基于多光源图像的接触网外绝缘健康状态评估

为了检测接触网外绝缘设备故障状态,采用紫外成像技术和红外热像技术对接触网外绝缘故障特征进行了研究。通过对接触网电气绝缘设备的现场检测,归纳出3种接触网典型的放电和发热故障现象。借助绝缘子局部放电试验,获取了不同污秽程度下的绝缘子的视在放电量和紫外图像;通过紫外图像特征提取,准确计算出放电光斑面积;根据视在放电量与紫外图像放电光斑的对比,得出了紫外光斑面积与视在放电量的正比关系。探究了紫外图像的拍摄距离、拍摄增益和拍摄仰角对放电光斑面积的影响,对不同拍摄参数下的光斑面积进行归一化处理并计算出其视在放电量的大小。通过试验探究了不同故障程度下的长时间温升规律:随着故障程度的增加,故障设备放电后最大温升越高,这为红外图像检测接触网外绝缘故障提供了依据。将紫外图像所检测到的视在放电量和红外图像所检测到的最大温升进行了模糊逻辑推理,据此构建了基于多光源图像的接触网外绝缘健康状态评估系统,经测试系统准确率为92.5%。因此可以认为,所构建的接触网外绝缘健康状态评估系统是合理有效的。     

基于紫外成像技术的接触网绝缘子污秽状态检测

紫外成像技术可以检测到污秽绝缘子的局部放电影像,是一种非接触的检测方法,而等值附盐密度(ESDD)可用来划分绝缘子的污秽等级。为更准确地进行绝缘子污秽度检测,提出1种基于紫外成像技术的绝缘子附盐密度检测方法,据此判别绝缘子的污秽状态。在人工气候室进行了绝缘子人工污秽实验,基于视频与图像处理技术研究了ESDD分别为0.05、0.08、0.15、0.25、0.35、0.40 mg/cm2,相对湿度分别为60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%条件下绝缘子的放电情况,提出了描述污秽绝缘子紫外图像中放电特性的稳定性光斑平均面积、间歇性光斑平均面积、光斑平均面积3个特征参量。结果表明:随着湿度和ESDD的增加,绝缘子污秽放电光斑面积增大,放电更加剧烈,当相对湿度为95%且ESDD为0.40 mg/cm2时,光斑平均面积占总面积高达18.4%;利用最小二乘支持向量回归机建立绝缘子ESDD检测模型,并用粒子群算法优化参数,当迭代进行到第55次时收敛,得到较好的适应度为0.002 7;最后通过实验验证,该模型准确率达到95%。     

基于放电紫外成像特征的污秽线路盘形绝缘子绝缘状态评估

绝缘子是电网主要电气设备之一。绝缘子污秽闪络严重威胁电力系统的安全稳定运行,及时掌握污秽绝缘子的绝缘状态意义重大。文中从绝缘子放电紫外视频中进行帧提取,对提取的图像进行紫外光斑分割,计算得到光斑面积及其时间序列,并分析其与不同放电阶段泄漏电流之间的关联关系,给出绝缘子的绝缘状态并进行闪络预警。构建了湿度连续可调的人工雾室,利用紫外成像仪记录了盘形线路绝缘子污秽放电视频,提取其放电的紫外特征,结合肉眼观察、放电电流信号及相关参数,将绝缘子的绝缘状态划分为:"正常"、"一般"、"较差"和"很差"。提取了光斑面积序列的算术平均值、最大值、标准差和放电频度4个特征参数,对样本数据进行了聚类分析。工程实际应用表明了光斑面积序列对绝缘子的绝缘状态评估的有效性。     

