变电站电气设备异常现象的实用图像识别方法研究

摘要

社会经济的不断发展对电网提出了新的、更高的要求。变电站是电力网络的节点，变电站的作用重要，地位特殊，变电站的绝对安全可靠运行，是确保电网安全高效运行的基础。变电站的电气设备越来越多、系统越来越复杂，变电站中的任何一个个体电力设备发生异常就会影响，甚至会威胁到电力系统的安全稳定运行，因此，实时掌握变电站电气设备的运行状况，对于及时发现安全隐患，及时排除变电站故障，具有十分重要现实意义。由于电气设备在运行过程中，存在有电磁现象、伴随着杂物搭挂、破损、发热等特征，可以通过图像识别的方法，对设备运行过程中的设备运行图像进行实时监控。图像分析与识别技术可从根本上解决目前电气设备在线监测中存在的一些问题。比如重要设备的运行参数需要实时监测，采用人工巡视难以满足实时性要求，而且巡视员的责任心、工作态度和精神状况严重影响了检测的结果，很多高压设备的运行状态难以转换成电信号，在信号转换和传输过程中易受强电磁场的影响；另外，人眼难以分辨细微图像的灰度变化，难以客观判断电气设备表面缺陷的程度，及时发现电力系统运行过程中，存在的缺陷和威胁，及时采取有效措施，提高变电站电气设备故障检修水平。
　　本文重点是在220kV航天变电站在线五防可视化系统的基础上，对图像识别技术在电气设备绝缘瓷瓶经常出现的异常现象识别中的应用进行实验，主要内容包括：对断路器、隔离开关绝缘瓷瓶的图像，分别使用各种去噪、锐化算法、二值形态学运算，根据实验结果得到最佳的图像预处理方案，从而为实现对绝缘瓷瓶的异常现象的准确识别打好基础。对于断路器、隔离开关绝缘瓷瓶的经常出现的异常现象，通过我站已投入运行的在线五防可视视频监测系统进行重点预置区域监测，把断路器、隔离开关绝缘瓷瓶图像与正常图像进行差分匹配和累计图像处理识别实验，并检查比较各种瓷瓶异常实验识别结果，进而判断该设备是否出现不正常情况。以变电站电气设备瓷瓶为研究对象，研究其异常现象的实用图像识别方法，具体的研究目标为：在原有的变电站视频采集系统（220kV航天变电站为在线五防可视系统）上，结合计算机视觉技术，加入图像处理与识别能力，实现智能监测。220kV航天变电站在下一个五年要实现无人值班，所以通过对本站具体设备的视频识别，为下一步可识别“五防遥视”系统的建立做好前期准备。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及发展动态分析

1.2.1 国内研究现状及发展动态分析

1.2.2 国外研究现状及发展动态分析

1.3 本文所做的主要工作

第2章 相关理论知识概述

2.1 变电站电气设备故障概述

2.1.1 变电站主要发展历程

2.1.2 变电站电气设备常见故障分析

2.1.3 变电站电气设备状态监测方法

2.2 数字图像处理

2.2.1 图像的基本属性

2.2.2 图像滤噪技术

2.2.3 数字图像处理常用方法

2.3 本章小结

第3章 220kV航天变电站电气设备图像监测系统设计

3.1 在线可视五防系统

3.1.1 系统结构和配置

3.1.2 系统主要功能

3.1.3 扩展应用

3.2 220kV航天变电站电气设备视频监测系统设计

3.2.1 系统总体结构框架

3.2.2 系统主要功能

3.2.3 系统主要特点

3.3 本章小结

第4章 220kV航天变电站电气设备图像的预处理和异常识别

4.1 图像获取

4.2 图像剪切

4.3 图像增强

4.3.1 灰度线性调整

4.3.2 直方图增强

4.3.3 对比度增强

4.4 图像平滑与锐化

4.4.1 线性滤波

4.4.2 中值滤波

4.4.3 自适应滤波

4.4.4 高斯滤波

4.5 图像分割

4.5.1 边缘检测

4.5.2 阈值分割法

4.6 二值腐蚀和膨胀

4.6.1 二值腐蚀和膨胀运算

4.7 瓷瓶搭挂各种异物情况识别实验结果

4.8 瓷瓶有破损情况识别实验结果

4.9 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介