本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种绝缘子表面污秽程度测量方法、装置及系统。
背景技术：
绝缘子表面积累的污秽在受潮条件下有可能引发闪络，进而造成污闪事故的发生。由于污闪造成的事故重合闸成功率低，因而很容易造成系统失去稳定，进而造成大面积停电事故发生，对人民的生命财产安全造成重大影响。为了预防污闪事故的发生，需要对输电线路的绝缘状态做出准确的判断，进而在危害出现之前采取必要的措施。
目前较为常用的绝缘子表面污秽程度评价参数有等值盐密、泄漏电流和表面电导率等。等值盐密测量方法虽然操作简单，便于现场测试，但是其人工污秽与自然污秽等效性差，不能与污闪电压建立起较好的联系。泄漏电流和表面电导率测量方法为在线测量方法，能够在一定程度上综合反映污层成分、受潮程度、绝缘子形状系数等因素，但对于绝缘子表面污秽分布表述不明确，不利于实验室对自然污秽的模拟。
技术实现要素：
本申请提供一种绝缘子表面污秽程度测量方法、装置及系统，以解决现有技术对于绝缘子表面污秽分布表述不明确，不利于实验室对自然污秽的模拟的问题。
第一方面，本申请提供一种绝缘子表面污秽程度测量方法，所述方法包括：
获取待测绝缘子表面的红外热图序列；
获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息；
根据所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息，在预设的标准数据库中，筛选出符合所述污染物成分信息和空气温湿度信息的绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，其中，所述绝缘子表面污秽信息包括污秽程度信息以及污秽分布信息；
根据所述待测绝缘子表面的红外热图序列，以及所述绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，确定所述待测绝缘子表面的污秽程度信息以及污秽分布信息。
结合第一方面，在第一方面的第一种可实施方式中，获取待测绝缘子表面的红外热图序列，包括：
对待测绝缘子表面污秽进行热像采集，得到待测绝缘子污秽的红外热图序列；
对所述待测绝缘子污秽的红外热图序列进行处理，提取待测绝缘子污秽的红外热图序列中每一帧红外热图中对应同一像元的温度信息，得到该像元的离散温度-时间序列；
对所述离散温度-时间序列进行拟合，得到该像元的温度-时间曲线；
对所述温度-时间曲线做微分处理，得到温度-时间微分曲线；
对所述温度-时间微分曲线进行插值并重建图像，得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列。
结合第一方面，在第一方面的第二种可实施方式中，获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息，包括：
获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中构成所述待测绝缘子表面灰密、盐密的成分信息，以及所处环境中的空气温度信息和空气相对湿度信息。
结合第一方面，在第一方面的第三种可实施方式中，所述预设的标准数据库的构建方式如下：
在实验室内采用定量涂刷法，对不同的目标绝缘子表面进行涂污；其中，所述目标绝缘子包括玻璃绝缘子、瓷绝缘子以及复合绝缘子；分别利用高岭土、硅藻土模拟所述目标绝缘子表面污秽中的不溶物成分，分别选取灰密值为0.025mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2、0.2mg/cm2，利用NaCl和CaSO4模拟绝缘子表面污秽中的导电物质，分别选取盐密值为0.025mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2、0.2mg/cm2进行试验；依据不同目标绝缘子的泄漏距离进行相应的加压实验，其中，采取每45cm泄漏距离加压8kV进行加压实验，以模拟线路实际运行情况；分别在温度为-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、相对湿度为50％、60％、70％、80％、90％、100％情况下进行上述试验；
对经过上述涂污处理后的目标绝缘子进行红外热像测量，利用测量得到的红外热图序列与所述涂污处理中实际所涂污秽信息相匹配，得到不同条件下的红外热图标准数据库。
第二方面，本申请提供一种绝缘子表面污秽程度测量装置，所述装置包括：
第一获取单元，用于获取待测绝缘子表面的红外热图序列；
第二获取单元，用于获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息；
筛选单元，用于根据所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息，在预设的标准数据库中，筛选出符合所述污染物成分信息和空气温湿度信息的绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，其中，所述绝缘子表面污秽信息包括污秽程度信息以及污秽分布信息；
确定单元，用于根据所述待测绝缘子表面的红外热图序列，以及所述绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，确定所述待测绝缘子表面的污秽程度信息以及污秽分布信息。
结合第二方面，在第二方面的第一种可实施方式中，所述第一获取单元，包括：
第一获取子单元，用于对待测绝缘子表面污秽进行热像采集，得到待测绝缘子污秽的红外热图序列；
处理单元，用于对所述待测绝缘子污秽的红外热图序列进行处理，提取待测绝缘子污秽的红外热图序列中每一帧红外热图中对应同一像元的温度信息，得到该像元的离散温度-时间序列；
拟合单元，用于对所述离散温度-时间序列进行拟合，得到该像元的温度-时间曲线；
