一种输电线路绝缘子的故障诊断方法与流程

1.本技术涉及输电线路故障诊断技术领域，具体涉及一种输电线路绝缘子的故障诊断方法。


背景技术：

2.随着各行各业对电力需求的与日俱增，国内电网规模不断扩大，线路发生故障的可能性越来越大。同时，很多输电线路的分布区域，由于受地形环境及气候状况等众多不确定因素影响，会导致电力运行的稳定性和安全性得不到保障。由此，需要定期对输电线路进行巡检以及时发现故障或隐患部位。
3.其中，绝缘子是输电线路中的用量庞大且极其重要的电力器件。同时，绝缘子由于长期暴露在野外中，极易出现各种故障，进而造成输电线路故障。现有的绝缘子的故障诊断手段效率较低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种输电线路绝缘子的故障诊断方法，解决了现有技术中绝缘子的故障诊断手段效率较低的技术问题。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种输电线路绝缘子的故障诊断方法，包括：
6.获取电网线路的巡检红外图像；
7.获取所述巡检红外图像中绝缘子的目标区域图像；
8.将所述绝缘子的所述目标区域图像进行热力转化处理后生成热力图，所述热力图用于表示绝缘子的温度信息；
9.根据所述热力图中所表示的所述温度信息，生成提示信息，所述提示信息用于表示所述绝缘子的运行状态。
10.在本技术一种可能的实施方式中，根据所述热力图中所表示的温度信息，生成提示信息，包括：
11.当所述热力图中所表示的所述温度信息大于或者等于畸变温度时，发出第一提示信息，所述第一提示信息表示所述绝缘子出现故障。
12.在本技术一种可能的实施方式中，根据所述热力图中所表示的温度信息，生成提示信息，还包括：
13.当所述热力图中所表示的所述温度信息小于所述畸变温度且大于或等于异常温度时，发出第二提示信息，所述第二提示信息表示所述绝缘子运行异常。
14.在本技术一种可能的实施方式中，根据所述热力图中所表示的温度信息，生成提示信息，还包括：
15.当所述热力图中所表示的所述温度信息小于所述异常温度时，发出第三提示信息，所述第三提示信息表示所述绝缘子运行正常。
16.在本技术一种可能的实施方式中，获取所述巡检红外图像中绝缘子的目标区域图
像，包括：
17.对所述巡检红外图像进行目标检测，生成背景区域图像和绝缘子区域图像；以及
18.在所述绝缘子区域图像中提取目标区域图像。
19.在本技术一种可能的实施方式中，对所述巡检红外图像进行目标检测包括：
20.使用二分类yolov3检测模型对所述巡检红外图像进行目标检测。
21.在本技术一种可能的实施方式中，在所述绝缘子区域图像中提取目标区域图像包括：
22.对所述绝缘子在所述绝缘子区域图像中的位置进行坐标回归处理，生成所述绝缘子在所述绝缘子区域图像中的多个角坐标；
23.根据多个所述角坐标生成标注框；
24.根据所述标注框对所述绝缘子区域图像进行标注，生成目标框选图像，所述目标框选图像为所述目标区域图像。
25.在本技术一种可能的实施方式中，在获取电网线路的巡检红外图像之后，输电线路绝缘子的故障诊断方法还包括：
26.使用srresnet模型对所述巡检红外图像进行处理，生成第一超分修正图像，所述第一超分修正图像的分辨率大于所述巡检红外图像；
27.获取所述巡检红外图像中绝缘子的目标区域图像包括：
28.获取所述第一超分修正图像中的绝缘子的目标区域图像。
29.在本技术一种可能的实施方式中，在对所述巡检红外图像进行目标检测，生成背景区域图像和绝缘子区域图像之后，输电线路绝缘子的故障诊断方法还包括：
30.使用srresnet模型对所述绝缘子区域图像进行处理，生成第二超分修正图像，所述第二超分修正图像的分辨率大于所述绝缘子区域图像；
31.在所述绝缘子区域图像中提取目标区域图像包括：
32.在所述第二超分修正图像中提取所述目标区域图像。
33.在本技术一种可能的实施方式中，将所述绝缘子的所述目标区域图像进行热力转化处理后生成热力图，包括：
34.使用segnet模型对所述目标区域图像进行热力转化处理，生成所述目标区域图像的热力图。
35.本技术所述的输电线路绝缘子的故障诊断方法，将采集到的巡检红外图像中的绝缘子的目标区域图像提取出来，再将目标区域图像转化成热力图，通过热力图中所反映的温度信息来自动判断绝缘子是否存在运行故障。由此可以实现对绝缘子运行状态的自动识别。
36.相较于现有技术中通过人工查看线路巡检图像来辨别线路故障的方式而言，本技术的方法可以通过热力图自动识别绝缘子的温度信息，以得到绝缘子的运行状态的信息，识别效率更高，且可以避免由于人为因素造成的识别误差，进而提高故障辨认的准确性。
37.另外，将巡检红外图像中绝缘子的目标区域图像提取出来，仅对目标区域图像进行处理，可以进一步降低数据的处理量，进而提高对输电线路中绝缘子运行状态自动辨认的效率，提高了线路巡检的效率以及发现线路故障的效率。
附图说明
