輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括控制主板，控制主板上分別連接有模擬攝像機(jī)、電源控制電路、GPRS模塊、485接口、調(diào)試串口、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器，GPRS模塊通過無線方式與監(jiān)控中心連接。本發(fā)明還公開了上述在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，采用圖像分析算法，對采集回來的污穢絕緣子照片進(jìn)行圖像算法分析，可以得到準(zhǔn)確的絕緣子表面等值灰密值。本發(fā)明的輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法準(zhǔn)確的得到了對絕緣有重要影響的等值灰密值。
【專利說明】輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輸變電設(shè)備監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān) 測系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)污染物不斷增多，大氣環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。輸 變電設(shè)備絕緣子表面很容易受安裝地區(qū)環(huán)境污染物的影響，以致絕緣子表面積累的污染物 受潮時引起絕緣擊穿閃絡(luò)，絕緣閃絡(luò)則可能造成事故，影響輸變電設(shè)備運(yùn)行的可靠性。在總 結(jié)多年運(yùn)行經(jīng)驗和技術(shù)認(rèn)識的基礎(chǔ)上，國家電網(wǎng)公司要求對輸變電設(shè)備的污穢狀況評估和 污區(qū)分布圖的繪制需要綜合考慮等值附鹽密度（ESDD)和等值灰密（NSDD)。
[0003]目前常見的輸變電設(shè)備絕緣子污穢度在線監(jiān)測方法有泄露電流法、等值附鹽密度 法、污層電導(dǎo)率法、閃絡(luò)場強(qiáng)法、紅外測溫法，但這些方法都具有各自的缺點(diǎn)。泄露電流法具 有預(yù)警不及時、報警閾值不易設(shè)定等缺點(diǎn)；等值附鹽密度法具有工程量大、操作復(fù)雜、容易 產(chǎn)生誤差等缺點(diǎn)；污層電導(dǎo)率法受電壓等級影響，分散性大、準(zhǔn)確性欠佳；閃絡(luò)場強(qiáng)法具有 設(shè)備造價高、維護(hù)不方便、測量所需時間長等缺點(diǎn)；紅外測溫法依賴于泄露電流發(fā)熱原理， 由于溫度差很小，對于瓷質(zhì)絕緣子只有1°C左右，因而靈敏度較低，并且測量結(jié)果易受陽光、 大風(fēng)、潮氣和環(huán)境溫度等因素影響。除了上述原因外，上述方法均只能檢測到絕緣子污穢中 的鹽密成分（即等值鹽密，ESDD)，而對于對絕緣有重要影響的等值灰密（NSDD)則根本無法 測量。
[0004] 本發(fā)明通過圖像處理方式，結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行輸電線路絕緣子等值灰密 在線監(jiān)測。監(jiān)測的實時灰密值，可以使電力部門隨時、方便地了解監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行設(shè)備的積污情 況，從而指導(dǎo)電力部門對輸變電設(shè)備進(jìn)行清掃，由此可見，灰密值的測量對電力部門的生產(chǎn) 及安全，具有極其重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技 術(shù)中無法測量到輸電線路絕緣子的實時等值灰密值的問題。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法。
[0007] 本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，包 括控制主板，控制主板上分別連接有模擬攝像機(jī)、電源控制電路、GPRS模塊、485接口、調(diào)試 串口、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器，GPRS模塊通過無線方式與監(jiān)控中心連接。
[0008] 本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：
[0009] 控制主板包括微控制器，微控制器上連接有視頻解碼芯片、Flash存儲器、DDR內(nèi) 存，微控制器與濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器連接，視頻解碼芯片與模擬攝像機(jī)連接。
[0010] 微控制器采用TI公司的雙核芯片TMS320DM6446。
[0011] 視頻解碼芯片采用TI公司的TVP5147。
[0012] 電源控制電路分別連接有蓄電池、太陽能電池板。
[0013] 控制主板上連接有USB接口。
[0014] 控制主板上連接有網(wǎng)口。
[0015] 本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān) 測方法，具體按照以下步驟實施：
[0016] 步驟1、模擬攝像機(jī)對被測試污穢絕緣子片進(jìn)行現(xiàn)場拍攝，得到被測試污穢絕緣 子片的圖片，將得到的圖片傳遞給視頻解碼芯片進(jìn)行解碼，將解碼后的圖片傳遞到微控制 器；
[0017] 步驟2、微控制器對步驟1中解碼后的被測試污穢絕緣子片的圖片進(jìn)行圖像分析 處理，識別出被測試污穢絕緣子片表面的污穢區(qū)域數(shù)量，利用微控制器中的圖像處理程序 計算得到被測試污穢絕緣子片背景圖像灰度值、每塊污穢區(qū)的圖像灰度值、每塊污穢區(qū)的 面積；
[0018] 同時，微控制器結(jié)合濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器分別測得環(huán)境濕度、光照強(qiáng)度；
[0019] 步驟3、根據(jù)步驟2中得到的被測試污穢絕緣子片背景圖像灰度值、被測試污穢絕 緣子片圖像灰度值以及得到的環(huán)境濕度、光照強(qiáng)度，再利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計算得出被 測試污穢絕緣子片表面污穢的厚度h ;