微分单元，用于对所述温度-时间曲线做微分处理，得到温度-时间微分曲线；
重建单元，用于对所述温度-时间微分曲线进行插值并重建图像，得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列。
结合第二方面，在第二方面的第二种可实施方式中，所述第二获取单元，用于获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中构成所述待测绝缘子表面灰密、盐密的成分信息，以及所处环境中的空气温度信息和空气相对湿度信息。
结合第二方面，在第二方面的第一种可实施方式中，所述预设的标准数据库的构建方式如下：
在实验室内采用定量涂刷法，对不同的目标绝缘子表面进行涂污；其中，所述目标绝缘子包括玻璃绝缘子、瓷绝缘子以及复合绝缘子；分别利用高岭土、硅藻土模拟所述目标绝缘子表面污秽中的不溶物成分，分别选取灰密值为0.025mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2、0.2mg/cm2，利用NaCl和CaSO4模拟绝缘子表面污秽中的导电物质，分别选取盐密值为0.025mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2、0.2mg/cm2进行试验；依据不同目标绝缘子的泄漏距离进行相应的加压实验，其中，采取每45cm泄漏距离加压8kV进行加压实验，以模拟线路实际运行情况；分别在温度为-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、相对湿度为50％、60％、70％、80％、90％、100％情况下进行上述试验；
对经过上述涂污处理后的目标绝缘子进行红外热像测量，利用测量得到的红外热图序列与所述涂污处理中实际所涂污秽信息相匹配，得到不同条件下的红外热图标准数据库。
第三方面，本申请还提供一种绝缘子表面污秽程度测量系统，所述系统包括：红外热像探测装置、气象监测仪以及处理器；
所述红外热像探测装置，用于采集待测绝缘子表面的红外热图序列；
所述气象监测仪，用于检测红外热像探测装置得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息；
所述处理器，用于获取待测绝缘子表面的红外热图序列；获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息；根据所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息，在预设的标准数据库中，筛选出符合所述污染物成分信息和空气温湿度信息的绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，其中，所述绝缘子表面污秽信息包括污秽程度信息以及污秽分布信息；根据所述待测绝缘子表面的红外热图序列，以及所述绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，确定所述待测绝缘子表面的污秽程度信息以及污秽分布信息。
结合第三方面，在第三方面的第一种可实施方式中，所述红外热像探测装置包括红外热像仪以及高能脉冲闪光灯；所述处理器通过内置的数据采集接口与所述红外热像仪连接，所述处理器设置有电容电源，所述电容电源与所述高能脉冲闪光灯连接。
由以上技术方案可知，本申请提供的一种绝缘子表面污秽程度测量方法、装置及系统，利用红外热像探测装置采集待测绝缘子表面的红外热图序列；利用气象监测仪检测红外热像探测装置得到待测绝缘子表面的红外热图序列时，待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息；利用处理器获取待测绝缘子表面的红外热图序列；获取得到待测绝缘子表面的红外热图序列时，待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息；根据待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息，在预设的标准数据库中，筛选出符合污染物成分信息和空气温湿度信息的绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，其中，绝缘子表面污秽信息包括污秽程度信息以及污秽分布信息；根据待测绝缘子表面的红外热图序列，以及绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，确定待测绝缘子表面的污秽程度信息以及污秽分布信息；本申请通过红外热像法利用绝缘子表面污秽积累分布的不均匀性造成的热物理性质差异带来的相应表面区域的温度变化差异来判断绝缘子表面污秽程度以及分布情况，能够实现对绝缘子表面污秽的在线监测，有利于实现对绝缘子绝缘状况的实时监测，进而在危害出现之前采取必要的措施，此外，目前实验室内进行污闪得一系列研究皆为在绝缘子表面涂污均匀人工污秽，所得试验结果与实际运行绝缘子数据差异较大，根据红外热像测量方法得到的绝缘子表面污秽分布情况指导实验室人工污秽试验，能够在人工污秽于自然污秽之间建立联系，得到能够适用于实际运行绝缘子上污闪规律的数据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种绝缘子表面污秽程度测量方法的流程图。
图2为图1的步骤S1的子流程图。
图3为本申请提供的一种绝缘子表面污秽程度测量装置的结构框图。
图4为图3中第一获取子单元的结构框图。
图5为本申请提供的一种绝缘子表面污秽程度测量系统的原理图。
