【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力變壓器運行狀態監測，尤其涉及一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法及系統。
技術介紹
1、變壓器作為電網重要設備之一，電力變壓器的安全可靠運行是電力系統正常運行的根本保障。在生產運行中，電力變壓器損毀故障的發生，不但會造成電力資產損失及停電引起的電量損失，還會影響到供電的優質服務。當前，一方面由于電力系統覆蓋面越來越廣泛導致變壓器負荷越來越大，另一方面電力變壓器運行環境自身會存在高溫、高電壓和強電流的情況，并且長期在惡劣環境下進行工作，變壓器故障頻繁發生，嚴重時則會發生火災燒毀變壓器，造成電力系統癱瘓以及重大財產損失，而且在產生火災后容易導致變壓器發生爆炸，造成更嚴重的二次事故。因此，對電力變壓器運行狀態進行實時監測，減少和預防變壓器起火與故障，以此確保變壓器穩定運行和保障輸電安全，是維護電網安全運行的重要措施之一。
2、傳統的電力系統變壓器的日常運維巡視依靠人力實現，這一方式耗時耗力，且無法及時避免故障或二次事故的發生。近年來，隨著神經網絡技術的高速發展，眾多目標檢測算法得到廣泛應用，這為變壓器異常狀態的在線監測提供了新的解決方案。由于電流、電壓效應會產生熱量，當變壓器內部器件產生故障時，缺陷部位將會有異常發熱以及放電情況，而采用紅外熱像儀可非接觸性地呈現設備溫度狀態，被廣泛用于電力設備診斷領域中，因此，通過紅外熱像儀采集電力變壓器的紅外圖像，利用目標檢測算法對該紅外圖像進行處理，識別電力變壓器中的溫度異常區域并進行運行狀態異常告警，是當前電力變壓器運行狀態的常用監測方法。
技術實現思路
1、為解決上述現有技術的不足，本專利技術提供了一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法及系統，考慮到電力變壓器異常運行時會存在異常區域高溫或著火的情況，因此采用紅外熱成像技術，采集電力變壓器在運行過程中的紅外圖像，對該紅外圖像進行背景建模來提取前景區域，根據該前景區域進行初步判斷，再利用改進的目標檢測算法對紅外圖像進行異常區域目標檢測，將該目標檢測區域與前景區域進行聯合判斷，監測并識別異常運行狀態；通過上述方法能夠避免僅采用目標檢測算法導致檢測精度低、誤檢的問題，且背景建模與檢測算法的效率高，能夠滿足監測的實時性要求。
2、第一方面，本專利技術提供了一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法。
3、一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，包括：
4、實時獲取電力變壓器在運行過程中的連續幀紅外圖像；
5、對獲取的連續幀紅外圖像進行預處理；
6、采用改進的背景建模方法，提取并框出預處理后當前幀紅外圖像的前景區域，若前景區域的面積大于設定值，則將前景區域作為疑似異常區域，反之則判斷運行狀態正常；其中，異常區域包括異常高溫區域和著火區域，異常高溫區域為溫度超過電力變壓器正常運行溫度的區域；
7、將框出前景區域的當前幀紅外圖像輸入至改進的基于r-cnn的目標檢測模型中，輸出異常區域檢測框；
8、基于疑似異常區域和異常區域檢測框進行二次確認，判斷電力變壓器是否存在異常運行狀態，并根據判斷結果進行告警。
9、第二方面，本專利技術提供了一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測系統。
10、一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測系統，包括：
11、圖像獲取模塊，用于實時獲取電力變壓器在運行過程中的連續幀紅外圖像；
12、圖像預處理模塊，用于對獲取的連續幀紅外圖像進行預處理；
13、運行狀態初步檢測模塊，用于采用改進的背景建模方法，提取并框出預處理后當前幀紅外圖像的前景區域，若前景區域的面積大于設定值，則將前景區域作為疑似異常區域，反之則判斷運行狀態正常；其中，異常區域包括異常高溫區域和著火區域，異常高溫區域為溫度超過電力變壓器正常運行溫度的區域；
14、異常區域檢測模塊，用于將框出前景區域的當前幀紅外圖像輸入至改進的基于r-cnn的目標檢測模型中，輸出異常區域檢測框；
15、運行狀態二次確認模塊，用于基于疑似異常區域和異常區域檢測框進行二次確認，判斷電力變壓器是否存在異常運行狀態，并根據判斷結果進行告警。
16、以上一個或多個技術方案存在以下有益效果：
17、本專利技術所提出的一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法及系統，考慮到電力變壓器異常運行時會存在異常區域高溫或著火的情況，因此采用紅外熱成像技術，采集電力變壓器在運行過程中的紅外圖像，對該紅外圖像進行背景建模來提取前景區域，根據該前景區域進行初步判斷，再利用改進的目標檢測算法對紅外圖像進行異常區域目標檢測，將該目標檢測區域與前景區域進行聯合判斷，監測并識別異常運行狀態；通過上述方法能夠避免僅采用目標檢測算法導致檢測精度低、誤檢的問題，且背景建模與檢測算法的效率高，能夠滿足監測的實時性要求。