[0020] 步驟4、根據(jù)步驟2中得到的被測試污穢絕緣子片表面的污穢區(qū)域數(shù)量、每塊污穢 區(qū)的面積、被測試污穢絕緣子片的總的面積以及步驟3中得到的被測試污穢絕緣子片的厚 度h再結(jié)合被測試污穢絕緣子片表面污穢的密度P，計算得出NSDD，計算公式為：
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括控制主板（I)，控制主板 (1)上分別連接有模擬攝像機(jī)（9)、電源控制電路（11)、GPRS模塊⑷、485接口（5)、調(diào)試 串口（6)、濕度傳感器（19)、光照強(qiáng)度傳感器（20)，GPRS模塊（4)通過無線方式與監(jiān)控中心 (21)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 控制主板（1)包括微控制器（2)，微控制器（2)上連接有視頻解碼芯片（13)、Flash存儲器 (3)、DDR內(nèi)存（14)，微控制器（2)與所述濕度傳感器（19)、所述光照強(qiáng)度傳感器（20)連接， 視頻解碼芯片（13)與所述模擬攝像機(jī)（9)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 微控制器（2)采用TI公司的雙核芯片TMS320DM6446。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 視頻解碼芯片（13)采用TI公司的TVP5147。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 電源控制電路（11)分別連接有蓄電池（10)、太陽能電池板（12)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 控制主板⑴上連接有USB接口（7)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 控制主板（1)上連接有網(wǎng)口（8)。
8. 輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測方法，其特征在于，采用輸電線路絕緣子等值灰 密在線監(jiān)測系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為： 包括控制主板（1)，控制主板（1)上分別連接有模擬攝像機(jī)（9)、電源控制電路（11)、GPRS模塊⑷、485接口（5)、調(diào)試串口（6)、濕度傳感器（19)、光照強(qiáng)度傳感器（20)，GPRS 模塊（4)通過無線方式與監(jiān)控中心（21)連接； 所述控制主板（1)包括微控制器（2)，微控制器（2)上連接有視頻解碼芯片（13)、Flash存儲器（3)、DDR內(nèi)存（14)，微控制器（2)與所述濕度傳感器（19)、所述光照強(qiáng)度傳 感器（20)連接，視頻解碼芯片（13)與所述模擬攝像機(jī)（9)連接； 所述微控制器（2)采用TI公司的雙核芯片TMS320DM6446 ; 所述視頻解碼芯片（13)采用TI公司的TVP5147 ; 所述電源控制電路（11)分別連接有蓄電池（10)、太陽能電池板（12); 所述控制主板（1)上連接有USB接口（7); 所述控制主板（1)上連接有網(wǎng)口（8); 具體按照以下步驟實施： 步驟1、模擬攝像機(jī)（9)對被測試污穢絕緣子片（17)進(jìn)行現(xiàn)場拍攝，得到被測試污穢絕 緣子片（17)的圖片，將得到的圖片傳遞給視頻解碼芯片（13)進(jìn)行解碼，將解碼后的圖片傳 遞到微控制器（2); 步驟2、微控制器（2)對步驟1中解碼后的被測試污穢絕緣子片（17)的圖片進(jìn)行圖像 分析處理，識別出被測試污穢絕緣子片（17)表面的污穢區(qū)域數(shù)量，利用微控制器（2)中的 圖像處理程序計算得到被測試污穢絕緣子片（17)背景圖像灰度值、每塊污穢區(qū)的圖像灰 度值、每塊污穢區(qū)的面積； 同時，微控制器（2)結(jié)合濕度傳感器（19)、光照強(qiáng)度傳感器（20)分別測得環(huán)境濕度、光 照強(qiáng)度； 步驟3、根據(jù)步驟2中得到的被測試污穢絕緣子片（17)背景圖像灰度值、被測試污穢絕 緣子片（17)圖像灰度值以及得到的環(huán)境濕度、光照強(qiáng)度，再利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計算得 出被測試污穢絕緣子片（17)表面污穢的厚度h; 步驟4、根據(jù)步驟2中得到的被測試污穢絕緣子片（17)表面的污穢區(qū)域數(shù)量、每塊污 穢區(qū)的面積、被測試污穢絕緣子片（17)的總的面積以及步驟3中得到的被測試污穢絕緣子 片（17)的厚度h再結(jié)合被測試污穢絕緣子片（17)表面污穢的密度P，計算得出NSDD，計 算公式為：
其中，Hli為絕緣子片表面第i塊污穢的質(zhì)量，Vi為絕緣子片表面第i塊污穢的體積，Si 為絕緣子片表面第i塊污穢的面積，S&為絕緣子片測量區(qū)域的面積，n為絕緣子片測量區(qū)域 污穢塊的總數(shù)，P為絕緣子片表面污穢的密度； 步驟5、將步驟4得到的NSDD通過GPRS模塊（4)發(fā)送到監(jiān)控中心（21)，同時將NSDD備份到Flash存儲器（3)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輸電線路絕緣子等值灰密在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特 征在于，所述步驟3中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具體按照以下步驟訓(xùn)練得到：給絕緣子片噴涂污 穢，采集絕緣子片和背景的圖像，利用圖像處理算法求出絕緣子片圖像灰度值、背景圖像灰 度值，利用濕度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器測出絕緣子片所在環(huán)境的環(huán)境濕度值和光照強(qiáng)度 值，人工測出絕緣子片表面污穢的厚度，經(jīng)過多次這樣的實驗獲取大量的實驗數(shù)據(jù)，利用這 些數(shù)據(jù)對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練。
【文檔編號】G01C11/00GK104266634SQ201410503367
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】黃新波, 陳小雄, 張燁, 張斌, 張菲, 唐書霞 申請人:西安工程大學(xué)