高压设备红外图像自动故障识别方法和试验探究

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1、高压设备红外图像自动故障识别方法和试验探究摘要：文章研究了一种高压设备红热图像自动故障识别方法。根据电气设备故障红热图像特点以及电力红外诊断规范，提出了逐点扫描法根据热点温度用来寻找设备正常温度和环境温度，将该方法分析结果应用于电气设备红热故障分析的相对温差判断方法，并设计了一款电气红外故障识别软件，软件对导入的红外图片中的异常点进行全方位扫描，判断设备故障信息。最后，进行了设备红热故障模拟试验，针对电流互感器和电压互感器的模拟故障进行自动诊断。结果表明，该方法实现了高压设备部分红外故障自动分析功能，提高了电

2、力设备检测的工作效率，有助于电网的安全运行。关键词：图像处理；故障诊断；相对温差中图分类号：TP391.41文献标识码：A文章编号：1006-8937(2013)11-0005-02随着电力工业向大机组、大容量与超特电压方向迅速发展，输配电的可靠性愈加重要。长期的运行经验表明，设备的发热现象往往预示着极其严重的故障隐患，因此，对电力设备温度进行密切监控，准确有效地判别过热设备故障类型，及时发现并消除设备过热，对保证电网和设备安全稳定运行、大力推进集约化管理有着非常重要的意义。红外热像诊断技术由此而成为电力设备

3、状态检测的一项行之有效的手段，其具有操作安全、灵敏度高、检测诊断效率高、可进行计算分析等特点，所以近年来在国内外电力行业中应用日益广泛。电流致热型故障采用红外图像识别成功率较高，相对温差法为电力运行中最常用的识别方法，这些方法需要操作人员结合红外成像仪和经验进行判断，不能自动识别。红外诊断规则中相对温差法是故障判断的常用方法，需要红外图像中的热点温度、环境温度和设备正常温度。针对红外图像，热点温度比较好获取，而环境温度和设备正常温度比较难。目前研究中有通过温度像素点统计的直方图分析方法，有矩形框像素自动分析法

4、，另外还有“米”字型直线分析方法，这些方法均不能快速自动、准确的找到红外图片中的环境温度和设备正常温度。1电气设备故障红外热像仪测量原理1.1相对温差法判断方法通过相对温差计算，可以进行故障判断。该方法主要适用于电流致热型设备，特别是对小负荷电流致热型设备采用相对温差判断法可降低小负荷缺陷的漏判率。通过检测出异常点的发热温度T・、正常相对应点的温度T■以及环境参考体的温度T・，可以计算出该异常点的相对温差，作为电流致热型设备缺陷诊断的判据。相对温差T计算为：T=BX100%（1）1.2温度自动搜索方法根据相对

5、温差法，需要从红外图片中寻找出环境温度，设备正常温度以及热点温度，在此提出获得上述三个温度的分析方法：首先，通过寻找图中温度最高像素点，即为热点温度T・；以热点为中心引出一条射线作为温度扫描线，将扫描线途经的位置像素点在X轴（距离）进行投影，将获得一条温度曲线，如图1所示。当射线位置（角度）选择正确时，射线将完整穿过设备正常温度区域，热点温度是温度较高的位置，曲线幅度髙且距离较短，而设备正常温度为中间比较平坦的，温度居中且距离较长，这个情况下正常温度的投影面积最大，则认为此处的温度平均值为正常温度值T2。同样

6、，当射线投影到环境温度最大的位置时，其投影面积最大，该温度值为环境温度值TO。根据红外热像仪监测得到的红外热像图，可以按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值，则可以测出该热像图上的最高温度和最低温度，即可确定：最高温度处为异常点的发热温度,而最低温度为环境温度。测量方法如下：①选择被检测的电气设备，确定该电气设备的温度图像照片。②如图1扫描线1,以最高温度点为发热点，测量出发热温度T・，再测量出环境参考温度TBo③以发热点为原点，做一条直线，计算经过该直线各点的温度，绘制成t-x曲线；再去

7、掉最高温度区域和最低温度区域，计算出该图，tl、t2、xl、x2以及曲线所围城的积分面积S,如图2所示。④将该直线作360。旋转，每旋转一个小角度，如图2中旋转一个角度a后得到扫描线2,再重复以上运算计算面积S,如图2,找到面积最大值Smax,即该直线通过被测设备的区域最大；求得该最大面积时的平均温度T・，为正常相对应的温度。同样，可以找出环境温度TBo⑤通过式1对检测设备进行缺陷诊断，并反馈故障信息。2红外图像识别软件软件针对红外图像进行分析，采用VC卄和OpenCV为基础开发和运行的软件，OpenCV在M

8、FC下显示图片，采用红热图像的处理技术，实现设备红热故障自动识别。通过图像像素点确定设备相对温度，并将该温度和实际温度进行定标得到实际温度值。采用Intel开源计算机视觉库OpenCV对图像进行处理，具有自动图像格式识别功能，能识别各种格式的红外图像，另外其通过优化的C代码编写对其执行速度带来了可观的提升。软件应用上述逐点扫描方法，快速获得设备相对温差法的参数求取，如图3所示，载入红外图像后，软件自