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专利号: 2022100210381
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种换流变阀侧套管局部放电检测系统,其特征在于,包括图像采集模块、图像处理器以及终端上位机;

所述图像采集模块,用于多角度采集热像图,并进行实时存储;

所述图像处理器,用于对所述多角度热像图进行灰度线性变换以及中值滤波处理;

所述终端上位机,用于将经图像处理器处理后的多角度热像图拼接融合形成全方位的套管表面温度热图;基于所述全方位的套管表面温度热图,标定相机参数和进行维度变换,构建带有套管表面温度信息的三维套管温度模型;根据所述三维套管温度模型标记异常温升区域,并进行热源定位,完成对换流变阀侧套管局部放大的检测。

2.根据权利要求1所述的换流变阀侧套管局部放电检测系统,其特征在于,所述图像采集模块包括5个红外热像仪,以及与所述红外热像仪通过BNC数据线连接的数据储存卡,所述数据储存卡通过BNC数据线与终端上位机连接;

所述红外热像仪,用于多角度获取套管局部放电产生的表面温升变化图像,得到多角度热像图,且所述红外热像仪不与套管接触;

所述数据存储卡,用于存储多角度热像图,并将多角度热像图发送至图像处理器。

3.根据权利要求2所述的换流变阀侧套管局部放电检测系统,其特征在于,所述5个红外热像仪呈正五角分布,且所述5个红外热像仪位于同一平面,与套管末屏测量端子保持水平且不与套管接触,且水平面与套管轴向垂直。

4.一种如权利要求1‑3中任一所述的换流变阀侧套管局部放电检测系统的检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、围绕套管轴向等距布置5个红外热像仪,且所述红外热像仪与套管末屏测量端子位于同一水平面且不与套管接触,该水平面与套管轴向垂直;

S2、利用所述5个红外热像仪多角度采集热像图,并利用数据储存卡进行实时存储;

S3、对多角度采集的热像图进行灰度线性变换和中值滤波预处理;

S4、利用终端上位机对多角度采集的热像图进行拼接融合处理,形成全方位的套管表面温度热图;

S5、构建初始三维套管模型,标定相机参数和进行维度变换,构建带有套管表面温度信息的三维套管温度模型;

S6、根据所述三维套管温度模型标记异常温升区域,并进行热源定位,完成对换流变阀侧套管局部放大的检测。

5.根据权利要求4所述的换流变阀侧套管局部放电检测方法,其特征在于,所述步骤S3中灰度线性变换的表达式如下:

其中,T'和T分别表示灰度线性变换后和变换前的灰度值,Tmax和Tmin分别表示灰度线性变换前灰度最大值和最小值,T'max和T'min分别表示灰度线性变换后灰度最大值和最小值。

6.根据权利要求4所述的换流变阀侧套管局部放电检测方法,其特征在于,所述步骤S5包括以下步骤:

S501、根据待测换流变阀侧套管的类型、结构参数和尺寸大小,构建初始三维套管模型;

S502、将所述全方位的套管表面温度热图中的特征点与初始三维套管模型中相应的特征点进行相机标定;

S503、基于所述初始三维套管模型结合标定相机特征点,进行维度变换,并将全方位的套管表面温度热图中带有温度信息的每个像素点融合至所述初始三维套管模型上,构建带有套管表面温度信息的三维套管温度模型。

7.根据权利要求6所述的换流变阀侧套管局部放电检测方法,其特征在于,所述步骤S502中特征点包括套管顶端以及伞裙边缘点。

8.根据权利要求6所述的换流变阀侧套管局部放电检测方法,其特征在于,所述步骤S502中维度变换的表达式如下:其中,u,v表示图像坐标系(u,v),dx、dy表示转换因子,Zc表示相机坐标系(Xc,Yc,Zc)中的Z轴,Xw,Yw,Zw表示世界坐标系(Xw,Yw,Zw),fx,fy,R,T,α,β表示相机标定的内参数,M1表示内参数矩阵,M2表示外参数矩阵,u0,v0表示像素平面坐标系(u,v)的中心。

9.根据权利要求5所述的换流变阀侧套管局部放电检测方法,其特征在于,所述步骤S6包括以下步骤:

S601、构建三维温度套管模型数据库;

S602、对比三维套管温度模型与三维温度套管模型数据库中的热像图,标记异常温升区域,并利用热传导方程对局部放电类型和位置进行识别;

S603、根据识别结果,确定热源处热量变化趋势,并根据热源处热量变化趋势得到套管内部局部放电特征和绝缘状态,完成对换流变阀侧套管局部放大的检测。

10.根据权利要求9所述的换流变阀侧套管局部放电检测方法,其特征在于,所述步骤S602中热传导方程的表达式如下:其中,p表示密度,c表示比热容,λx、λy和λz表示导热系数,T表示温度,t表示时间, 表示热源密度。