基于數字圖像處理的電力設備自動識別研究

曲胤霖

【摘 要】論文首先對電網體系中設施的在線監測應用范圍、國內外機構以及企業公司對其研究現狀進行概述說明，強調了電網設施在線實時狀態監測技術的推廣意義和實際運營價值。之后針對圖形成像檢測技術的相關理論原理進行分析，探討物體的圖形成形和辨識的規律特征，明確了運用圖像辨識的理論基礎以及圖像處理轉換的產生機制，通過多個方面的研究和分析，確定了圖像辨識檢測技術在電氣設備檢測方面的技術特性以及可靠精準度。繼而推斷出兩者相結合運用于電網體系的設施在線監測方案的研究意義和施用價值，并針對性地制定了電網設施監測的總體布局方案，以期大幅度提升狀態監測的精準度和系統的響應效能，降低工作人員的負擔強度。

【Abstract】 Firstly， this paper summarizes the application scope of on-line monitoring of facilities in power grid system and the research status of domestic and foreign organizations and enterprises， emphasizes the popularization significance and practical operation value of on-line real-time monitoring technology of power grid facilities， and then analyzes the related theory of graphic imaging detection technology， and discusses the regular features of object shape forming and identification， clarifies the theoretical basis of image identification and the generation mechanism of image processing and transformation. Through multiple aspects of research and analysis， the technical characteristics and reliability and accuracy of image identification and detection technology in the detection of electrical equipment are determined. Then it deduces the research significance and application value of the online monitoring scheme of facilities combined with the two methods in the power grid system， and develops the overall layout scheme of power grid facilities monitoring， so as to greatly improve the accuracy of state monitoring and the response efficiency of the system， and reduce the burden intensity of the staff.

【關鍵詞】數字圖像;電力設備識別;監測精度

【Keywords】 digital image; power equipment recognition; monitoring accuracy

【中圖分類號】TM76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）02-0168-02

1 引言

隨著我國科學技術的不斷發展，國防經濟建設對于社會電力資源的供應需求也愈來愈嚴苛，電力部門的規模以及產能也隨之發展擴張中。在對電網供電設備提出了更高的性能指標參數要求的同時，還要求電力公司對于電網設備的統籌規劃水平同步提高，以保證電網整體安全可靠，高效智能運行，為用電客戶提供高可靠性的、穩定的電能，且保證電力部門的經濟效益，以促進社會各行業的穩定快速發展。要滿足電力設備處于最佳運營區間，就需要分層級地規劃安排相應的電網設備狀態監測并堅持運用新的先進技術來大力提高實時監測效率和可信度[1]。

本文首先對電網體系中設施的在線監測應用范圍以及國內外機構以及企業公司對其研究現狀進行概述說明，強調了電網設施在線實時狀態監測技術的推廣意義和實際運營價值。之后針對圖形成像檢測技術的相關理論原理進行分析，探討物體的圖形成形和辨識的規律特征，明確了運用圖像辨識的理論基礎以及圖像處理轉換的產生機制，通過多個方面的研究和分析，確定了圖像辨識檢測技術在電氣設備檢測方面的技術特性以及可靠精準度，繼而推斷出兩者相結合運用于電網體系的設施在線監測方案的研究意義和施用價值，并針對性地制定了電網設施監測的總體布局方案，以期大幅度提升狀態監測的精準度和系統的響應效能，降低工作人員的負擔強度。

2 電力設備識別研究現狀

電網設備狀態的在線實時監測環節是保障電力配輸安全可靠運營的至關重要一環。當今時期中，電力部門的線路巡檢工作普遍采用的是原始的人力巡查方案，這種方案沿用相當長的時期，在不斷的運用和提升過程中總結出來其不可避免的劣勢：①人工巡檢耗費時間長、人力資源占耗大。國內電力配輸網路經過常年的建設和發展，整個配輸電網路大型化和繁雜化趨勢也愈來愈顯著，人力巡檢要配合完成整個大體系的巡查和監測，需要耗費的時長占據了整個巡查工作的大多數耗時。②人工巡查對于線路中的設備運營的狀態亦或是異常時故障點和故障形式的確認具有主觀臆判性。國內電網體系的整個配輸電網路自身龐大繁雜，其所處的外部環境也存在著很多不可估量的影響因素。當巡查到線路的故障處時，對于故障類型的判斷和引發該故障的因素判定都過多依賴于巡查人員自身的經驗積累和專業素養，反饋到控制室的結論和觀點精確度也需要再次進行評估和確認。隨著社會發展和科技的持續進步，遙控感應以及遠程傳感技術等輔助設備的大力開發使得新型的配合電力網路巡查的新方式得以實現。

