断路器在线监测方法及系统

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断路器在线监测方法及系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电力设备监测技术领域，特别是涉及断路器在线监测方法及系统。\n背景技术\n[0002] 断路器是电力系统中的关键设备，断路器工作可靠性直接关系到整个电力系统的\n安全，从而对断路器状态的监测是非常有必要的。目前，对断路器监测的监测设备种类繁\n多，一般是在断路器上安装传感器，或者将传感器集成在断路器上，通过复杂的监测工作获得断路器的工作状态信息，由于断路器型号的差异使得这些监测设备通用性差，且对已投\n入使用的断路器安装监测设备，对断路器造成一定的损坏。\n[0003] 随着图像技术的发展，主要是通过热成像技术对断路器状态进行监测。热成像技\n术是通过拍摄发热物体的红外图片，对这些红外图片进行分析得到有用信息的技术，根据\n得到的有用信息对断路器的状态进行判断。目前，大多数热成像仪采用人工读取图片再判\n断结果的方式工作，需要大量的人力资源，或者只读取某片区域的温度，未采用有效的图像计算方法对红外图片进行分析，监测可靠性不高。\n发明内容\n[0004] 基于此，有必要针对断路器监测可靠性不高的问题，提供一种提高监测可靠性的\n断路器在线监测方法及系统。\n[0005] 一种断路器在线监测方法，包括如下步骤：\n[0006] 采集断路器热图像；\n[0007] 根据所述断路器热图像及预先确定的关键区域的位置信息，提取非关键区域和关\n键区域；\n[0008] 对所述断路器热图像的关键区域进行补偿；\n[0009] 对补偿后的所述断路器热图像的关键区域进行特征计算得到所述断路器的特征\n数据矩阵；\n[0010] 将所述断路器的特征数据矩阵与知识库中的特征数据矩阵进行对比，得到第一对\n比结果数据；将所述断路器的特征数据矩阵与所述断路器的历史特征数据矩阵进行对比分\n析，得到第二对比结果数据；所述知识库中的特征数据矩阵包括与所述断路器同型号的其\n他断路器的特征数据矩阵；\n[0011] 将所述第一对比结果数据与所述第二对比结果数据进行加权求和计算，得到计算\n结果数据；\n[0012] 根据所述计算结果数据，判断所述断路器的状态。\n[0013] 本发明还提供一种断路器在线监测系统，包括：\n[0014] 采集模块，用于采集断路器热图像；\n[0015] 提取模块，用于根据所述断路器热图像及预先确定的关键区域的位置信息，提取\n非关键区域和关键区域；\n[0016] 补偿模块，用于对所述断路器热图像的关键区域进行补偿；\n[0017] 第一计算模块，用于对补偿后的所述断路器热图像的关键区域进行特征计算得到\n所述断路器的特征数据矩阵；\n[0018] 对比模块，用于将所述断路器的特征数据矩阵与知识库中的特征数据矩阵进行对\n比，得到第一对比结果数据；还用于将所述断路器的特征数据矩阵与所述断路器的历史特\n征数据矩阵进行对比分析，得到第二对比结果数据；所述知识库中的特征数据矩阵包括与\n所述断路器同型号的其他断路器的特征数据矩阵；\n[0019] 第二计算模块，用于将所述第一对比结果数据与所述第二对比结果数据进行加权\n求和计算，得到计算结果数据；\n[0020] 处理模块，用于根据所述计算结果数据，判断所述断路器的状态。\n[0021] 上述断路器在线监测方法，通过自动获取断路器热图像，并对热图像进行图像分\n析得出判断结果，实现对断路器的实时在线监测，无需人工读取图片再判断断路器的状态，减少了大量的人力资源。通过对断路器热图像关键区域的提取并对关键区域进行补偿，对\n补偿后的所述断路器热图像的关键区域进行特征计算得到所述断路器的特征数据矩阵，将\n所述断路器的特征数据矩阵分别与知识库中的特征数据矩阵和所述断路器历史的特征数\n据矩阵进行对比，得到第一对比结果数据和第二对比结果数据，将所述第一对比结果数据\n与所述第二对比结果数据进行加权求和计算，得到计算结果数据，根据所述计算结果数据，判断所述断路器的状态。通过对关键区域的补偿能有效消除环境对热图像的影响，得到更\n为准确的热图像，再对补偿后的热图像进行特征提取，得到更准确的特征数据矩阵，根据特征数据矩阵，经过对比和判断得出更准确的判断结果，可提高在线监测可靠性，从而提高电力系统的可靠性。