为后续绝缘子故障处理提供必要的依据。论文采用 了图像增强、去噪、锐化、阂值分割、形态学和边缘提取等算法对绝缘子进行了预处理，提出了对经过预处理的航 拍掉片绝缘子串图像进行故障检测和识别的方法，即应用MATLAB数字图像处理工具箱根据掉片绝缘子串的形态特征 对其进行预处理、链码的计算及模糊划分来检测绝缘子串的掉片故障并分析其故障程度，测试证明了论文所提方法 的可行性和有效性。 【关键词】掉片绝缘子串 图像预处理链码模糊划分故障分析 0 引言 瓷和玻璃绝缘子是输电线路中使用量很大的两类绝缘子，瓷为脆性材料，它在机械、电气和外 力作用下会形成裂纹。当遭受雷击时，电弧在头部瓷体中形成引流通道导致瓷体爆裂，玻璃绝缘子 经钢化处理以后，提高了抗拉强度，但在超负荷等因素的作用下会形成自爆。上述绝缘件破损的绝 缘子减小了绝缘子串的泄漏距离，降低了耐受电压；对于瓷绝缘子甚至会导致绝缘子串掉片的事故。 因此对瓷件破损的绝缘子串进行检测对提高电力系统输电的可靠性具有重要的实际意义。 目前，传统的检测方法是人工巡检，这种方法实时性差，在复杂地理气候环境下实行人工巡检 劳动强度大，采用直升飞机航拍巡检线路，减少了人工巡检的作业量，提高了巡检效率。直升飞机 巡线获得的是绝缘子串的图像信息，对这些图像进行处理可自动识别有故障的绝缘子。本文针对绝 缘子串中的掉片故障问题提出了一种有效的检测方法，即采用数字恩像处理的方法来识别掉片的绝 缘子串。 该方法首先采用数字图像处理算法对绝缘子串航拍图像进行预处理(主要是图像增强、去噪、 锐化、阈值分割、形态学和边缘提取)，然后对边缘提取的结果进行采样并计算链码，最后采用模糊 划分的方法建立隶属函数并对计算出的链码进行处理，判断所对应的绝缘子串是否发生掉片故障， 进一步分析故障的严重程度。 1 航拍绝缘子图片的图像预处理技术 558 第三届(2012)全国架空输电线路技术交流研讨会论文集 架空输电线路运行、维护、检修与技改管理 图像预处理n1是解决图像因为天气或者拍摄角度等原因造成的图像模糊、歪斜或缺损的情况时， 对输入的灰度图像进行大小归一化，避免因图像的变形而影响后续的处理，通过灰度拉伸增强图像 对比度，采用二值化处理实现图像中背景和对象的分割。采用动态阈值法确定图像二值化的关键阂 值，使用带修正的自适应邻域平均法消除图像干扰和噪音比。。 由于航拍绝缘子图片常常由于拍摄角度和天气因素造成图像背景复杂，图像模糊等，要得到清 晰的绝缘子图像就需要图原始航拍图片预处理工作。图像预处理实现框图见图1。 航拍绝缘子图像 + 图像滤波 ’ 直方图均衡化 ’ 阀值分割 ， 形态学处理 ’ 边缘提取