技术摘要：
本发明公开了一种基于数字成像技术的电缆缓冲层缺陷带电检测方法、系统、介质及设备，本发明方法包括输入被检测电缆的X射线灰度影像；在该X射线灰度影像的电缆缓冲层区域查找是否存在因电化学腐蚀产生的含金属成分物质导致发生灰度值突变的灰度值突变点，如果找到灰度  全部
背景技术：
电缆缓冲层缺陷是近几年发现的一种新型电缆缺陷。国网公司2019年就高压电缆 阻水缓冲层烧蚀原因及预防措施召开了专题研讨，会议纪要通报了2016年至2019年国网公 司范围内共发生电缆阻水缓冲层烧蚀故障24次，其中线路切接时发现电缆阻水缓冲层烧蚀 缺陷9次。另据公开资料，南方电网公司在2018年关于高压电缆缓冲层材料隐患交流材料中 披露了广东电网和澳门琴莲甲乙线(澳电段）多次出现电缆阻水缓冲层烧蚀缺陷，澳大利亚 某230kV电缆先后发出3次同类型缺陷。 电缆缓冲层缺陷是在电缆铝护套和半导电缓冲层之间产生的一种电化学腐蚀，在 长时间的运行电压作用下，缓冲层缺陷会逐渐发展、烧蚀、贯穿电缆半导电层，严重的直接 损伤电缆主绝缘，最终导致电缆主绝缘击穿，从而发生击穿放电故障。从国网公司关于高压 电缆阻水缓冲层烧蚀原因及预防措施专题研讨会纪要的通报和南网公司交流材料讨论的 情况来看，现有常用高压电缆带电检测和在线监测手段难以有效检测此类缺陷。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于数字成像技 术的电缆缓冲层缺陷带电检测方法、系统、介质及设备，本发明能够实现在电缆不停电条件 下对电缆半导体缓冲层缺陷的精确检测与定位，能够直观地反应缺陷点的结构和形态特 征，以便电缆发生故障前故障隐患的及时发现和处理，为电缆缺陷的消除提供技术支撑，极 大提升电缆的安全运维水平。 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 一种基于数字成像技术的电缆缓冲层缺陷带电检测方法，该方法包括： 1）输入被检测电缆的X射线灰度影像； 2）在被检测电缆的X射线灰度影像中的电缆缓冲层区域查找是否存在因电化学腐蚀产 生的含金属成分物质导致发生灰度值突变的灰度值突变点，如果找到灰度值突变点，则判 定该灰度值突变点存在电缆缓冲层缺陷。 可选地，所述因电化学腐蚀产生的含金属成分物质导致发生灰度值突变的灰度值 突变点具体是指因电化学腐蚀产生的含金属成分物质导致灰度值突变点的灰度值、电缆缓 冲层区域中沿被检测电缆长度方向的其他相邻点的灰度值之差超过预设灰度阈值。 可选地，所述预设灰度阈值为2000，所述灰度值的取值范围为0～65535。 可选地，步骤2）的详细步骤包括： 2.1）将被检测电缆的X射线灰度影像中电缆区域根据灰度进行区域分割，将被检测电 4 CN 111596179 A 说　明　书 2/7 页 缆的X射线灰度影像中电缆区域划分为电缆芯线、电缆主绝缘层、电缆缓冲层； 2.2）从被检测电缆的一端沿长度方向针对电缆缓冲层进行扫描，查找电缆缓冲层区域 是否存在因电化学腐蚀产生的含金属成分物质导致发生灰度值突变的灰度值突变点，如果 找到灰度值突变点，则判定该灰度值突变点存在电缆缓冲层缺陷。 可选地，步骤1）之前还包括通过X射线高压发生器获取被检测电缆的X射线灰度影 像的步骤，且通过X射线高压发生器获取被检测电缆的X射线灰度影像时，X射线高压发生器 的参数设置如下：若被检测电缆的类型为10千伏单芯电缆，X射线高压发生器的管电压参数 设置为30~40kV，管电流0.2mA，曝光时间设置为20s，焦距0.4~0.5m；若被检测电缆的类型为 110千伏电缆，X射线高压发生器的管电压参数设置为60~70kV，管电流0.6mA，曝光时间设置 为25s，焦距0.5~0.6m；若被检测电缆的类型为220千伏电缆，X射线高压发生器的管电压参 数设置为70~80kV，管电流0.8mA，曝光时间设置为30s，焦距0.6~0.7m；若被检测电缆的类型 为500千伏电缆，X射线高压发生器的管电压参数设置为90~100kV，管电流1.0mA，曝光时间 设置为35s，焦距0.6~0.7m。 可选地，步骤2）之后还包括针对灰度值突变点进行缺陷类型识别的下述步骤： S1）在X射线灰度影像中提取灰度值突变点处的图像作为电缆缓冲层缺陷特征； S2）将电缆缓冲层缺陷特征输入预先训练好的机器学习分类模型，得到该灰度值突变 点对应的电缆缓冲层缺陷类型，所述机器学习分类模型被预先训练建立了电缆缓冲层缺陷 特征、电缆缓冲层缺陷类型之间的映射关系。 