[发明专利]基于红外图像智能诊断高压输电线路热缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种基于红外热图像智能检测高压输电线路热缺陷的方法。特别涉及到在运动状态下从拍摄到的红外图像中智能检测输电线路存在的热缺陷方法，该方法能有效提高对输电线路热缺陷检测的效率。该方法可以有效应用到车载或直升机输电线路巡检业务中。

背景技术

高压输电线路是电力系统的动脉，其运行状态直接决定电力系统的安全及国家经济的运行，红外检测具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点，可以查出多种电力设备的致热缺陷，给电力系统线路状态监测提供了一种先进手段。

红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和焦平面光感应系统接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，焦平面光感应系统将被测物体的红外热像聚焦在红外探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。

在室外影响红外热像仪测量精度的因素很多。如高小明，影响红外热像仪测量精度的因素分析，华电技术，2008年11月，第30卷第11期，分析了这几种因素：不同的被测物体的辐射率是不同的。物体的辐射率都在0~1之间，其大小和物体的材料、表面粗糙度、形状、氧化程度、颜色、厚度等均有一定的关系。对输电线路金属材料而言，表面状态对辐射率的影响较大，一般粗糙表面和受氧化后表面的辐射率是磨光表面的数倍；辐射率与测量的角度有关，测量的角度越大，误差越大；环境对红外测温工作的影响较大：在红外辐射的传输过程中，由于大气的吸收作用，总会有一定的能量衰减，在接近地面的大气中，吸收红外辐射能量的气体主要有水蒸气、二氧化碳。现大多数红外热像仪并没有针对大气衰减的补偿手段；当太阳光或强烈灯光照射时，由于光线的反射和漫反射，会极大影响红外热像仪的正常工作和准确判断，同时，光线照射造成被测物体的温升将略加在被测设备的稳定温升上，直接造成测量误差，因此红外测温工作最好选择在没有阳光的阴天；当被测物体处于室外且有风时，空气的流动会加速发热物体表面的散热，使物体表面温度降低；大气中的尘埃及悬浮粒子是红外辐射在传播过程中能量衰减的又一原因；邻近物体热辐射对测温的影响，被测物体温度越低或辐射率越小，受到邻近物体热辐射的影响越大，对测温精度的影响越大；当输电线路串联回路中的某一部件存在过热缺陷时，运行中的电气接头会向周围部件传导热量，导致回路中靠近过热点的其他部件发热，但由于热传递过程中有损耗，这些点比过热点的温度要低一些，因此，在进行测温时，必须做到准确定位，找到真正的发热源。

红外热像仪检测输电线路缺陷常采用的测量方法有，如程玉兰， 红外诊断现场实用技术[M ]. 北京: 机械工业出版社, 2002, 4。同类比较法：对同一线路不同位置的、同一类型的部件进行温升比较，进而判断是否存在热缺陷；历史对比法：对同一线路不同时期，拍摄同一位置同一类型的部件的热图像进行温升比较，进而判断是否存在热缺陷。同类比较法、历史对比法这两种热缺陷分析方法比较可靠、但效率较低，需要大量的测量数据来分析。绝对温度警界温升法：依据导线型号、负荷电流规定一个温度阈值，超出这个温度阈值，可能存在热缺陷，由于环境对被测物体影响较大，如太阳辐射引起的温升，因此这种方法并不可靠，也不准确。

胡世征，电气设备红外诊断的相对温差判断法及判断标准，电　网技术，1998年10月，第22卷第10期。相对温差是指两台设备状况相同或基本相同(指设备型号、安装地点、环境温度、表面状况和负荷大小) 的两个对应测点之间的温差, 与其中较热点温升比值的百分数。

郭贤潇，李炜，蔡汉生，高压输电线路红外检测初探，HIGH VOLTAGE ENGIINEERING,June.1999, Vol.25,No.2。在输电线路红外热缺陷检测时，常采用绝对温差法：取被测对象附近1m远的地方正常运行的导线或线路金具的最高温度为参考温度T_a，被测量对象的温度为T， △T = T-T_a,根据△T来判断热缺陷情况，这种方法可以消除太阳辐射造成的附加温升的影响。同时，由于同向性、检测距离、环境温度、湿度、风速等参数的不准确性带来的误差也减小了。在满负荷时，对高压线路发热判断取△T超过5^。C时可认为有轻微接触隐患（一般热缺陷），△T超过１5^。C即为重大缺陷，△T超过４０^。C即为紧急缺陷。