\n附图说明\n[0022] 图1为一实施方式的断路器在线监测方法的流程图；\n[0023] 图2为一实施方式的断路器在线监测系统的原理图；\n[0024] 图3为绝对值隶属函数；\n[0025] 图4为变化率隶属函数；\n[0026] 图5为故障发生概率隶属函数。\n具体实施方式\n[0027] 请参阅图1，提供一种实施方式的断路器在线监测方法，包括如下步骤：\n[0028] S100：采集断路器热图像。\n[0029] 热成像仪安装在断路器上，采用热成像仪对断路器热图像进行采集，并能实时采\n集断路器的温度得到温度数据。通过热成像仪通过拍摄物体的图片，对被监测的断路器不\n会造成损坏。采集断路器热图像后，还需对断路器热图像进行图像数字化处理后并将其进\n行灰度化处理。根据图像的大小选取m*n个采样点对图像进行采样，图像可采用m*n大小的\n矩阵表示。\n[0030] S200：根据断路器热图像及预先确定的关键区域的位置信息，提取非关键区域和\n关键区域。\n[0031] 由于同型号断路器的相的位置是确定的，且断路器每相的关键区域是确定的，即\n关键区域在断路器热图像矩阵上的位置是确定的，从而，根据预先确定的关键区域的位置\n信息，从断路器热图像上可分割出关键区域和非关键区域。在本实施例中，断路器的关键区域包括第一出线端区域、第二出线端区域和触头区域，上述三个关键区域易受到电路通断\n电的影响，且最能影响断路器的工作状态，通过对上述三个关键区域的热图像分析，可有效判断断路器的工作状态。\n[0032] S300：对断路器热图像的关键区域进行补偿。\n[0033] 由于断路器会受到环境的影响，在进行热图像采集得到断路器热图像时，热图像\n是受到环境干扰的图像，从而需要对断路器热图像进行补偿，以消除外界环境温度、外界光等因素对图像产生的干扰，得到更准确的断路器热图像。\n[0034] S400：对补偿后的断路器热图像的关键区域进行特征计算得到断路器的特征数据\n矩阵。\n[0035] 对上述三个关键区域分别进行特征计算，得到特征数据矩阵，为后续的对比判断\n提供依据。\n[0036] S500：将断路器的特征数据矩阵与知识库中的特征数据矩阵进行对比，得到第一\n对比结果数据；将断路器的特征数据矩阵与断路器的历史特征数据矩阵进行对比分析，得\n到第二对比结果数据。\n[0037] 知识库包括中的特征数据矩阵与断路器同型号的其他断路器的特征数据矩阵。知\n识库中包括的特征数据矩阵是对同型号的断路器在正常工作时提取得到的。断路器历史的\n特征数据矩阵是目前监测的断路器之前计算得到的特征数据矩阵。对比的方式有多种，例\n如，求差或求差后计算差值变化率等，差值能反映出故障，变化率能反映出是否有变得更差的可能。得到的第一对比结果数据和第二对比结果数据。对第一对比结果数据和第二对比\n结果数据进行分析，例如，针对第一对比结果数据，计算指示正常程度的正常程度参数，然后根据具体的断路器乘以相应的可信度，得到分析结果，分析结果包括每相的上出线端和\n下出线端的接触、发热情况、触头的接触点发热情况、连接状况、绝缘层破损情况。其中正常程度是根据计算得到的，可信度根据具体的断路器的试验确定的。\n[0038] S700：将第一对比结果数据与第二对比结果数据进行加权求和计算，得到计算结\n果数据。\n[0039] 由于对比结果可能会出现偶然性，将两种对比结果加权求和计算，以减少对比的\n偶然性，提高对比结果的准确性。\n[0040] S800：根据计算结果数据，判断断路器的状态。\n[0041] 根据计算结果数据，判断断路器是否出现故障，当判定出现故障时，通过显示器显示判断结果，方便工作人员查看，同时向监控中心传输判断结果信息，若出现故障，进行故障处理。当绝缘层漏电严重或触头烧损时，发出报警，要求工作人员及时处理，当触头发热异常且暂时能正常工作时，提醒工作人员更换触头，当回路发热严重异常时，紧急分闸。\n[0042] 上述断路器在线监测方法，通过自动获取断路器热图像，并对热图像进行图像分\n析得出判断结果，实现对断路器的实时在线监测，无需人工读取图片再进行判断断路器的\n状态，减少了大量的人力资源。通过对断路器的关键区域的补偿能有效消除环境对热图像\n的影响，得到更为准确的热图像，再对补偿后的热图像进行特征提取，得到更准确的特征数据矩阵，根据特征数据矩阵，经过对比和判断得出更准确的判断结果，可提高在线监测可靠性，从而提高电力系统的可靠性。