基于数字图像处理的电力设备自动识别研究

曲胤霖

（湖北工业大学，武汉 430072）

1 引言

随着我国科学技术的不断发展，国防经济建设对于社会电力资源的供应需求也愈来愈严苛，电力部门的规模以及产能也随之发展扩张中。在对电网供电设备提出了更高的性能指标参数要求的同时，还要求电力公司对于电网设备的统筹规划水平同步提高，以保证电网整体安全可靠，高效智能运行，为用电客户提供高可靠性的、稳定的电能，且保证电力部门的经济效益，以促进社会各行业的稳定快速发展。要满足电力设备处于最佳运营区间，就需要分层级地规划安排相应的电网设备状态监测并坚持运用新的先进技术来大力提高实时监测效率和可信度[1]。

本文首先对电网体系中设施的在线监测应用范围以及国内外机构以及企业公司对其研究现状进行概述说明，强调了电网设施在线实时状态监测技术的推广意义和实际运营价值。之后针对图形成像检测技术的相关理论原理进行分析，探讨物体的图形成形和辨识的规律特征，明确了运用图像辨识的理论基础以及图像处理转换的产生机制，通过多个方面的研究和分析，确定了图像辨识检测技术在电气设备检测方面的技术特性以及可靠精准度，继而推断出两者相结合运用于电网体系的设施在线监测方案的研究意义和施用价值，并针对性地制定了电网设施监测的总体布局方案，以期大幅度提升状态监测的精准度和系统的响应效能，降低工作人员的负担强度。

2 电力设备识别研究现状

电网设备状态的在线实时监测环节是保障电力配输安全可靠运营的至关重要一环。当今时期中，电力部门的线路巡检工作普遍采用的是原始的人力巡查方案，这种方案沿用相当长的时期，在不断的运用和提升过程中总结出来其不可避免的劣势：①人工巡检耗费时间长、人力资源占耗大。国内电力配输网路经过常年的建设和发展，整个配输电网路大型化和繁杂化趋势也愈来愈显著，人力巡检要配合完成整个大体系的巡查和监测，需要耗费的时长占据了整个巡查工作的大多数耗时。②人工巡查对于线路中的设备运营的状态亦或是异常时故障点和故障形式的确认具有主观臆判性。国内电网体系的整个配输电网路自身庞大繁杂，其所处的外部环境也存在着很多不可估量的影响因素。当巡查到线路的故障处时，对于故障类型的判断和引发该故障的因素判定都过多依赖于巡查人员自身的经验积累和专业素养，反馈到控制室的结论和观点精确度也需要再次进行评估和确认。随着社会发展和科技的持续进步，遥控感应以及远程传感技术等辅助设备的大力开发使得新型的配合电力网路巡查的新方式得以实现。

上述多个方面的新局势都对供输电网路中电气设施的安全可靠运转提出了新的更苛刻的指标要求，电力体系运营过程中如若电气设施遭遇突发状况会导致大覆盖范畴内的输电停供故障，电网供应侧出现新机遇和新挑战。由此需要提出针对电网线路中的各环节设备状态进行实时评估和监测，以此来对整个电网体系的运营状况进行把控，对电网设施突发的故障能够进行快速响应来确保整个电网系统的稳定可靠运转[2]。

3 基于图像处理的电力设备识别

图像处理作业流程是针对后期诊断所需而对采集的图形信息品质进行完善的过程，其本质是通过相关技术手段来消除形变、失真以及噪声干扰产生的不利影响，经历了处理流程之后的图形信息才能够精确地在终端呈现，支持进行准确的设备状态评估和故障诊断工作。当前主流的在线监测诊断手段即为前端监测平台进行数据采集，反馈红外成像的温度场信息至后端调度管控中心进行信息处理分析，来对整个电网线路中的电网状态进行预判和评估，对于潜在的故障处和威胁点进行辨识，进而制定检修策略。

通过电网前端平台的不间断工作特征来对较长线路进行整体巡查，当监测到异常温度变化点时，确定异常点所在区域结合运维人员推进现场确认流程[3]。由此看来，整个巡检平台即需要持续提升前端红外成像的图像品质，又要对评估流程执行严格的判定标准和指标，综合评估精准判定。

电网设施的散热现象诱因复杂多样化，正是由于这种复杂因素的影响，在进行无人机平台红外成像监测过程中，需要糅合多种不同的方案来综合评估判断。常规运用的对照分析手段如下简述：①同类型的设施相互比对辨别。在整个电网体系内，由电力产生环节到配送环节再到最后的变电环节这整个运行途径中，电力资源都是以三相电的型式进行转移。常规而言，当电网设施正常无碍运营时，三者的温升都是相对稳固的。基于此原则，对需要观测的设施进行多次重复信息采集，比较不同时段下在红外检测中显示出来的热量变化状况，通过多段比对，判断设施的运营稳定性。②设施体表温度读取辨别。通过电网前端巡检平台前置的成像设备仪器对电网系统中的各类设施进行体表温度场的扫描监测，获得完整的设施温升实际参数。通过查阅设施自身携带的标准规定指标，两相对比后可以判断故障点。此种方案操作简单便捷，能够通用与大部分状况下的监测。对待特殊条件下的设施监测，还需要通过图像信息结合更加精准化的分析手段来综合评估。③同设施相对温升比照辨别。通过监测锁定目标设施，将其实时温升数据与该设施的常规运转状态下的温升分布数据进行比照，再结合设施运转的周围环境因素效果，多重指标对比后评判热量是否超过标准指标，继而确定设施是否存在故障缺失。

4 电网设备的图像识别运用

图像辨识技术是后来新兴的专业型技术手段，以对图像数据的区别和归类描述为研究内容。对于电网体系中电力设施的实时状态图像数据信息的辨识，能够协助完成电网设施状态分析和状态评估，合理规划匹配维护检修资源。图像辨识流程衔接与图像预处理之后，通过电网设施的图像特征进行导出和解析。

针对图像数据信息的特性选取，即为对电力设施的图像数据信息原材料进行再加工处理，综合整理之后进行归纳去杂辨别真伪手段后，抽取能够直观反映出该电网设施实时状态特征的向量。

针对图像数据的辨识评断，即为后续的状态评估和电网设施检修计划等方案的制定过程。通过信息化手段的应用，能够检测到设备运行状态中的各方面数据，通过对数据的实时分析来判定设备状态是否良好，如果有安全隐患，那么就及时处理，特别是对安全生产有较大影响的情况，应立即报告维修。

5 结语

针对电网体系中电力设备在线状态监测以及故障巡检过程中的限制和不足之处，需要针对性地提升设施监测和巡查技术来配合和解决现阶段电气设备发展和检修维护的匹配问题。基于此现实状态，本文针对电力设备的图像成形以及状态辨识和故障诊断检修为实例，引入基于红外热成像技术和机器视觉图形技术手段的设备状态识别诊断研究，力图在红外热图像成像辨识技术和机器视觉图形技术手段的支撑下来重构完善电网设施的状态监测和巡检规范进程，构架科学化的设备状态监测机制，综合兼顾电力设备状态品质巡检技术的提升，具有较为重要的理论指导意义。