一种基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法及系统与流程

本发明涉及输配电领域外绝缘检测，特别是涉及一种基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法及系统。

背景技术：

1、绝缘子表面的污秽是电力系统的主要灾害之一。随着外绝缘表面污秽度的增大，绝缘水平降低，尤其在雨、雾等天气时，电力系统发生污闪事故的风险将大大增加，严重影响电网稳定运行。而支柱绝缘子防污工作与变电站、换流站安全稳定运行息息相关，积污特性观测亦是电力系统污区分级和外绝缘配置的基础工作。输电线路绝缘子的闪络一直是电网安全稳定运行亟待解决的关键问题，其中绝缘子污秽闪络(简称污闪)对电力系统具有极强破坏性。污闪通常有两大特点：一是多点同时，即在雾、露、毛毛雨等潮湿天气条件下环境相似、爬距相同的多条线路绝缘子会同时发生故障；二是重合闸不易成功而造成线路长时间接地事故。因此，污闪易引发系统失去稳定而导致大面积停电事故。

2、现有的污染检测与表征方法主要有等值盐密法、表面污染层电导率法、泄漏电流脉冲计数法、大泄漏电流法和绝缘子污染雷电电位梯度法。然而，传统的检测方法不能实现非接触式检测，不仅需要大量人力，而且数据采集过程危险、复杂、易受外界环境影响。因此，有必要寻找一种高效、方便、准确、非接触的方法来评价绝缘子的污染状况。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法及系统，排除了人工检测的影响，同时也能够大幅度提升光谱图像数据检测的准确性，能够快速高效地评价绝缘子的污染情况。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，提供一种基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法，包括如下步骤：

4、预先制备多根覆盖有污秽的绝缘子样品，任一绝缘子样品表面仅覆盖一种污秽；

5、基于高光谱成像原理，采集多个绝缘子样品的光谱图像数据，整合为光谱样本集合；

6、预设等级评估模型，采集待测绝缘子的光谱图像数据以及可视图像数据，并代入所述等级评估模型中，获取评估结果作为污秽等级判别结果。

7、作为优选地，预先制备多根覆盖有污秽的绝缘子样品时，具体包括以下步骤：

8、选取尺寸相同、表面完整干燥且功能正常的绝缘子；

9、将污秽成分分别均匀地涂抹至绝缘子表面，在未涂抹有污秽成分的部位进行序号标记，所述污秽成分包括二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氯化钠、硫酸钙、氧化钙、氧化镁和硫酸铜。

10、作为优选地，采集多个绝缘子样品的光谱图像数据时，具体包括以下步骤：

11、通过反射式太赫兹时域光谱仪对污秽成分的绝缘子进行多次检测；

12、取多次实验取数据的平均值，得到污秽成分的绝缘子的太赫兹光谱。

13、作为优选地，采集待测绝缘子的三维数以及可视图像数据后，对所述可视图像数据进行预处理操作，获取可视图像特征向量，将所述可视图像特征向量代入所述等级评估模型中。

14、作为优选地，获取所述可视图像数据的特征向量时，具体还包括以下步骤：

15、对所述可视图像数据进行数字化处理，获取可视图像数据对应的像素点数据，同时建立可视图像数据的三维图像坐标系；

16、基于密度聚类算法，依据像素点数据对可视图像数据进行分隔，将所述可视图像数据分隔为若干分块图像；

17、根据三维图像坐标系确定若干分块图像的三维坐标数据，基于所述三维坐标数据和所述像素点数据构建若干分块图像对应的可视图像特征向量。

18、作为优选地，所述等级评估模型具体如由以下步骤获取：

19、以多尺度三维卷积模块为基本单位构建绝缘子污秽成分识别模型；

20、初始化网络模型参数指标，设置大小合适的学习率、batchsize，将光谱样本集合和污秽等级输入至污秽成分识别模型中进行迭代训练，获得等级评估模型。

21、第二方面，提供一种基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别系统，包括以下内容：

22、光谱图像数据采集模块：所述光谱图像数据采集模块用于基于高光谱成像原理，采集多个绝缘子样品和待测绝缘子的光谱图像数据；

23、可视图像数据采集模块：所述可视图像数据采集模块用于采集所述待测绝缘子的可视图像数据；

24、评估模块：所述评估模块获取所述光谱图像数据采集模块的采集数据与所述可视图像数据采集模块的采集数据，并经由内置的等级评估模型进行计算处理，输出评估结果作为污秽等级判别结果。

25、作为优选地，

26、所述光谱图像数据采集模块包括反射式太赫兹时域光谱仪，所述反射式太赫兹时域光谱仪包括太赫兹发射天线、太赫兹探测天线、反光镜、样品、硅片和抛物面镜，所述太赫兹发射天线经样品连接所述太赫兹探测天线；所述样品依次通过所述抛物面镜和所述硅片连接所述太赫兹发射天线；所述太赫兹探测天线通过所述反光镜连接所述样品。

27、第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法。

28、第四方面，一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法。

29、本发明的有益效果为：

30、本发明首先根据多种污秽情况，制备有多个覆盖有污秽物质的绝缘子样本，并获取有绝缘子样本的光谱图像数据，以对后续对污秽物质的种类判断起到重要作用，同时污秽物质的种类也是污秽等级的重要判断标准，此处对于待测绝缘子样本，同样采集有光谱图像数据和可视图像数据，根据待测绝缘子的光谱图像数据和可视图像数据、以及预先采集的绝缘子样子，通过预先设立的等级评估模块，通过可视图像数据排除遮挡等拍摄影响，排除了人工检测的影响，同时也能够大幅度提升光谱图像数据检测的准确性，能够快速高效地评价绝缘子的污染情况。

技术特征：

1.一种基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法，其特征在于，预先制备多根覆盖有污秽的绝缘子样品时，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法，其特征在于，采集多个绝缘子样品的光谱图像数据时，具体包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法，其特征在于，采集待测绝缘子的三维数以及可视图像数据后，对所述可视图像数据进行预处理操作，获取可视图像特征向量，将所述可视图像特征向量代入所述等级评估模型中。

5.根据权利要求4所述的基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法，其特征在于，获取所述可视图像数据的特征向量时，具体还包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法，其特征在于，所述等级评估模型具体如由以下步骤获取：

7.一种基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别系统，其特征在于，包括以下内容：

8.根据权利要求7所述的基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别系统，其特征在于，

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法。

技术总结
本发明公开了一种基于光谱反射信息的绝缘子污秽等级判别方法，涉及输配电领域外绝缘检测技术领域，包括如下步骤：预先制备多根覆盖有污秽的绝缘子样品，任一绝缘子样品表面仅覆盖一种污秽；基于高光谱成像原理，采集多个绝缘子样品的光谱图像数据，整合为光谱样本集合；预设等级评估模型，采集待测绝缘子的光谱图像数据以及可视图像数据，并代入所述等级评估模型中，获取评估结果作为污秽等级判别结果，本发明通过预先设立的等级评估模块，通过可视图像数据排除遮挡等拍摄影响，排除了人工检测的影响，同时也能够大幅度提升光谱图像数据检测的准确性，能够快速高效地评价绝缘子的污染情况。

技术研发人员：王艳飞
受保护的技术使用者：四川恒创天地自动化设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14