\n[0043] 在其中一个实施例中，断路器热图像包括断路器的每相热图像；断路器热图像的\n关键区域包括断路器的每相热图像的每个关键区域。\n[0044] 在本实施例中，断路器为三相断路器，三相分别为A相、B相和C相。热成像仪在断路器的每相上都有安装，用于获取断路器的每相热图像，得到三相热图像，每相热图像均可用图像矩阵表示，分别为KA、KB、KC，KA表示A相热图像的图像矩阵，KB表示B相热图像的图像矩阵，KC表示C相热图像的图像矩阵。断路器热图像包括断路器的每相热图像，断路器热图像的关键区域包括断路器的每相热图像的每个关键区域，即在断路器的A相、B相和C相上分别提取了第一出线端区域、第二出线端区域和触头区域。每个热图像可采用如下表达式表示：\n[0045]\n[0046] 其中，其中KN表示图像矩阵，可替换为KA、KB、KC，函数f(m,n)代表在具体点(m，n)的灰度值，例如，上述f(1,1)表示图像在(1，1)点的灰度值，f(1,2)表示图像在(1，2)点的灰度值，f(1,n)表示图像在(1，n)点的灰度值，f(m,1)表示在(m，1)点的灰度值。分别对KA、KB、KC进行分割，得到每相热图像的关键区域和非关键区域。断路器每相的关键区域为第一出线\n端区域、第二出线端区域和触头区域。这样，断路器每相都可获得三个关键区域图像，得到9个区域热图像，分别为KA1、KA2、KA3、KB1、KB2、KB3、KC1、KC2和KC3，KA1、KA2、KA3分别表示A相的第一出线端区域图像矩阵、第二出线端区域图像矩阵和触头区域图像矩阵，KB1、KB2、KB3分别表示B相的第一出线端区域图像矩阵、第二出线端区域图像矩阵和触头区域图像矩阵，KC1、KC2、KC3分别表示C相的第一出线端区域图像矩阵、第二出线端区域图像矩阵和触头区域图像矩\n阵。KN可替换为KA1、KA2、KA3、KB1、KB2、KB3、KC1、KC2和KC3。\n[0047] 对每相热图像的第一出线端区域、第二出线端区域和触头区域进行补偿，以消除\n断路器每相的干扰。对进行补偿后的每相的第一出线端区域、第二出线端区域和触头区域\n分别进行特征计算，得到关键区域的特征数据矩阵。\n[0048] 在其中一个实施例中，上述断路器在线监测方法还包括：\n[0049] 从断路器的每相热图像的非关键区域中选取每相热图像的补偿区域；\n[0050] 对断路器的每相热图像以外的参考区域进行热图像采集，得到参考区域热图像。\n[0051] 对断路器热图像的关键区域进行补偿的步骤包括：\n[0052] 根据参考区域热图像，对断路器的每相热图像的每个关键区域进行第一次补偿；\n[0053] 根据每相热图像对应的补偿区域，对经过第一次补偿后的断路器的每相热图像的\n每个关键区域进行第二次补偿。\n[0054] 对每相热图像的非关键区域选取一个补偿区域，分别为KA4、KB4和KC4，KA4、KB4和KC4分别表示A相的补偿区域图像矩阵、B相的补偿区域图像矩阵和C相的补偿区域图像矩阵。在断路器的每相热图像以外的参考区域也安装了热成像仪，用于对断路器的每相热图像以外\n的参考区域进行热图像采集，得到参考区域热图像。参考区域热图像用图像矩阵KD表示，这样，与上述9个区域图像一起得到13个区域图像的图像矩阵。上述KN可替换为KA4、KB4、KC4和KD。\n[0055] 根据参考区域热图像对每相热图像的每个关键区域进行第一次补偿，是为了消除\n外界环境对A相、B相和C相的干扰，例如，消除气温变化、阳光照射、杂光等对A相、B相和C相的干扰，参考区域与断路器A相、B相和C相所处的环境相同，且不受电路通断影响的断路器上的某个区域，如断路器架。进行第一次补偿的方法有多种，在本具体实施例中，对每相热图像的每个关键区域进行第一次补偿公式如下：\n[0056] KA1'＝a(KA1-Avg(KA1)*Ones(m,n))+b(KA1-Avg(KD)*Ones(m,n))。\n[0057] 其中，KA1'表示A相热图像的第一出线端区域第一次补偿后的图像矩阵。a和b为调\n节系数，a与b的和为1，Avg(KA1)为对A相热图像的第一出线端区域图像矩阵求平均值，Ones(m,n)为1的m*n矩阵。其中，KA1可用KA2、KA3、KB1、KB2、KB3、KC1、KC2和KC3替代，当KA1被替代后，对相应的关键区域图像矩阵求平均值，对应地，KA1'可用KA2'、KA3'、KB1'、KB2'、KB3'、KC1'、KC2'和KC3'替代。KA2'和KA3'分别表示A相热图像的第二出线端区域第一次补偿后的图像矩阵和触头区域第一次补偿后的图像矩阵。