一种水电站变压器故障识别方法及系统与流程

本发明涉及设备状态监测，尤其涉及一种水电站变压器故障识别方法及系统。

背景技术：

1、随着水电站智能化建设的推进，变压器作为水电站的核心枢纽设备，其运行状态直接关系到电网的安全稳定。在长期运行过程中，水电站的变压器常会出现内部异常发热及外部形态缺陷。

2、在实际运维中，常通过人工手持红外热像仪或可见光相机进行独立观测以检测变压器是否存在故障，但这种方式不仅效率较低，且严重依赖运维人员的主观经验。当水电站厂房低照度、高水汽的复杂环境下，人工检测极易出现误判，从而导致无法精准地识别复杂环境下的设备缺陷。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种水电站变压器故障识别方法及系统，以解决现有技术中无法精准地识别复杂环境下设备缺陷的问题。

2、本技术第一方面提供一种水电站变压器故障识别方法，所述方法包括：

3、获取水电站变压器的双模态图像以及其的运行工况数据，其中，所述双模态图像包括可见光图像和红外热图，可见光图像为时序连续的帧图像；

4、对所述可见光图像和红外热图中的所述水电站变压器进行视角配准，并提取视角配准后所述水电站变压器的变压器语义部件区域；

5、基于所述变压器语义部件区域进行特征提取，得到对应的外观缺陷结果；

6、调用预设热异常分割模型对重构图像与所述红外热图之间的逐像素差异矩阵进行异常特征提取，得到初始热异常区域，其中，所述重构图像是对所述红外热图进行图像重构得到的；

7、基于所述运行工况数据对所述初始热异常区域进行工况校正，得到真实热异常区域；

8、根据所述真实热异常区域和所述外观缺陷结果进行跨模态特征校验，得到所述水电站变压器的故障分级判定结果。

9、可选的，对所述可见光图像和红外热图中的所述水电站变压器进行视角配准之前，所述方法还包括：

10、对所述红外热图进行图像质量修复，得到修复后的红外热图。

11、可选的，所述对所述红外热图进行图像质量修复，得到修复后的红外热图，包括：

12、采用包含可变形卷积模块的去噪卷积神经网络对采集到的红外热图进行背景去噪处理，得到初始处理后的红外热图；

13、利用加权引导滤波与单尺度视网膜模型增强算法对所述初始处理后的红外热图的边缘信息和对比度进行增强，得到修复后的红外热图。

14、可选的，对所述可见光图像和红外热图中的所述水电站变压器进行视角配准，并提取视角配准后所述水电站变压器的变压器语义部件区域，包括：

15、分别提取所述双模态图像中所述水电站变压器的变压器本体元素数据；

16、基于所述变压器本体元素数据的坐标空间变换关系将所述可见光图像和所述红外热图中的所述水电站变压器进行视角配准；

17、将视角配准后的所述水电站变压器进行划分，得到变压器语义部件区域。

18、可选的，所述调用预设热异常分割模型对重构图像与所述红外热图之间的逐像素差异矩阵进行异常特征提取，得到初始热异常区域包括：

19、对所述红外热图进行图像重构，得到重构图像；

20、计算所述重构图像与所述红外热图之间的逐像素差异矩阵；

21、调用预设热异常分割模型对所述逐像素差异矩阵进行异常特征提取，得到初始热异常区域。

22、可选的，基于所述运行工况数据对所述初始热异常区域进行工况校正，得到真实热异常区域，包括：

23、解析所述运行工况数据，得到预设维度数据；

24、根据每一变压器语义部件区域的基础发热系数以及预设维度数据确定对应的理论温升基准值；

25、针对每一变压器语义部件区域，基于所述理论温升基准值、预设维度数据下的环境温度数据以及预设同类部件的历史温差数据进行加权融合，生成所述变压器语义部件区域的动态温差阈值；

26、过滤所述变压器语义部件区域对应初始热异常区域中小于其对应动态温差阈值的像素点，并将过滤后的初始热异常区域作为真实热异常区域。

27、可选的，根据所述真实热异常区域和所述外观缺陷结果进行跨模态特征校验，得到所述水电站变压器的故障分级判定结果，包括：

28、针对每一变压器语义部件区域，判断所述变压器语义部件区域是否存在所述真实热异常区域，和/或，外观缺陷结果；

29、若仅存在真实热异常区域，确定当前所述水电站变压器的故障分级判定结果为维持观察；

30、若存在真实热异常区域和外观缺陷结果，确定当前所述水电站变压器的故障分级判定结果为严重故障。

31、可选的，还包括：

32、基于所述真实热异常区域提取的温升梯度和所述可见光图像生成包含故障类型、故障具体部件位置及故障严重程度的结构化诊断报告，并将其作为故障分级判定结果。

33、可选的，在执行根据所述真实热异常区域和所述外观缺陷结果进行跨模态特征校验，得到所述水电站变压器的故障分级判定结果之前，还包括：

34、计算所述外观缺陷结果中目标识别部件分别与所述变压器语义部件区域的拓扑邻接关系；

35、分析所述目标识别部件在可见光图像中的油迹传播方向；

36、根据所述拓扑邻接关系，以及所述目标识别部件在可见光图像中的油迹传播方向排除所述外观缺陷结果中的伪缺陷干扰。

37、本技术第二方面一种水电站变压器故障识别系统，所述系统包括：

38、获取模型，用于获取水电站变压器的双模态图像以及其的运行工况数据，其中，所述双模态图像包括可见光图像和红外热图，可见光图像为时序连续的帧图像；

39、配准处理模块，用于对所述可见光图像和红外热图中的所述水电站变压器进行视角配准，并提取视角配准后所述水电站变压器的变压器语义部件区域；

40、特征提取模块，用于基于所述变压器语义部件区域进行特征提取，得到对应的外观缺陷结果；

41、预设热异常分割模型，用于对重构图像与所述红外热图之间的逐像素差异矩阵进行异常特征提取，得到初始热异常区域，其中，所述重构图像是对所述红外热图进行图像重构得到的；

42、校正模块，用于基于所述运行工况数据对所述初始热异常区域进行工况校正，得到真实热异常区域；

43、生成模块，用于根据所述真实热异常区域和所述外观缺陷结果进行跨模态特征校验，得到所述水电站变压器的故障分级判定结果。

44、本发明提供一种水电站变压器故障识别方法及系统，首先，获取水电站变压器由可见光图像和红外热图组成的双模态图像以及其的运行工况数据；对所述可见光图像和红外热图中的所述水电站变压器进行视角配准，并提取视角配准后所述水电站变压器的变压器语义部件区域，以通过部件级空间配准构建统一的语义部件区域；接着，对变压器语义部件区域进行特征提取，得到对应的外观缺陷结果；并调用预设热异常分割模型对重构图像与所述红外热图之间的逐像素差异矩阵进行异常特征提取，得到初始热异常区域，本技术结合重构像素差异与分割网络，实现了多模态特征的深层融合，改善了现有技术中单模态分析导致信息割裂的问题；然后，引入同步采集的运行工况数据使诊断机制能根据实时负荷和冷却状态自适应调整初始热异常区域，得到真实热异常区域，有效过滤了设备在高负荷运作时产生的正常升温区域，降低了传统静态固定阈值机制引发的误报风险；最后，将外观缺陷结果与真实热异常区域映射至同一变压器语义部件区域，以通过时空多维度的交叉验证，排除了积水、阴影等环境因素的伪缺陷干扰，提升故障识别的准确率与可靠性，为复杂水电站环境下的变压器故障分级判定提供了更为客观、智能的技术途径。