上述多個方面的新局勢都對供輸電網路中電氣設施的安全可靠運轉提出了新的更苛刻的指標要求，電力體系運營過程中如若電氣設施遭遇突發狀況會導致大覆蓋范疇內的輸電停供故障，電網供應側出現新機遇和新挑戰。由此需要提出針對電網線路中的各環節設備狀態進行實時評估和監測，以此來對整個電網體系的運營狀況進行把控，對電網設施突發的故障能夠進行快速響應來確保整個電網系統的穩定可靠運轉[2]。

3 基于圖像處理的電力設備識別

圖像處理作業流程是針對后期診斷所需而對采集的圖形信息品質進行完善的過程，其本質是通過相關技術手段來消除形變、失真以及噪聲干擾產生的不利影響，經歷了處理流程之后的圖形信息才能夠精確地在終端呈現，支持進行準確的設備狀態評估和故障診斷工作。當前主流的在線監測診斷手段即為前端監測平臺進行數據采集，反饋紅外成像的溫度場信息至后端調度管控中心進行信息處理分析，來對整個電網線路中的電網狀態進行預判和評估，對于潛在的故障處和威脅點進行辨識，進而制定檢修策略。

通過電網前端平臺的不間斷工作特征來對較長線路進行整體巡查，當監測到異常溫度變化點時，確定異常點所在區域結合運維人員推進現場確認流程[3]。由此看來，整個巡檢平臺即需要持續提升前端紅外成像的圖像品質，又要對評估流程執行嚴格的判定標準和指標，綜合評估精準判定。

電網設施的散熱現象誘因復雜多樣化，正是由于這種復雜因素的影響，在進行無人機平臺紅外成像監測過程中，需要糅合多種不同的方案來綜合評估判斷。常規運用的對照分析手段如下簡述：①同類型的設施相互比對辨別。在整個電網體系內，由電力產生環節到配送環節再到最后的變電環節這整個運行途徑中，電力資源都是以三相電的型式進行轉移。常規而言，當電網設施正常無礙運營時，三者的溫升都是相對穩固的。基于此原則，對需要觀測的設施進行多次重復信息采集，比較不同時段下在紅外檢測中顯示出來的熱量變化狀況，通過多段比對，判斷設施的運營穩定性。②設施體表溫度讀取辨別。通過電網前端巡檢平臺前置的成像設備儀器對電網系統中的各類設施進行體表溫度場的掃描監測，獲得完整的設施溫升實際參數。通過查閱設施自身攜帶的標準規定指標，兩相對比后可以判斷故障點。此種方案操作簡單便捷，能夠通用與大部分狀況下的監測。對待特殊條件下的設施監測，還需要通過圖像信息結合更加精準化的分析手段來綜合評估。③同設施相對溫升比照辨別。通過監測鎖定目標設施，將其實時溫升數據與該設施的常規運轉狀態下的溫升分布數據進行比照，再結合設施運轉的周圍環境因素效果，多重指標對比后評判熱量是否超過標準指標，繼而確定設施是否存在故障缺失。

4 電網設備的圖像識別運用

圖像辨識技術是后來新興的專業型技術手段，以對圖像數據的區別和歸類描述為研究內容。對于電網體系中電力設施的實時狀態圖像數據信息的辨識，能夠協助完成電網設施狀態分析和狀態評估，合理規劃匹配維護檢修資源。圖像辨識流程銜接與圖像預處理之后，通過電網設施的圖像特征進行導出和解析。

針對圖像數據信息的特性選取，即為對電力設施的圖像數據信息原材料進行再加工處理，綜合整理之后進行歸納去雜辨別真偽手段后，抽取能夠直觀反映出該電網設施實時狀態特征的向量。

針對圖像數據的辨識評斷，即為后續的狀態評估和電網設施檢修計劃等方案的制定過程。通過信息化手段的應用，能夠檢測到設備運行狀態中的各方面數據，通過對數據的實時分析來判定設備狀態是否良好，如果有安全隱患，那么就及時處理，特別是對安全生產有較大影響的情況，應立即報告維修。

5 結語

針對電網體系中電力設備在線狀態監測以及故障巡檢過程中的限制和不足之處，需要針對性地提升設施監測和巡查技術來配合和解決現階段電氣設備發展和檢修維護的匹配問題。基于此現實狀態，本文針對電力設備的圖像成形以及狀態辨識和故障診斷檢修為實例，引入基于紅外熱成像技術和機器視覺圖形技術手段的設備狀態識別診斷研究，力圖在紅外熱圖像成像辨識技術和機器視覺圖形技術手段的支撐下來重構完善電網設施的狀態監測和巡檢規范進程，構架科學化的設備狀態監測機制，綜合兼顧電力設備狀態品質巡檢技術的提升，具有較為重要的理論指導意義。

【參考文獻】

【1】朱秀呂.數字圖像處理與圖像通信[M].北京：北京郵電大學出版社，2012.

【2】陳世清.淺談電力變壓器的狀態監測[J].變壓器，2012，39（1）：61.

【3】高運昌.國內外電力設備狀態檢修發展概述[J].黑龍江科技信息，2011（20）：135-135.