KB1'、KB2'和KB3'分别表示B相热图像的第一出线端区域第一次补偿后的图像矩阵、第二出线端区域第一次补偿后的图像矩阵和触头区域第一次补偿\n后的图像矩阵。KC1'、KC2'和KC3'分别表示C相热图像的第一出线端区域第一次补偿后的图像矩阵、第二出线端区域第一次补偿后的图像矩阵和触头区域第一次补偿后的图像矩阵。\n[0058] 断路器的每相所处的位置不同，从而所处的环境存在差异，为了消除这个差异，在每相上的非关键区域选取一个受电路通断电影响较小的区域作为补偿区域，如第一出线端\n区域与触头区域之间的某个区域。根据补偿区域，对经过第一次补偿后的断路器的每相热\n图像的每个关键区域进行第二次补偿。进行第二次补偿的方法有多种，在本具体实施例中，对经过第一次补偿后的每相热图像的每个关键区域进行第二次补偿公式如下：\n[0059] KA1”＝a(KA1'-Avg(KA1')*Ones(m,n))+b(KA1'-Avg(KA4)*Ones(m,n))。\n[0060] 其中，KA1”为A相热图像的第一出线端区域经过第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵。Avg(KA1')为对A相热图像的第一出线端区域经过第一次补偿后的图像矩阵求\n平均值。其中，KA1”可用KA2”、KA3”、KB1”、KB2”、KB3”、KC1”、KC2”和KC3”替代，对应地，KA1'可用KA2'、KA3'、KB1'、KB2'、KB3'、KC1'、KC2'和KC3'替代，KA4可用KB4、KC4替代。KA2”和KA3”分别表示A相热图像的第二出线端区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵和触头区域第一\n次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵。KB1”、KB2”和KB3”分别表示B相热图像的第一出线端区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵、第二出线端区域第一次补偿后再进\n行第二次补偿后的图像矩阵和触头区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵。\nKC1”、KC2”和KC3”分别表示C相热图像的第一出线端区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵、第二出线端区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵和触头区域第\n一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵。\n[0061] 通过第一次补偿和第二次补偿，不但消除了大环境对断路器的影响，而且消除了\n小区域环境偏差的影响，得到更准确的关键区域，提高监测准确性。可以理解，第一补偿和第二次补偿的顺序可调换。\n[0062] 在其中一个实施例中，对补偿后的断路器热图像的关键区域进行特征计算得到断\n路器的特征数据矩阵的步骤包括：\n[0063] 对补偿后的断路器的每相热图像的每个关键区域分别进行特征提取得到特征值；\n[0064] 对每个特征值取绝对值，形成绝对值向量；\n[0065] 求每个绝对值的变化率，形成变化率向量。\n[0066] 绝对值向量与变化率向量组合构成断路器的特征数据矩阵。\n[0067] 在本实施例中，三相热图像，每相热图像对应三个关键区域，从而需要对9个关键\n区域分别进行特征计算，得到9个特征值，对9个特征值取绝对值，并将9个绝对值组成数组形成绝对值向量。求绝对值向量中的每个绝对值的变化率，得到9个变化率，并将9个变化率组成数组形成变化率向量。绝对值向量和变化率向量组合构成断路器的特征数据矩阵。绝\n对值反映关键区域的连接、接触情况，绝对值的变化率反映关键区域的发热情况，绝对值与变化率构成断路器的特征数据矩阵能反映出断路器的关键区域的工作情况。\n[0068] 请参阅图3、图4及图5，在其中一个实施例中，上述断路器在线监测方法还包括步\n骤：\n[0069] 根据模糊隶属度函数以及特征数据矩阵中特征元素的模糊集，得到特征数据矩阵\n中特征元素隶属于对应模糊集的趋势结果；\n[0070] 根据趋势结果、模糊规则以及模糊隶属度函数，得到故障发生概率；\n[0071] 根据故障发生概率，判断断路器的状态。