图示说明：101-第一获取单元；102-第二获取单元；103-筛选单元；104-确定单元；1011-第一获取子单元；1012-处理单元；1013-拟合单元；1014-微分单元；1015-重建单元；1-红外热像探测装置；2-气象监测仪；3-处理器；4-待测绝缘子；11-红外热像仪；12-高能脉冲闪光灯。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施例提供一种绝缘子表面污秽程度测量方法，所述方法包括：
步骤S1，获取待测绝缘子表面的红外热图序列。
具体地，通过红外热像探测装置来采集待测绝缘子表面的红外热图序列。
请参阅图2，获取待测绝缘子表面的红外热图序列，包括：
步骤S11，对待测绝缘子表面污秽进行热像采集，得到待测绝缘子污秽的红外热图序列。
步骤S12，对所述待测绝缘子污秽的红外热图序列进行处理，提取待测绝缘子污秽的红外热图序列中每一帧红外热图中对应同一像元的温度信息，得到该像元的离散温度-时间序列。
步骤S13，对所述离散温度-时间序列进行拟合，得到该像元的温度-时间曲线。
步骤S14，对所述温度-时间曲线做微分处理，得到温度-时间微分曲线。
步骤S15，对所述温度-时间微分曲线进行插值并重建图像，得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列。经过处理后的热图序列温度对比度明显加强，加法性噪声也得到了有效抑制。
步骤S2，获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息。
获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息，包括：
获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中构成所述待测绝缘子表面灰密、盐密的成分信息，以及所处环境中的空气温度信息和空气相对湿度信息。
具体地，通过在待测绝缘子附近设置气象监测仪来测试红外热像探测装置采集待测绝缘子表面的红外热图序列时，待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息。
步骤S3，根据所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息，在预设的标准数据库中，筛选出符合所述污染物成分信息和空气温湿度信息的绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，其中，所述绝缘子表面污秽信息包括污秽程度信息以及污秽分布信息。
其中，所述预设的标准数据库的构建方式如下：
在实验室内采用定量涂刷法，对不同的目标绝缘子表面进行涂污；其中，所述目标绝缘子包括玻璃绝缘子、瓷绝缘子以及复合绝缘子；分别利用高岭土、硅藻土模拟所述目标绝缘子表面污秽中的不溶物成分，分别选取灰密值为0.025mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2、0.2mg/cm2，利用NaCl和CaSO4模拟绝缘子表面污秽中的导电物质，分别选取盐密值为0.025mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2、0.2mg/cm2进行试验；依据不同目标绝缘子的泄漏距离进行相应的加压实验，其中，采取每45cm泄漏距离加压8kV进行加压实验，以模拟线路实际运行情况；分别在温度为-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、相对湿度为50％、60％、70％、80％、90％、100％情况下进行上述试验。
对经过上述涂污处理后的目标绝缘子进行红外热像测量，利用测量得到的红外热图序列与所述涂污处理中实际所涂污秽信息相匹配，得到不同条件下的红外热图标准数据库。
步骤S4，根据所述待测绝缘子表面的红外热图序列，以及所述绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，确定所述待测绝缘子表面的污秽程度信息以及污秽分布信息。
利用红外热像测量方法对绝缘子表面污秽程度进行测量，能够有效的监测绝缘子表面污秽积累大小以及绝缘子表面污秽分布情况。选择不同类型的热源对试件进行周期、脉冲、方波等函数形式的加热；采用现代红外成像技术，并在计算机控制下进行时序热波信号探测和数据采集，获得热激励前后试件表面的温度分布及其变化；对采集到的信息进行图形信号处理与分析，依据绝缘子表面污秽积累分布的不均匀性、污秽种类的不同造成的热物理性质差异带来的相应表面区域的温度变化差异来判断绝缘子表面污秽程度以及分布情况。
基于红外热像测量技术的绝缘子表面污秽程度测量方法，可以实现对输电线路绝缘子污秽程度的有效测量。利用其测量结果能够对输电线路绝缘状态做出准确的判断，同时通过对监测结果的分析模拟，也能够对实验室人工模拟自然污秽条件进行指导，便于建立一种有效的人工污秽与自然污秽的对应关系。
请参阅图3，本申请提供一种绝缘子表面污秽程度测量装置，所述装置包括：
第一获取单元101，用于获取待测绝缘子表面的红外热图序列；
第二获取单元102，用于获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息；
筛选单元103，用于根据所述待测绝缘子所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息，在预设的标准数据库中，筛选出符合所述污染物成分信息和空气温湿度信息的绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，其中，所述绝缘子表面污秽信息包括污秽程度信息以及污秽分布信息；
确定单元104，用于根据所述待测绝缘子表面的红外热图序列，以及所述绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，确定所述待测绝缘子表面的污秽程度信息以及污秽分布信息。
请参阅图4，所述第一获取单元101，包括：