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1.一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，包括：
2.如權利要求1所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，所示預處理包括對紅外圖像依次進行中值濾波去噪、拉普拉斯微分處理圖像增強和圖像偽彩色變換。
3.如權利要求1所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，所采用的改進背景建模方法為改進的自適應均值背景建模算法，利用該改進算法提取并框出預處理后當前幀紅外圖像的前景區域，包括：
4.如權利要求3所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，在進行當前幀紅外圖像的背景更新時，對圖像序列中的每一幀圖像進行分塊處理，利用分塊后的連續兩幀紅外圖像，將這兩幀紅外圖像中對應位置的圖像塊內所有像素值之和做差，計算獲取二值掩模；再根據計算獲取的二值掩模對紅外圖像進行線性組合運算。
5.如權利要求1所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，所述目標檢測模型包括依次連接的特征提取模塊、多尺度特征融合模塊、候選區域提取模塊和輸出模塊，將當前幀紅外圖像輸入至改進的
6.如權利要求1所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，所示目標檢測模型的損失函數為動態Smooth?L1損失函數。
7.如權利要求1所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，基于疑似異常區域和異常區域檢測框進行二次確認，包括：
8.一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測系統，其特征是，包括：
9.如權利要求8所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測系統，其特征是，所采用的改進背景建模方法為改進的自適應均值背景建模算法，利用該改進算法提取并框出預處理后當前幀紅外圖像的前景區域，包括：
10.如權利要求9所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測系統，其特征是，在進行當前幀紅外圖像的背景更新時，對圖像序列中的每一幀圖像進行分塊處理，利用分塊后的連續兩幀紅外圖像，將這兩幀紅外圖像中對應位置的圖像塊內所有像素值之和做差，計算獲取二值掩模；再根據計算獲取的二值掩模對紅外圖像進行線性組合運算。
...【技術特征摘要】
1.一種基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，包括：
2.如權利要求1所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，所示預處理包括對紅外圖像依次進行中值濾波去噪、拉普拉斯微分處理圖像增強和圖像偽彩色變換。
3.如權利要求1所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，所采用的改進背景建模方法為改進的自適應均值背景建模算法，利用該改進算法提取并框出預處理后當前幀紅外圖像的前景區域，包括：
4.如權利要求3所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，在進行當前幀紅外圖像的背景更新時，對圖像序列中的每一幀圖像進行分塊處理，利用分塊后的連續兩幀紅外圖像，將這兩幀紅外圖像中對應位置的圖像塊內所有像素值之和做差，計算獲取二值掩模；再根據計算獲取的二值掩模對紅外圖像進行線性組合運算。
5.如權利要求1所述的基于紅外圖像的電力變壓器運行狀態實時監測方法，其特征是，所述目標檢測模型包括依次連接的特征提取模塊、多尺度特征融合模塊、候選區域提取模塊和輸出模塊，將當前幀...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫本川，陳國平，靳燦，王朝霞，莊云松，韓澍，張東輝，魏豪，牟輝龍，岳增亞，
申請(專利權)人：國網山東省電力公司嘉祥縣供電公司，
類型：發明
國別省市：
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