\n[0072] 模糊计算的输入值是特征数据矩阵，特征数据矩阵中的特征元素包括绝对值和变\n化率，输出值为故障发生概率，绝对值的模糊集为：小、偏小、正常、偏大、大；变化率的模糊集为：负大、负小、零、正小、正大；输出值的模糊集为：无、小、中、大，对应的模糊规则如表1所示。根据特征数据矩阵中的绝对值隶属函数和变化率隶属函数，得到绝对值和变化率分\n别隶属于对应的模糊集的趋势结果。在根据如表1的模糊规则，得到故障发生概率的趋势结果，例如，当绝对值隶属模对应模糊集中的小，变化率隶属于对应模糊集中的负大，则故障概率发生隶属对应模糊集中的大，即得到故障发生概率再通过如图5所示的故障发生概率\n隶属函数，计算得到故障发生概率的趋势结果。由于特征数据矩阵中的特征元素包括每相\n热图像的每个关键区域的特征值的绝对值和变化率，从而得到的故障发生概率包括每相热\n图像的每个关键区域故障发生的概率。\n[0073] 表1\n[0074]\n[0075] 图3表示绝对值隶属函数，横坐标表示归一化的绝对值，纵坐标表示归一化的模糊\n隶属度。例如，当绝对值为0.2时，其属于小的隶属度小于属于偏小的隶属度，0.2属于偏小的可能性要大于属于小的可能性，则认为绝对值为0.2时属于偏小。图4表示变化率隶属函\n数，横坐标表示归一化的变化率，纵坐标表示归一化的模糊隶属度。例如，当变化率为0.2时，其属于负大的隶属度小于属于负小的隶属度，0.2属于负小的可能性要大于属于负大的可能性，则认为变化率为0.2时属于负小。\n[0076] 在其中一个实施例中，根据故障发生概率，判断断路器的状态的步骤包括步骤：\n[0077] 判断故障发生概率是否超出预设故障概率；\n[0078] 若是，判定断路器的状态为故障；\n[0079] 若否，判定断路器的状态为无故障。\n[0080] 当某区域的故障发生概率超过预设故障概率时视为故障，用于处理潜在故障。\n[0081] 在其中一个实施例中，根据计算结果数据，判断断路器的状态的步骤包括步骤：\n[0082] 判断计算结果数据中单个结果数据是否超出预设安全值；\n[0083] 若是，判定断路器的状态为故障；\n[0084] 若否，判定断路器的状态为无故障。\n[0085] 计算结果中包括了每相热图像的每个关键区域进行对比后的结果，单个结果指其\n中断路器热图像中的单相热图像的每个关键区域的对比结果。单个结果对应有每相的第一\n出线端和第二出线端的接触、发热情况，触头的接触点发热情况，当单个结果数据的值超出了预设安全值，认为每相的第一出线端和第二出线端的接触、发热情况，触头的接触点发热情况超出安全情况。\n[0086] 在其中一个实施例中，根据计算结果，判断断路器的状态的步骤包括步骤：\n[0087] 将计算结果数据中的单个结果数据进行加权求和计算，得到综合结果数据；\n[0088] 判断综合结果数据是否超出预设额定值；\n[0089] 若是，断路器的状态为故障；\n[0090] 若否，断路器的状态为无故障。\n[0091] 综合结果数据是对上述单相结果数据进行加权求和得到的，将每相热图像的情况\n进行综合得到的，根据综合结果数据进行故障判断，是对断路器整体工作情况进行判定。\n[0092] 请参阅图2，提供一种实施方式的断路器在线监测系统，包括：\n[0093] 采集模块100，用于采集断路器热图像。\n[0094] 热成像仪安装在断路器上，采用热成像仪对断路器热图像进行采集，并能实时采\n集断路器的温度得到温度数据。采集断路器热图像后，还需采用预处理模块对断路器热图\n像进行图像数字化处理，将其进行灰度化处理。根据图像的大小选取m*n个采样点对图像进行采样，图像可采用m*n大小的矩阵表示。\n[0095] 提取模块200，用于根据断路器热图像及预先确定的关键区域的位置信息，提取非\n关键区域和关键区域。\n[0096] 由于同型号断路器的相的位置是确定的，且断路器每相的关键区域是确定的，即\n关键区域在断路器热图像矩阵上的位置是确定的，从而，提取模块200根据预先确定的关键区域的位置信息，从断路器热图像上可分割出关键区域和非关键区域。在本实施例中，断路器的关键区域包括第一出线端区域、第二出线端区域和触头区域，上述三个关键区域易受\n到电路通断电的影响，且最能影响断路器的工作状态，通过对上述三个关键区域的热图像\n分析，可有效判断断路器的工作状态。