38.通过结合附图对本技术实施例进行更详细的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
39.图1所示为本技术一实施例提供的一种输电线路绝缘子的故障诊断方法流程示意图。
40.图2所示为本技术另一实施例提供的一种输电线路绝缘子的故障诊断方法流程示意图。
41.图3所示为本技术另一实施例提供的一种输电线路绝缘子的故障诊断方法流程示意图。
42.图4所示为本技术另一实施例提供的一种输电线路绝缘子的故障诊断方法流程示意图。
43.图5所示为本技术另一实施例提供的一种输电线路绝缘子的故障诊断方法流程示意图。
44.图6所示为本技术另一实施例提供的一种输电线路绝缘子的故障诊断方法流程示意图。
45.图7所示为本技术另一实施例提供的一种输电线路绝缘子的故障诊断方法流程示意图。
46.图8所示为本技术一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
47.本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
48.另外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
49.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
50.在简单介绍了本技术的实施原理之后，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
51.根据本技术的一个方面，如图1所示，提供了一种输电线路绝缘子的故障诊断方法，包括：
52.步骤s10：获取电网线路的巡检红外图像。在本实施例中获取巡检红外图像，可以通过安装有红外摄像设备的无人机沿着输电线路进行航拍来采集巡检红外图像。另外，还可以是使用现有的电网巡线机器人挂载红外摄像机对输电线路进行拍摄来获得巡检红外图像。
53.步骤s20：获取巡检红外图像中绝缘子的目标区域图像。将采集到的巡检红外图像中的有绝缘子的图像信息的区域设定为目标区域图像，然后可以使用现有的特征提取模型来将目标区域图像提取出来，在后续的计算处理中，由于处理的图像仅剩下提取出来的绝缘子的目标区域图像，会使得数据的处理量大幅下降，另外，也可以排除巡检图像中背景部分图像中的信息对计算的干扰。
54.步骤s30：将绝缘子的目标区域图像进行热力转化处理后生成热力图，热力图用于表示绝缘子的温度信息。被提取出来的绝缘子的目标区域图像通过热力转化处理，可以得到目标区域图像中的各个部分的红外图像中所反映的温度信息，也即得到了绝缘子的各个部分在进行巡检时的温度。热力转化处理为现有技术在此不再赘述，主要是由巡检红外图像计算出图像中每一个位置处所表示的实际温度，再由实际温度生成热力图。由于，在实际的作业过程中可以根据绝缘子自身的温度来判断绝缘子的运行状态。具体的，判断规则可以以《电压致热型设备缺陷诊断判据》中所规定的规则进行判断。
55.步骤s40：根据热力图中所表示的温度信息，生成提示信息，提示信息用于表示绝缘子的运行状态。
56.可选的，如图2所示，步骤s40具体包括：
57.步骤s401：当热力图中所表示的温度信息大于或者等于畸变温度时，生成第一提示信息，第一提示信息表示绝缘子出现故障。畸变温度可以根据在实际作业中绝缘子出现故障时的温度值来得出，由于不同的工作环境可能会造成畸变温度存在一定的差异，所以该畸变温度需要根据实际情况进行设置。
58.可选的，如图2所示，步骤s40具体还包括：
59.步骤s402：当热力图中所表示的温度信息小于畸变温度且大于或等于异常温度时，生成第二提示信息，第二提示信息表示绝缘子运行异常。异常温度的设置方法与畸变温度的设置方法相同，当热力图中所表示的绝缘子的温度处于畸变温度以及异常温度之间时，生成绝缘子运行异常的提示信息，提醒工作人员对该绝缘子进行关注或进行提前检修。由此可以尽早对运行异常的绝缘子进行检修，可以通过提前检修来防止绝缘子存在的问题进一步恶化，进而可以延长绝缘子的使用寿命。
60.可选的，如图2所示，步骤s40具体还包括：
61.步骤s403：当热力图中所表示的温度信息小于异常温度时，生成第三提示信息，第三提示信息表示绝缘子运行正常。该提示信息表示绝缘子处于正常状态，无需检修。
62.在一种可能的实现的方式中，如图3所示，步骤s20：获取巡检红外图像中绝缘子的目标区域图像具体包括如下步骤：
63.步骤s201：对巡检红外图像进行目标检测，生成背景区域图像和绝缘子区域图像。
64.具体的，可以使用现有的图像目标检测算法对巡检红外图像进行目标检测，经过
目标检测，可以将巡检红外图像中的主要目标区域图像也即绝缘子区域图像，与主要目标区域图像以外的其他的图像也即背景区域图像分别进行识别判定，由此可以生成背景区域图像和绝缘子区域图像。
