基于红外图像的电力变压器故障的在线检测

摘要

电力变压器作为电力系统运行的重要设备之一，为保证供电的可靠性和安全性，对运行的变压器进行故障在线检测非常必要。红外诊断技术作为一种有效的故障检测手段被广泛采用。它可以检测和诊断电力变压器大量的内部、外部缺陷，快速对设备热状态进行红外成像，通过对电力变压器故障的红外图像的分析，从而对运行的变压器存在的事故隐患和缺陷进行定位、定性的故障诊断。
　　在对变压器的红外检测方法进行研究，总结国内外研究成果的基础上，结合课题的实际要求，提出了红外诊断技术对电力变压器的故障进行在线检测的方案。通过设计的变压器故障在线检测与诊断系统，完成变压器故障的在线检测的效果
　　首先对采集的变压器红外图像进行预处理。通过线性变换和直方图均衡化算法，实现红外图像的图像增强;然后根据红外图像的噪声特点，讨论了几种经典的去噪算法，采用小波包阈值算法对红外图像进行消噪。仿真结果显示，该算法有效地抑制了图像中的噪声信号，很好的改善了图像的质量。其次，研究了红外图像分割技术中两种经典的分割算法，即边缘检测和Ostu分割法。对比实验结果图，采取了Canny算子边缘检测的图像分割法。然后根据电力变压器各部位图像的特征，采用改进的Hu不变矩提取特征值，并利用最近邻分类器进行图像识别。最后，选用Visual Basic6.0设计了电力变压器故障在线检测与诊断系统。该系统针对某区域进行重点监测，通过故障温度阈值与温度变化率的双重判断预测设备的运行情况;或根据“图像特征判断法”与“模糊温差法”，并结合红外图像数据库中的信息判断变压器故障的类型，基本实现了变压器红外图像故障的在线检测。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外应用和研究现状

1．2．1 国外红外技术在电力设备检测中的应用及研究现状

1．2．2 国内红外技术在电力设备检测中的应用及研究现状

1．3 本文主要内容和所做工作

2 电力变压器故障的红外诊断基础

2．1 红外诊断的原理

2．2 红外热像仪的工作原理及特点

2．2．1 红外热像仪的工作原理

2．2．2 红外热像仪的特点

2．3 电力变压器故障及红外诊断方法

2．4 电力变压器故障的红外诊断机理

2．4．1 红外热像技术对电力变压器外部故障的诊断

2．4．2 红外热像技术对电力变压器内部故障的诊断

2．5 在线监测系统的整体框架设计

2．6 本章小结

3 变压器红外图像预处理

3．1 红外图像分析和处理研究概述

3．2 红外图像的增强

3．2．1 概述

3．2．2 对比度增强

3．2．3 直方图均衡化算法

3．3 红外图像去噪

3．3．1 均值滤波

3．3．2 中值滤波

3．3．3 基于小波包阈值的去噪方法

3．4 本章小结

4 变压器红外图像的分割

4．1 红外图像分割的概述

4．2 基于边缘的红外图像分割

4．3 基于最大类间方差法红外图像分割

4．4 本章小结

5 基于Hu不变矩的红外图像识别

5．1 图像识别概述

5．2 基于Hu矩的特征提取

5．2．1 Hu矩的定义

5．2．2 Hu矩的特征提取

5．3 基于改进Hu不变矩的特征提取

5．3．1 改进Hu矩的不变性测试

5．3．2 改进Hu矩的特征提取

5．4 基于改进Hu不变矩的目标识别

5．5 本章小结

6 变压器红外图像故障诊断

6．1 故障诊断方案设计

6．1．1 故障诊断流程

6．1．2 变压器故障红外诊断注意事项

6．2 变压器故障诊断系统

6．2．1 上位机软件系统开发环境的建立

6．2．2 红外图像数据库的建立

6．2．3 变压器故障诊断

6．2．4 实验结果

6．3 本章小结

7 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间发表论文情况