技術領域

本發明涉及輸電安全檢測技術，尤其涉及高鐵接觸網的絕緣子破損檢測方法。

背景技術

隨著高速鐵路運輸技術的進一步發展及其廣泛應用，高鐵接觸網作為向機車提供電能的重要設施，其是否處于安全的工作狀態也越來越受到關注。為保證接觸網處于良好工作狀態，以利于電氣化鐵道的安全運營，應盡早發現并處理接觸網故障。高鐵接觸網絕緣子在掛網后，由于受到機電負荷，風吹雨淋等環境因素的影響，導致絕緣子的機電性能下降，常常會發生絕緣子積污閃絡、開裂破損等缺陷，從而引起線路故障，對高速鐵路的安全運營有很大影響，目前對于高鐵線路上的絕緣子檢測主要采用的是直接觀察法，這種人工巡檢的維護方式存在著很多很多弊端，例如人為因素的不確定性，這種非受控的方式可能使得隱患不能被及時發現，容易引起線路事故的發生；另外，人工巡檢的維護方式需要更多的費用，而且需要更多的時間。

目前，掛網絕緣子運行狀況的檢測方法有：(1)用短路叉、火花間隙放電叉或絕緣子串電壓分析儀等人工登桿塔方法。這種傳統的絕緣子檢測方法不僅勞動強度大、安全性差、效率低，而且受電磁干擾等原因，易造成誤檢或漏檢。(2)采用紅外熱成像技術的無損非接觸檢測。故障絕緣子與正常絕緣子的表面熱場分布不同，根據被動紅外成像中是否出現異常熱像特征即可判斷絕緣子是否出現故障。由于絕緣子紅外熱像受絕緣子表面發射率、絕緣子負荷等級、檢測距離、大氣吸收、天氣和紅外檢測儀器等多種因素的影響，其探測精度和準確性有待進一步提高。(3)超聲技術。將超聲波以一定角度照射絕緣子，引起絕緣子產生微弱振動，由于破損絕緣子的振動特性有別于完好絕緣子，通過分析接收到的絕緣子超聲回波的特征，即可判斷瓷體是否存在裂紋和絕緣子不同材料的結合狀態。通常使用帶電操作桿將超聲換能器 接近待檢絕緣子。此種方法工作效率低，安全性差。

參考專利文獻：

專利文獻1：一種絕緣子圖像缺陷檢測方法，申請日：2014年4月5日，申請號/專利號：201410136596.8，公開號：CN103886610A

專利文獻2：基于圖像識別的絕緣子缺陷識別方法，申請日：2013年12月3日，申請號/專利號：201310642444.0，公開號：CN103605981A

專利文獻1描述了一種絕緣子圖像缺陷檢測方法，主要是通過直升機巡檢的方式獲取輸電線路的彩色絕緣子圖像，其主要是利用彩色圖像中絕緣子的顏色呈現聚類的特性，通過在Lab顏色空間中利用K均值聚類算法將絕緣子從復雜的背景圖像中初步分割出來；然后利用絕緣子在圖像形成的長條對稱特性，采用基于主成分分析的連通區域判決方法定位出絕緣子的具體位置；在此基礎上，通過統計分析絕緣子相鄰盤片之間的距離識別出絕緣子缺陷區域。專利文獻1獲取的是彩色圖像，因此在圖像處理上較為復雜，相應地，缺陷判定的方法也較為繁復。

專利文獻2描述了一種基于圖像識別的絕緣子缺陷識別方法，包括：對采集的包含絕緣子串的圖片進行圖像處理，得到每條絕緣子串的中心直線；以中心直線為參考線，以像素為單位，沿著參考線遍歷絕緣子串的二值圖像，每遇到一個參考線的垂線的像素點個數先增長后縮減的參考區域，且該參考區域內像素點最多的垂線到參考線的垂線距離大于平均值，則求取該區域內像素點最多的垂線在參考線上的坐標；計算每相鄰兩個坐標點的距離，如果某兩個相鄰坐標點之間的距離大于參考距離的1.7倍，那么該處有絕緣子缺失，否則該處絕緣子完整。專利文獻2描述的方法主要用于高壓輸電線路上的絕緣子，而且對于缺陷絕緣子片成像在絕緣子中間而非邊緣部分時可能無法有效檢出。

絕緣子視覺檢測是一種非接觸檢測方法，它利用CCD攝像機獲取待檢測瓷絕緣子的一幅或多幅圖像，通過圖像分析與處理，判斷瓷絕緣子外表破損和表面積污程度，為掛網瓷絕緣子破損檢測提供了一種新的手段。

高鐵接觸網的絕緣子的檢測在實際應用中，主要還是靠人工查驗法。主要有兩個方面：一方面是通過人工上線登桿作業；另一方面是通過攝像機拍攝絕緣子圖，然后人工看圖，找缺陷。這樣的方法無疑作業周期長，且受專業人員素質的影響較大。

因此，研究一種既快速又高效的非接觸式絕緣子缺損檢測方法對高速鐵路的安全運營有著很重要的意義。

發明內容

本發明提出了一種基于圖像的高鐵接觸網絕緣子破損檢測方法，利用絕緣子邊緣輪廓特征以及絕緣子片狀特征進行破損檢測，并從正反兩面同時檢測。