王凱凱畢業(yè)論文正文

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1、1引言1.1課題的背景和意義電力設(shè)備(powerequipment)是電力系統(tǒng)中必不可少的一部分，它貫穿在電力系統(tǒng)始終，它在運(yùn)行時(shí)損壞在所難免，主要是由長(zhǎng)期發(fā)熱和短時(shí)發(fā)熱所造成，會(huì)使電力設(shè)備的絕緣性能降低，機(jī)械強(qiáng)度降低，導(dǎo)體的接觸電阻增加，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生著嚴(yán)重的威脅。隨著電力生產(chǎn)可靠性要求的提高，電壓等級(jí)的不斷增高，機(jī)組容量增人,輸電距離增長(zhǎng)，對(duì)電力設(shè)備在運(yùn)行中的故障隱患的準(zhǔn)確診斷和及時(shí)維護(hù)，顯得越來越重要。為了能夠保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行度，使用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行電力設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)已成為未來的趨勢(shì)⑴。隨著我國(guó)國(guó)民

2、經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，電力供應(yīng)呈總體偏緊，部分地區(qū)電力短缺嚴(yán)重的現(xiàn)象，導(dǎo)致電力生產(chǎn)和電力傳輸中的一些部門滿負(fù)荷或者超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)運(yùn)行中的電力設(shè)備帶來了嚴(yán)重的考驗(yàn)。而H電力供應(yīng)的不足直接制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，制約生產(chǎn)力的發(fā)展，也在這種情況下，變電站的電力設(shè)備安全、可靠的運(yùn)行顯得尤為重要。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。國(guó)家正積極提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，電力系統(tǒng)正在大力建設(shè)無人值守變電站。許多變電站在遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)的基礎(chǔ)上增加了“遙視”功能，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)各種重要參數(shù)、設(shè)備和場(chǎng)所的監(jiān)測(cè)。將視頻圖像引入電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)

3、視中帶來了巨犬的技術(shù)進(jìn)步，但現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)只有視頻監(jiān)控功能和錄像功能，不能對(duì)監(jiān)控目標(biāo)進(jìn)行智能化的主動(dòng)識(shí)別分析。因此對(duì)電力設(shè)備所出現(xiàn)的故障不能及時(shí)地處理，因此造成一系列的問題。首先，大量的圖像傳輸?shù)秸{(diào)度端，需要操作員時(shí)刻觀察分析圖像，無形川增加了操作員的工作負(fù)擔(dān)；再次，人眼易疲勞的弱點(diǎn)和人工判斷的主觀性，嚴(yán)重影響了電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，不利于電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高；最后，人眼難以分辨細(xì)微圖像的灰度變化，難以客觀判斷屯力設(shè)備表面缺陷的程度〔2〕。從以上的具體問題，可以得出電力設(shè)備的故障識(shí)別需要借助計(jì)算機(jī)模式識(shí)別，以便

4、更及時(shí)、更準(zhǔn)確地排除故障。圖像分析技術(shù)可從根本上解決口前電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)屮存在的一些實(shí)際問題：很多高壓設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)難以轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在信號(hào)轉(zhuǎn)換和傳輸過程中容易受強(qiáng)電磁場(chǎng)的影響；重耍設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)需耍實(shí)吋監(jiān)測(cè)，采用人工巡視難以滿足實(shí)吋性耍求，而冃巡視員的責(zé)任心、工作態(tài)度和精神狀況嚴(yán)重影響了檢測(cè)的結(jié)果；另外，人眼難以分辨細(xì)微圖像的灰度變化，難以客觀判斷電力設(shè)備表面缺陷的程度。本課題的成果及其進(jìn)一步的研究工作，可促進(jìn)變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化，提高變電站工作人員的效率，取得更高的經(jīng)濟(jì)效益，將具有較大的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。1.

5、2課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀視覺識(shí)別和檢測(cè)技術(shù)在國(guó)外發(fā)展很快，早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)就有100多家公司躋身于視覺檢測(cè)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)市場(chǎng)，可見視覺測(cè)試系統(tǒng)確實(shí)很有前途?；趫D像處理的檢測(cè)系統(tǒng)己經(jīng)在其他領(lǐng)域取得了一定成果，如文字識(shí)別、指紋識(shí)別、人物識(shí)別、產(chǎn)品檢測(cè)、軍事偵察等。視覺技術(shù)在屯力系統(tǒng)識(shí)別和檢測(cè)應(yīng)用也在本世紀(jì)已陸續(xù)開展，在屯力系統(tǒng)中，在近些年，基于圖像處理技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，已經(jīng)進(jìn)行了一些有益的探索，并且也取得了一些可喜的成就?，F(xiàn)代電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅速，國(guó)外很多地方已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了變電站的無人值守。普及無人值守也成為目前和未來

6、電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)⑶，在當(dāng)前電力系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化、智能化程度耍求不斷提高的背景下，將計(jì)算機(jī)視覺的相關(guān)新技術(shù)運(yùn)用到電力系統(tǒng)中來，結(jié)合電力系統(tǒng)變電站的應(yīng)用場(chǎng)合，為電力系統(tǒng)變電站中視頻監(jiān)控特別是視覺信息和關(guān)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供一條嶄新的技術(shù)手段。而國(guó)內(nèi)總體上還處于一種零散的、初步的應(yīng)用階段。比較成功的例子如電力設(shè)備的紅外圖像溫度檢測(cè)，基于圖像識(shí)別的鍋爐爐膛燃燒狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。20世紀(jì)90年來中期以來，特別是我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)犬規(guī)模改造以來，220KV以下相繼進(jìn)行無人值班改造。其具體做法是在增加一次系統(tǒng)可靠性和實(shí)行微機(jī)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)“四遙”，并增加“遙

7、視”系統(tǒng)?！斑b視”系統(tǒng)應(yīng)用多媒體實(shí)時(shí)圖像監(jiān)視技術(shù)，可以使運(yùn)行人員遠(yuǎn)程直接觀看變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及環(huán)境圖像。電力設(shè)備的檢測(cè)包括叮以對(duì)桿塔、導(dǎo)線及避雷器、絕緣子、線路金具、線路周圍壞境進(jìn)行巡視。機(jī)器人配備的高分辨率CCD攝像機(jī)攝取目標(biāo)圖像，實(shí)吋傳輸?shù)降孛婊?，由基站操作人員根據(jù)圖像中導(dǎo)線、絕緣了等設(shè)施的外觀確定是否損壞⑷。人工復(fù)查需對(duì)圖像逐幀觀察，效率低但較可靠。高壓輸電線路巡線機(jī)器人一般能發(fā)現(xiàn)架空線大部分表面故障。FI前有些電廠和變電站安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制遠(yuǎn)程攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)、數(shù)字視頻錄像等功能。但這些視頻監(jiān)控系

8、統(tǒng)只有視頻監(jiān)視功能沒有視頻圖像識(shí)別功能。還要依靠值班人員直接去觀察和分析采集到的圖像⑸，判斷電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，缺乏對(duì)變電站電力設(shè)備的H動(dòng)識(shí)別與分析功能。而H前提出的檢測(cè)系統(tǒng)模型實(shí)現(xiàn)的視頻圖像識(shí)別內(nèi)容主要包括：1對(duì)戶外斷路器、隔離開關(guān)以及接地刀閘等設(shè)備的斷開、閉合狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；2測(cè)量輸屯線