此外，本发明还提供一种基于数字成像技术的电缆缓冲层缺陷带电检测系统，包 括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述基于数字成像技术的电缆缓冲层缺 陷带电检测方法的步骤，或者该计算机设备的存储器上存储有被编程或配置以执行所述基 于数字成像技术的电缆缓冲层缺陷带电检测方法的计算机程序。 此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有 被编程或配置以执行所述基于数字成像技术的电缆缓冲层缺陷带电检测方法的计算机程 序。 此外，本发明还提供一种用于应用所述基于数字成像技术的电缆缓冲层缺陷带电 检测方法的电缆缓冲层缺陷带电检测设备，其特征在于，包括X射线高压发生装置、数字平 板探测器、便携式电源模块和影像处理设备，所述便携式电源模块的输出端分别与X射线高 压发生装置、数字平板探测器相连，所述数字平板探测器的输出端与影像处理设备相连，在 检测状态下被检测电缆位于X射线高压发生装置的X射线发射窗口、数字平板探测器之间。 可选地，所述X射线高压发生装置包括X射线高压发生器、发生器支架、发生器无线 控制模块和X射线高压发生器控制系统，所述X射线高压发生器安装固定在发生器支架上， 所述发生器无线控制模块与X射线高压发生器相连，所述X射线高压发生器控制系统的输出 端通过无线网络与发生器无线控制模块相连，所述发生器无线控制模块、X射线高压发生器 的电源端分别与便携式电源模块相连；所述数字平板探测器包括数字平板探测器本体、探 测器支架以及探测器无线通讯模块，所述数字平板探测器本体安装在探测器支架上，所述 数字平板探测器还连接有探测器无线通讯模块，所述数字平板探测器通过探测器无线通讯 模块与影像处理设备相连。 和现有技术相比，本发明具有下述优点： 5 CN 111596179 A 说　明　书 3/7 页 1、本发明方法关键在于在被检测电缆的X射线灰度影像中的电缆缓冲层区域查找是否 存在因电化学腐蚀产生的含金属成分物质导致发生灰度值突变的灰度值突变点，其技术原 理是：不同能量的X射线穿透被检物质时的能力也不同。理论和实验研究表明，窄束、单能X 射线透过一层均匀厚度的物质时，射线强度按指数规律衰减，入射强度随穿透物体的厚度 增加而衰减。经分析发现，电缆缓冲层缺陷原因是电化学腐蚀产生的含金属成分物质（白色 粉末状，成分为氧化铝、碳酸钠、碳酸氢钠等成分），因此利用电化学腐蚀产生的含金属成分 物质与电缆缓冲层对X射线射线束的吸收程度不同，就可以判断被检测电缆中是否存在电 缆缓冲层缺陷。因此本发明能够实现在电缆不停电条件下对电缆半导体缓冲层缺陷的精确 检测与定位，能够直观地反应缺陷点的结构和形态特征，以便电缆发生故障前故障隐患的 及时发现和处理，为电缆缺陷的消除提供技术支撑，极大提升电缆的安全运维水平。 2、本发明方法基于电化学腐蚀产生的含金属成分物质形成的灰度成分会在被检 测电缆的X射线灰度影像表现出能够与被检测电缆的内部固有材料成分的灰度的差异来判 断被检测电缆中是否存在电缆缓冲层缺陷，因此能够适用10kV~500kV等在内的多种电压等 级的电缆，覆盖电缆电压等级广。 3、本发明可实现电缆隧道、电缆沟等电缆通道的电缆缓冲层缺陷连续检测，可根 据需要采用选点抽检或者全线检测的方式，检测时不需要停电。 4、本发明方法适用环境广，适用于电缆隧道和部分电缆沟中单独敷设和多回电缆 共通道敷设的情况。 附图说明 图1为本发明实施例中电缆缓冲层缺陷带电检测方法的流程示意图。 图2为本发明实施例中电缆缓冲层缺陷带电检测系统的结构示意图。 图3为本发明实施例方法应用于某110千伏电缆得到的缓冲层缺陷数字影像灰度 图。 图4为本发明实施例方法应用于某220千伏电缆得到的缓冲层缺陷数字影像灰度 图。 图例说明：1、X射线高压发生装置；11、X射线高压发生器；12、发生器支架；13、发生 器无线控制模块；14、X射线高压发生器控制系统；2、数字平板探测器；21、数字平板探测器 本体；22、探测器支架；23、探测器无线通讯模块；3、便携式电源模块；4、影像处理设备。