65.步骤s202：在绝缘子区域图像中提取目标区域图像。在经过初步的目标检测处理后生成的绝缘子区域图像中，进一步提取绝缘子的图像也即目标区域图像。由此，可以减少在获取目标区域图像时数据的计算处理量。
66.当然，在实际的使用中，如果经过步骤s201处理后的绝缘子区域图像中，除绝缘子外的其他区域的不存在干扰图像信息，如均为单一颜色的背景，则可以省略步骤s202，直接将绝缘子区域图像中作为目标区域图像使用。由此，可以在保证计算精度的情况下，减少对数据的处理步骤。
67.可选的，在步骤s201中：对巡检红外图像进行目标检测可以使用二分类yolov3检测模型对巡检红外图像进行目标检测。yolov3模型为一现有的图像目标检测模型，本实施例中yolov3模型由特征提取网络darknet-53与多尺度检测头构成，darknet-53包含53个卷积层，用来提取输入的巡检红外图像的特征，高层特征提取后由多尺度检测头捕捉感兴趣目标(绝缘子的图像)与背景特征差异，再对特征进行二分类进而可以得到绝缘子区域图像。
68.在一种可能的实现的方式中，如图4所示，在步骤s202：在绝缘子区域图像中提取目标区域图像之后，步骤s20：获取巡检红外图像中绝缘子的目标区域图像还包括如下步骤：
69.步骤s203：对绝缘子在绝缘子区域图像中的位置进行坐标回归处理，生成绝缘子在绝缘子区域图像中的多个角的角坐标，例如，角坐标可以为左上角坐标与右下角坐标。
70.步骤s204：根据所述标注框对所述绝缘子区域图像进行标注，生成目标框选图像。
71.具体为将多个角坐标连接起来，生成一个闭合标注框，在标注框内框选的图像即为目标框选图像。另外，可以只以左上角坐标与右下角坐标为对角顶点可以生成一个矩形的标注框。
72.步骤s205：根据标注框对绝缘子区域图像进行标注，绝缘子的图像会全部位于标注框内，在标注框内的图像即为目标框选图像，也即目标区域图像。经过步骤s203至步骤s205的进一步分割处理后，得到的目标区域图像由绝缘子的图像与极少部分的背景图像组成。本实施例可以对巡检红外图像进行进一步分割，以提取出图像中的感兴趣内容，也即绝缘子的图像内容，同时，将其他与后续计算无关的杂质信息进行舍弃，由此可以大幅降低后续的数据处理的计算量，可以进一步提高绝缘子的故障识别效率。
73.在一种可能的实现的方式中，如图5所示，在步骤s10：获取电网线路的巡检红外图像之后，输电线路绝缘子的故障诊断方法还包括如下步骤：
74.步骤s11：使用srresnet模型也即srresnet网络还称超分resnet，对采集到的巡检红外图像进行处理，生成第一超分修正图像，第一超分修正图像的分辨率大于巡检红外图像。srresnet网络来源于srgan的生成器，srresnet网络允许修复更高频的细节。srresnet网络上存在两个更改：一个是srresnet使用parametric relu而不是relu，relu引入一个可学习参数帮助它适应性地学习部分负系数；另一个区别是srresnet使用了图像上采样方法。
75.srresnet模型是在图像超分领域常用的一个现有的模型，srresnet模型可以将输入的低分辨率的图像转化为具有更高分辨率的图像。具体地，srresnet模型使用深度残差网络来构建超分重建模型，首先通过深度残差网络进行高效的特征提取，然后基于高层抽象特征得到低分辨率图像与高分辨率图像之间映射关系，从而进行图像尺寸放大与增强，得到高分辨率图像也即第一超分修正图像。由此，可以在进行巡线采集巡检红外图像时，使用分辨率较低的图像采集设备进行作业，然后再将采集回来的巡检红外图像通过srresnet模型处理以后生成分辨率更高的图像，以满足后续的计算时对清晰度的需求，同时高清晰度的图像也可以进一步提高计算结果的准确性。本实施例不仅可以降低巡线所使用的图像采集设备的成本，另外，通过srresnet模型处理以后的高分辨率的图像还可以提高后续的计算精度。
76.此时，步骤s20：获取巡检红外图像中绝缘子的目标区域图像，包括：
77.获取第一超分修正图像中的绝缘子的目标区域图像。使用第一超分修正图像进行后续的目标检测以获得绝缘子的目标区域图像，由于第一超分修正图像的分辨率更高，所以所获取到的绝缘子的目标区域图像也更加精准。
78.在一种可能的实现的方式中，如图6所示，在步骤s201：对巡检红外图像进行目标检测，生成背景区域图像和绝缘子区域图像之后，输电线路绝缘子的故障诊断方法还包括：
79.步骤s21：使用srresnet模型对绝缘子区域图像进行处理，生成第二超分修正图像，第二超分修正图像的分辨率大于绝缘子区域图像。通过使用srresnet模型对绝缘子区域图像进行重建，由此可以获得分别率更高的第二超分修正图像。
80.此时，步骤s30：将绝缘子的目标区域图像进行热力转化处理后生成热力图，包括：
81.将第二超分修正图像进行热力转化处理后生成热力图，
82.其中，第二超分修正图像为目标区域图像。使用第二超分修正图像作为后续生成热力图的依据，由于第二超分修正图像具有更高的分辨率，可以表达更加准确地信息，所以可以提高由第二超分修正图像生成的热力图的精度。
