污秽复合绝缘子憎水性和憎水迁移性的图像度量法-中国电机工程学会.PDF

中国电机工程学会高电压专业委员会 2004 年学术会议论文 污秽复合绝缘子憎水性和憎水 迁移性的图像度量法 1 1 1 1 2 陈秀娟 ，李成榕 ，赵林杰 ，宋伟 ，黄兴泉 1.华北电力大学（北京 102206 ）2. 河南电力试验研究所（郑州450052 ） 本文详细介绍了数字图像处理技术在户外运行过的污秽复合绝缘子憎水性和憎水迁移性度量中的应用。着重 摘 要： 运用均熵法、种子点统计法和频谱分析法对污秽复合绝缘子的喷水图像进行了计算，提取了三个不同特征函 数值。然后运用基于支撑向量机的软件——libsvm －2.6 对上述三个特征函数值进行了综合分析，并给出了 分析结果。 关键词：憎水性 憎水迁移性 均熵法 支撑向量机 1 前言 复合绝缘子良好的憎水性和憎水迁移性，使它比瓷、玻璃绝缘子具有更多的优点，因 而在电力系统中获得了越来越广泛的应用[1] 。 而复合绝缘子的憎水性和憎水迁移速度并不总是保持在最佳状态，随着运行时间的延 长，绝缘子表面的憎水性会因材料的老化而丧失，憎水迁移速度也会减慢；潮湿和放电的 共同作用会促使绝缘子的憎水性丧失；不同的污秽成分和污秽量也可造成憎水性和憎水迁 移性能的差异。而一旦憎水性丧失或憎水迁移速度很慢了，就会导致绝缘子耐污闪性能下 降，因此有必要对绝缘子的憎水性能和憎水迁移状态进行监测[2] 。 目前，憎水性的测量方法主要分为两大类，第一类：基于机理的测试方法——LMW （小 分子）萃取法；第二类：基于水分在绝缘子表面积聚状态的测试方法——静态接触角法、 HC 分级法、基于 HC 分级法与图像处理的憎水性指示函数法。 而其中“基于 HC 分级法与图像处理的憎水性指示函数法”是将图像处理技术应用到 复合绝缘子的憎水性测量中，以均熵法和形状因子法最为典型。这类方法既克服了 LMW 萃取法和静态接触角法测量过程繁琐、要求条件苛刻、仅限于实验室操作等缺点，又克服 了 HC 分级法简单、粗糙和定性分析的不足，为定量测量复合绝缘子的憎水性提供了一种 新的思路。 根据这个发展思路，本文不仅采用了已有的均熵法，而且还找到了种子点统计法和频 谱分析法两种新的方法，并利用这些方法对绝缘子伞裙喷水后所拍摄到的图像进行了分析 和计算。最后利用基于支撑相量机的分析软件对这三种方法提取的函数值进行了综合分析， 并给出了分析结果。 2 图像的获取 数字图像处理技术就是利用数字计算机或者其它数字硬件，对从图像信息转换而得的 电信号进行某些数学运算，以提高图像的实用性。它主要包括：点运算、几何处理、图像 增强、图像复原、图像形态学处理、图像编码、图像重建和模式识别等。现在图像处理技 术已经被广泛应用到工业、医疗保健、航空航天、军事等各个领域，发挥着越来越重要的 689 中国电机工程学会高电压专业委员会 2004 年学术会议论文 作用[3] 。 图像的获取是图像处理的第一步，也是比较关键的一步。因为图像质量的好坏直接影 响到图像分析的难易程度和最终效果。 拍摄前，首先要对绝缘子伞裙表面喷水，具体喷水方法见[4][5] 。本试验所采用的拍摄装 置为索尼 DCR-PC115E 数码摄像机，有效像素 130 万，10 倍光学变焦，120 倍数码变焦。 一般来说，试样位置、拍摄距离和角度等都应该固定，只有这样，拍摄到的图片才有可比 性。图 1 为拍摄条件相似的情况下拍摄到的不同试样的喷水图像。 由图 1 可见，和洁净绝缘子表面不同，不同的污秽背景会给污秽绝缘子喷水图像的分 析带来一定的难度。在算法上，也应该考虑尽量减少污秽背景对函数值的影响。 下面是本文对污秽绝缘子的图像分析时所采用的算法和相应的计算结果。 （a ）轻度污染的绝缘子的喷水图像 （b ）严重污染的绝缘子的喷水图像 图 1 不同试样的喷水图像 3 图像特征函数值的计算