第一获取子单元1011，用于对待测绝缘子表面污秽进行热像采集，得到待测绝缘子污秽的红外热图序列；
处理单元1012，用于对所述待测绝缘子污秽的红外热图序列进行处理，提取待测绝缘子污秽的红外热图序列中每一帧红外热图中对应同一像元的温度信息，得到该像元的离散温度-时间序列；
拟合单元1013，用于对所述离散温度-时间序列进行拟合，得到该像元的温度-时间曲线；
微分单元1014，用于对所述温度-时间曲线做微分处理，得到温度-时间微分曲线；
重建单元1015，用于对所述温度-时间微分曲线进行插值并重建图像，得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列。
所述第二获取单元102，用于获取得到所述待测绝缘子表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子所处环境中构成所述待测绝缘子表面灰密、盐密的成分信息，以及所处环境中的空气温度信息和空气相对湿度信息。
所述预设的标准数据库的构建方式如下：
在实验室内采用定量涂刷法，对不同的目标绝缘子表面进行涂污；其中，所述目标绝缘子包括玻璃绝缘子、瓷绝缘子以及复合绝缘子；分别利用高岭土、硅藻土模拟所述目标绝缘子表面污秽中的不溶物成分，分别选取灰密值为0.025mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2、0.2mg/cm2，利用NaCl和CaSO4模拟绝缘子表面污秽中的导电物质，分别选取盐密值为0.025mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2、0.2mg/cm2进行试验；依据不同目标绝缘子的泄漏距离进行相应的加压实验，其中，采取每45cm泄漏距离加压8kV进行加压实验，以模拟线路实际运行情况；分别在温度为-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、相对湿度为50％、60％、70％、80％、90％、100％情况下进行上述试验；
对经过上述涂污处理后的目标绝缘子进行红外热像测量，利用测量得到的红外热图序列与所述涂污处理中实际所涂污秽信息相匹配，得到不同条件下的红外热图标准数据库。
请参阅图5，本申请实施例还提供一种绝缘子表面污秽程度测量系统，所述系统包括：红外热像探测装置1、气象监测仪2以及处理器3。
所述红外热像探测装置1，用于采集待测绝缘子表面的红外热图序列。
所述气象监测仪2，用于检测红外热像探测装置得到所述待测绝缘子4表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子4所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息。
所述处理器3，用于获取待测绝缘子4表面的红外热图序列；获取得到所述待测绝缘子4表面的红外热图序列时，所述待测绝缘子4所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息；根据所述待测绝缘子4所处环境中的污染物成分信息和空气温湿度信息，在预设的标准数据库中，筛选出符合所述污染物成分信息和空气温湿度信息的绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，其中，所述绝缘子表面污秽信息包括污秽程度信息以及污秽分布信息；根据所述待测绝缘子4表面的红外热图序列，以及所述绝缘子表面污秽信息-红外热图序列对应数据集，确定所述待测绝缘子4表面的污秽程度信息以及污秽分布信息。
具体地，所述红外热像探测装置1包括红外热像仪11以及高能脉冲闪光灯12；所述处理器3通过内置的数据采集接口与所述红外热像仪11连接，所述处理器3设置有电容电源，所述电容电源与所述高能脉冲闪光灯12连接。
所述红外热像探测装置1，用于采集待测绝缘子4表面的红外热图序列。红外热像探测装置内部的高能脉冲闪光灯12可发出的光脉冲宽度为2ms，最大可发出能量为9600J。该高能脉冲闪光灯12主要基于脉冲热像法，利用高能脉冲闪光灯激发出毫秒级的可见光热波，依据绝缘子表面污秽积累分布的不均匀性、污秽种类的不同造成的热物理性质差异带来的相应表面区域的温度变化差异来判断绝缘子表面污秽程度以及分布情况。该种加热方式检测效率快、效率高，能够使被检测样品快速获得原始热像。
红外热像探测装置上装有FLIR SC7000系列焦平面阵列式长波红外热像仪11，采用制冷型量子阱红外光电探测器技术和高可靠的内循环制冷器，降低噪声的同时提供高分辨率的图像。红外热像仪11的工作波段为3.1～5.6μm，可采集到分辨率为640～512像素的图像，测温范围为-20℃～3000℃，测温灵敏度<20mK。红外热像仪11的采集频率设为32Hz，采集时间设为45s。绝缘子表面污秽程度测量方法利用热激励源对染污绝缘子施加以脉冲热流，使得染污绝缘子快速获得原始热像。在热激励源施加的同时，利用红外热像仪记录染污绝缘子表面变化的温度场，得到染污绝缘子表面红外热图序列。由于绝缘子表面污秽积累厚度、污秽种类等不同，造成绝缘子表面温度不同。
气象监测仪2用于监测大气中的污染物成分如空气中构成绝缘子表面灰密、盐密的成分信息，同时记录利用红外热像测量方法得到绝缘子表面红外热图序列时空气温湿度信息，这些监测信息将用于筛选绝缘子表面污秽程度红外热图标准数据库中数据，用于对绝缘子表面污秽红外热图实际检测数据的识别分析。
具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的绝缘子表面污秽程度测量方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于绝缘子表面污秽程度测量装置以及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。