83.在一种可能的实现的方式中，如图7所示，步骤s30：将绝缘子的目标区域图像进行热力转化处理后生成热力图，包括如下步骤：
84.步骤s301：使用segnet模型(图像分割模型)也即图像分割网络，对目标区域图像进行热力转化处理，以生成目标区域图像的热力图。segnet模型为一个现有的图像分割模型，在本实施例中为不同的温度范围配置不同的颜色显示。如：绝缘子上温度小于异常温度的部分为绿色，温度大于畸变温度的部分为红色，温度小于畸变温度且大于或等于异常温度的部分为黄色。由此来生成目标区域图像也即绝缘子图像的热力图。通过热力图上的颜色也可以很直观的判断绝缘子的状态。
85.下面，参考图8来描述根据本技术实施例的电子设备。图8所示为本技术一实施例提供的电子设备的结构示意图。
86.如图8所示，电子设备600包括一个或多个处理器601和存储器602。
87.处理器601可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或信息执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备600中的其他组件以执行期望的功能。
88.存储器601可以包括一个或多个计算机程序产品，计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如
可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序信息，处理器601可以运行程序信息，以实现上文的本技术的各个实施例的输电线路绝缘子的故障诊断方法或者其他期望的功能。
89.在一个示例中，电子设备600还可以包括：输入装置603和输出装置604，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
90.该输入装置603可以包括例如键盘、鼠标等等。
91.该输出装置604可以向外部输出各种信息。该输出装置604可以包括例如显示器、通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
92.当然，为了简化，图8中仅示出了该电子设备600中与本技术有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备600还可以包括任何其他适当的组件。
93.除了上述方法和设备以外，本技术的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序信息，计算机程序信息在被处理器运行时使得处理器执行本说明书中描述的根据本技术各种实施例的一种输电线路绝缘子的故障诊断方法中的步骤。
94.计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本技术实施例操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
95.此外，本技术的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序信息，计算机程序信息在被处理器运行时使得处理器执行本说明书根据本技术各种实施例的输电线路绝缘子的故障诊断方法中的步骤。
96.计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
97.以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。
98.本技术中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使
用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
99.还需要指出的是，在本技术的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本技术的等效方案。
100.提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本技术。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本技术的范围。因此，本技术不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此发明的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
101.以上仅为本技术创造的较佳实施例而已，并不用以限制本技术创造，凡在本技术创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本技术创造的保护范围之内。