[发明专利]一种基于图像边缘检测的避雷器动作辨识方法

说明书

本发明涉及一种基于图像边缘检测的避雷器动作辨识方法，属于电力系统继电保护技术领域。当输电线路遭受雷击时，通过小波模极大值变换确定故障行波到达时刻t，根据电流行波下降沿利用最小二乘曲线拟合出避雷器未动作时的拟合波形x(t)，选择50μs时窗，再用基于Canny算子图像边缘检测分别对实际波形y(t)和拟合行波x(t)进行检测得到结果P、Q，最后用马氏距离公式计算出马氏距离d，将d作为判据特征量与设定的阈值D比较：若d≥D，线路避雷器动作；若d<D，则判为线路避雷器未动作。本发明克服了传统避雷器计数器不能适时掌控，以及需线路停电观测的弊端，减少了设备的投入。

技术领域

本发明涉及一种基于图像边缘检测的避雷器动作辨识方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

据统计，我国高压输电线路由于雷击引起的跳闸次数占总跳闸次数的40％～70％。雷击不仅会引起线路跳闸导致供电中断，雷电波入侵变电站还可能造成电力一次设备绝缘受损或破坏二次设备，导致区域性停电。由于输电线路一般很长，虽然有避雷线保护，但由于雷电的绕击和反击，仍不能完全避免输电线路遭受大气过电压的侵袭。因此会装设避雷器，可以在雷电流入侵时形成通地回路，从而保护设备。但目前测量端采集到的行波暂态电流一般不考虑线路避雷器动作产生的影响。因此判断避雷器动作与否对于分析线路遭受雷击时电磁暂态仿真、是否影响线路行波波形等问题十分重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于图像边缘检测的避雷器动作辨别方法，根据初始行波下降沿利用最小二乘曲线拟合出避雷器未动作的电流行波，从图像处理角度提出了基于图像边缘检测结合马氏距离的图像相似度匹配计算，最终求得用来判断避雷器是否动作的判据。该方法克服了传统避雷器计数器不能适时掌控，以及需线路停电观测的弊端，减少了设备的投入。

本发明的技术方案是：一种基于图像边缘检测的避雷器动作辨识方法，当输电线路遭受雷击时，线路避雷器动作会使测量端所测的电流行波波头变平缓，并在后续存在振荡，通过小波模极大值变换确定故障行波到达时刻t，根据电流行波下降沿利用最小二乘曲线拟合出避雷器未动作时的拟合波形x(t)，选择50μs时窗，再用基于Canny算子图像边缘检测分别对实际波形y(t)和拟合行波x(t)进行检测得到结果P、Q，最后用马氏距离公式计算出马氏距离d，将d作为判据特征量与设定的阈值D比较：若d≥D，线路避雷器动作；若d<D，则判为线路避雷器未动作。

具体步骤如下：

(1)当输电线路遭受雷击时测量端立即启动录波，记录下实际波形y(t)，通过小波模极大值变换确定故障行波到达时刻t；

(2)根据电流行波下降沿利用最小二乘曲线在50μs时窗内拟合出避雷器未动作时的拟合波形x(t)：

(3)用基于Canny算子检测图像边缘的方法，将拟合波形与实际波形作图像边缘检测：

①去噪声，利用高斯滤波器作平滑处理；

②计算梯度值与方向角；

运用一阶微分边缘算子检测图像边缘，计算边缘梯度模值|ΔI|及方向角θ，梯度是一个矢量，它具有方向角θ和边缘梯度模值|ΔI|；

式中，和指图像对x、y两个正交方向的偏导数，

③非最大值抑制

对一阶微分算子计算的梯度幅值进行非最大抑制，将在梯度方向具有最大梯度值的像元作为边缘像元保留，将其他删除。

④滞后阈值化

设定两个阈值：一个为高阈值t_high，一个为低阈值t_low，用双阈值算法对边缘进行检测和处理。