\n[0097] 补偿模块300，用于对断路器热图像的关键区域进行补偿。\n[0098] 由于断路器会受到环境的影响，在进行热图像采集得到断路器热图像时，热图像\n是受到环境干扰的图像，从而需要利用补偿模块300对断路器热图像进行补偿，以消除外界环境温度、外界光等因素对图像产生的干扰，得到更准确的断路器热图像。\n[0099] 第一计算模块400，用于对补偿后的断路器热图像的关键区域进行特征计算得到\n断路器的特征数据矩阵。\n[0100] 对比模块500，用于将断路器的特征数据矩阵与知识库中的特征数据矩阵进行对\n比，得到第一对比结果数据；还用于将断路器的特征数据矩阵与断路器的历史特征数据矩\n阵进行对比分析，得到第二对比结果数据；知识库中的特征数据矩阵包括与断路器同型号\n的其他断路器的特征数据矩阵。\n[0101] 第二计算模块600，用于将第一对比结果数据与第二对比结果数据进行加权求和\n计算，得到计算结果数据。\n[0102] 由于对比结果可能会出现偶然性，将两种对比结果加权求和计算，以减少对比的\n偶然性，提高对比结果的准确性。\n[0103] 处理模块700，用于根据计算结果数据，判断断路器的状态。\n[0104] 根据计算结果数据，判断断路器是否出现故障，当判定出现故障时，通过显示器显示判断结果，方便工作人员查看，同时向监控中心传输判断结果信息，若出现故障，进行故障处理。当绝缘层漏电严重或触头烧损时，发出报警，要求工作人员及时处理，当触头发热异常且暂时能正常工作时，提醒工作人员更换触头，当回路发热严重异常时，紧急分闸。\n[0105] 上述断路器在线监测系统，通过采集模块100自动获取断路器热图像，并对热图像\n进行图像分析得出判断结果，实现对断路器的实时在线监测，无需人工读取图片再进行判\n断断路器的状态，减少了大量的人力资源。利用补偿模块300对断路器的关键区域进行补\n偿，能有效消除环境对热图像的影响，得到更为准确的热图像，再通过第一计算模块400对补偿后的热图像进行特征提取，得到更准确的特征数据矩阵，根据特征数据矩阵，通过对比模块500得到第一对比结果数据和第二结果数据，第二计算模块600对第一对比结果数据和\n第二结果数据进行加权求和得到准确的计算结果数据，处理模块700根据计算结果数据得\n出更准确的判断结果，可提高在线监测可靠性，从而提高电力系统的可靠性。\n[0106] 在其中一个实施例中，断路器热图像的关键区域包括第一出线端区域、第二出线\n端区域和触头区域。断路器热图像包括断路器的每相热图像，断路器热图像的关键区域包\n括断路器的每相热图像的每个关键区域。\n[0107] 在本实施例中，断路器为三相断路器，三相分别为A相、B相和C相。热成像仪在断路器的每相上都有安装，用于获取断路器的每相热图像，得到三相热图像，每相热图像均可用图像矩阵表示，分别为KA、KB、KC，KA表示A相热图像的图像矩阵，KB表示B相热图像的图像矩阵，KC表示C相热图像图像矩阵。断路器热图像包括断路器的每相热图像，断路器热图像的关键区域包括断路器的每相热图像的每个关键区域，即在断路器的A相、B相和C相上分别提取了第一出线端区域、第二出线端区域和触头区域。每个热图像可采用如下表达式表示：\n[0108]\n[0109] 其中，其中KN表示图像矩阵，可替换为KA、KB、KC，函数f(m,n)代表在具体点(m，n)的灰度值，例如，上述f(1,1)表示图像在(1，1)点的灰度值，f(1,2)表示图像在(1，2)点的灰度值，f(1,n)表示图像在(1，n)点的灰度值，f(m,1)表示在(m，1)点的灰度值。分别对KA、KB、KC进行分割，得到每相热图像的关键区域和非关键区域。断路器每相的关键区域为第一出线\n端区域、第二出线端区域和触头区域。这样，断路器每相都可获得三个关键区域图像，得到9个区域热图像，分别为KA1、KA2、KA3、KB1、KB2、KB3、KC1、KC2和KC3，KA1、KA2、KA3分别表示A相的第一出线端区域图像矩阵、第二出线端区域图像矩阵和触头区域图像矩阵，KB1、KB2、KB3分别表示B相的第一出线端区域图像矩阵、第二出线端区域图像矩阵和触头区域图像矩阵，KC1、KC2、KC3分别表示C相的第一出线端区域图像矩阵、第二出线端区域图像矩阵和触头区域图像矩\n阵。KN可替换为KA1、KA2、KA3、KB1、KB2、KB3、KC1、KC2和KC3。\n[0110] 对每相热图像的第一出线端区域、第二出线端区域和触头区域进行补偿，以消除\n断路器每相的干扰。对进行补偿后的每相的第一出线端区域、第二出线端区域和触头区域\n分别进行特征计算，得到关键区域的特征数据矩阵。\n[0111] 在其中一个实施例中，补偿模块300包括第一补偿模块和第二补偿模块；\n[0112] 提取模块200，还用于从断路器的每相热图像的非关键区域中选取每相热图像的\n补偿区域。\n[0113] 采集模块100，还用于对断路器的每相热图像以外的参考区域进行热图像采集，得\n到参考区域热图像。\n[0114] 第一补偿模块，用于根据参考区域热图像，对断路器的每相热图像的每个关键区\n域进行第一次补偿。\n[0115] 第二补偿模块，用于根据每相热图像对应的补偿区域，对经过第一次补偿后的断\n路器的每相热图像的每个关键区域进行第二次补偿。\n[0116] 对每相热图像的非关键区域选取一个补偿区域，分别为KA4、KB4和KC4，KA4、KB4和KC4分别表示A相的补偿区域图像矩阵、B相的补偿区域图像矩阵和C相的补偿区域图像矩阵。在断路器的每相热图像以外的参考区域也安装了热成像仪，用于对断路器的每相热图像以外\n的参考区域进行热图像采集，得到参考区域热图像。参考区域热图像用图像矩阵KD表示，这样，与上述9个区域图像一起得到13个区域图像的图像矩阵。上述KN可替换为KA4、KB4、KC4和KD。\n[0117] 根据参考区域热图像对每相热图像的每个关键区域进行第一次补偿，是为了消除\n外界环境对A相、B相和C相的干扰，例如，消除气温变化、阳光照射、杂光等对A相、B相和C相的干扰，参考区域与断路器A相、B相和C相所处的环境相同，且不受电路通断影响的断路器上的某个区域，如断路器架。进行第一次补偿的方法有多种，在本具体实施例中，对每相热图像的每个关键区域进行第一次补偿公式如下：\n[0118] KA1'＝a(KA1-Avg(KA1)*Ones(m,n))+b(KA1-Avg(KD)*Ones(m,n))。\n[0119] 其中，KA1'表示A相热图像的第一出线端区域第一次补偿后的图像矩阵。a和b为调\n节系数，a与b的和为1，Avg(KA1)为对A相热图像的第一出线端区域图像矩阵求平均值，Ones(m,n)为1的m*n矩阵。其中，KA1可用KA2、KA3、KB1、KB2、KB3、KC1、KC2和KC3替代，当KA1被替代后，对相应的关键区域图像矩阵求平均值，对应地，KA1'可用KA2'、KA3'、KB1'、KB2'、KB3'、KC1'、KC2'和KC3'替代。KA2'和KA3'分别表示A相热图像的第二出线端区域第一次补偿后的图像矩阵和触头区域第一次补偿后的图像矩阵。KB1'、KB2'和KB3'分别表示B相热图像的第一出线端区域第一次补偿后的图像矩阵、第二出线端区域第一次补偿后的图像矩阵和触头区域第一次补偿\n后的图像矩阵。KC1'、KC2'和KC3'分别表示C相热图像的第一出线端区域第一次补偿后的图像矩阵、第二出线端区域第一次补偿后的图像矩阵和触头区域第一次补偿后的图像矩阵。\n[0120] 断路器的每相所处的位置不同，从而所处的环境存在差异，为了消除这个差异，在每相上的非关键区域选取一个受电路通断电影响较小的区域作为补偿区域，如第一出线端\n区域与触头区域之间的某个区域。根据补偿区域，对经过第一次补偿后的断路器的每相热\n图像的每个关键区域进行第二次补偿。进行第二次补偿的方法有多种，在本具体实施例中，对经过第一次补偿后的每相热图像的每个关键区域进行第二次补偿公式如下：\n[0121] KA1”＝a(KA1'-Avg(KA1')*Ones(m,n))+b(KA1'-Avg(KA4)*Ones(m,n))。\n[0122] 其中，KA1”为A相热图像的第一出线端区域经过第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵。Avg(KA1')为对A相热图像的第一出线端区域经过第一次补偿后的图像矩阵求\n平均值。其中，KA1”可用KA2”、KA3”、KB1”、KB2”、KB3”、KC1”、KC2”和KC3”替代，对应地，KA1'可用KA2'、KA3'、KB1'、KB2'、KB3'、KC1'、KC2'和KC3'替代，KA4可用KB4、KC4替代。KA2”和KA3”分别表示A相热图像的第二出线端区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵和触头区域第一\n次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵。KB1”、KB2”和KB3”分别表示B相热图像的第一出线端区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵、第二出线端区域第一次补偿后再进\n行第二次补偿后的图像矩阵和触头区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵。\nKC1”、KC2”和KC3”分别表示C相热图像的第一出线端区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵、第二出线端区域第一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵和触头区域第\n一次补偿后再进行第二次补偿后的图像矩阵。\n[0123] 通过第一次补偿和第二次补偿，不但消除了大环境对断路器的影响，而且消除了\n小区域环境偏差的影响，得到更准确的关键区域，提高监测准确性。可以理解，第一补偿和第二次补偿的顺序可调换。\n[0124] 在其中一个实施例中，第一计算模块400包括：\n[0125] 第一计算单元，用于对补偿后的断路器的每相热图像的每个关键区域分别进行特\n征提取得到特征值；\n[0126] 第二计算单元，用于对每个特征值取绝对值，形成绝对值向量；\n[0127] 第三计算单元，用于求每个绝对值的变化率，形成变化率向量；\n[0128] 组合单元，用于将绝对值向量与变化率向量组合构成断路器的特征数据矩阵。\n[0129] 在本实施例中，三相热图像，每相热图像对应三个关键区域，从而需要对9个关键\n区域分别进行特征计算，得到9个特征值，对9个特征值取绝对值，并将9个绝对值组成数组形成绝对值向量。求绝对值向量中的每个绝对值的变化率，得到9个变化率，并将9个变化率组成数组形成变化率向量。绝对值向量和变化率向量组合构成断路器的特征数据矩阵。绝\n对值反映关键区域的连接、接触情况，绝对值的变化率反映关键区域的发热情况，绝对值与变化率构成断路器的特征数据矩阵能反映出断路器的关键区域的工作情况。\n[0130] 在其中一个实施例中，上述断路器在线监测系统还包括第三计算模块和第四计算\n模块。\n[0131] 第三计算模块，用于根据模糊隶属度函数以及特征数据矩阵中特征元素的模糊\n集，得到特征数据矩阵中特征元素隶属于模糊集的趋势结果。\n[0132] 第四计算模块，用于根据趋势结果、模糊规则以及模糊隶属度函数，得到故障发生概率。\n[0133] 处理模块700，还用于根据故障发生概率，判断断路器的状态。\n[0134] 在其中一个实施例中，处理模块700包括：\n[0135] 第一判断模块，用于判断故障发生概率是否超出预设故障出现概率，若判定为是，第一判断模块还用于判定断路器的状态为故障；若判定为否，第一判断模块还用于判定断\n路器的状态为无故障。\n[0136] 在其中一个实施例中，处理模块700还包括：\n[0137] 第二判断模块，用于判断计算结果数据中单个结果数据是否超出预设安全值，若\n判定为是，第二判断模块还用于判定断路器的状态为故障；若判定为否，第二判断模块还用于判定断路器的状态为无故障。\n[0138] 在其中一个实施例中，上述断路器在线监测系统还包括：\n[0139] 第五计算模块，用于将计算结果数据中的单个结果数据进行加权求和计算，得到\n综合结果数据。\n[0140] 处理模块700还包括：\n[0141] 第三判断模块，用于判断综合结果数据是否超出预设额定值，若判定为是，第三判断模块还用于判定断路器的状态为故障；若判定为否，第三判断模块还用于判定断路器的\n状态为无故障。\n[0142] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例\n中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛\n盾，都应当认为是本说明书记载的范围。\n[0143] 以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能\n因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。\n因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。