基于紫外成像技术的瓷绝缘子串放电程度量化评估

为利用紫外成像技术对绝缘子串的放电程度进行量化评估,首先以稳定放电源和紫外成像仪搭建试验装置,研究了增益、距离、角度和风力4种参数对紫外成像结果的影响。然后利用瓷绝缘子串开展了一系列人工污秽试验,用紫外成像仪记录下绝缘子串在电压不断升高过程中的放电现象,从紫外检测视频中提取了光子数、光斑面积和光斑数量等指标,分析了其与绝缘子串放电强度的对应关系。稳定放电源试验发现,仪器增益、距离与紫外检测结果在一定范围内均存在指数关系,角度和风力对放电的影响可忽略不计。污闪试验研究发现,从视频中提取的指标与绝缘子串放电强度存在明显的正相关关系,根据指标数值大小可将放电分为电晕放电、间歇性电弧放电和持续性电弧放电3个等级,实现了利用紫外成像技术对绝缘子串放电强度进行量化评估的目的。研究成果对紫外成像技术的应用以及绝缘子串污闪预警具有重要意义。     

基于紫外脉冲法的陶瓷绝缘子污秽状态检测及评估方法

基于紫外脉冲检测法,搭建了污秽绝缘子放电紫外脉冲检测系统,在人工雾室内进行了不同污秽分布下陶瓷绝缘子放电紫外脉冲检测与泄漏电流检测试验。试验结果表明:全污秽绝缘子泄漏电流明显大于其他污秽分布绝缘子;存在非连续污秽分布时,污秽绝缘子泄漏电流与洁净绝缘子相近,此时通过泄漏电流检测绝缘子污秽状态将产生较大误差;紫外脉冲检测系统具有较好的放电检测性能,能有效检测不同污秽分布绝缘子放电状态。构建了包含紫外脉冲数、污秽分布、温度与湿度、气象环境、绝缘子类型与材质、运行电压等影响因素的绝缘子状态评估指标体系,基于评价指标层次结构建立关系矩阵及模糊一致矩阵,获取项目层及指标层各因素权值;按照绝缘子状态安全等级构建各指标隶属度函数,采用模糊综合评估法判断被测绝缘子样品的安全等级。     

基于放电紫外成像参量的绝缘子污秽状态评估

污秽绝缘子在一定的湿度条件下会形成放电并辐射出紫外光信号,本文提出了一种基于日盲紫外成像的污秽状态评估方法。首先在人工气候室中研究了几种不同污秽度的绝缘子在不同湿度下的放电现象,通过对放电视频信号的分析并结合图像处理算法提取了平稳紫外光斑面积、间歇性紫外光斑面积以及间歇性紫外光斑重复次数三个特征参数。由于污秽放电具有一定的随机性,而基于视频和图像分析法提取的特征参数具有模糊性,论文采用了模糊逻辑推理的方法建立了绝缘子的污秽状态评估模型,测试表明该推理模型具有较高的准确性和稳定性。     

基于人工污秽试验的750 kV耐张瓷绝缘子紫外检测技术

750 kV 输电线路的运行过程中需要对绝缘子进行及时有效的检测,紫外检测是一种快速高效的绝缘子放电检测技术,如何将这种方法应用到750 kV绝缘子检测中尤为重要。通过对750 kV瓷绝缘子进行人工污秽试验的紫外检测结果进行研究,提出了紫外光子数相对波动性以及帧光斑面积均值这2个评估绝缘子放电严重程度的特征量,发现2个特征量均可以有效地评估绝缘子放电严重程度。其结论对紫外检测技术在750 kV绝缘子检测中的应用具有重要意义。     

交直流电压下绝缘子放电紫外脉冲与泄漏电流对比分析

绝缘子污闪是威胁电力系统安全可靠运行的主要因素之一,如何有效检测绝缘子污秽状态成为污闪防治的关键。本文基于搭建的污秽绝缘子放电紫外脉冲检测系统,利用人工气雾室开展了不同污秽分布与空气湿度下陶瓷绝缘子放电紫外脉冲检测与泄漏电流对比实验研究。实验结果表明:直流电压下,不同污秽分布与空气湿度下绝缘子放电紫外脉冲数与泄漏电流具有相似的规律,可采用绝缘子放电紫外脉冲数替代泄漏电流检测污秽绝缘子,实现绝缘子污秽状态的非接触检测与评估;交流电压下,不同污秽分布绝缘子放电紫外脉冲数区别不大,难以通过紫外脉冲检测实现不同污秽分布绝缘子的区分。研究工作为输电线路绝缘子污秽状态非接触检测与评估提供了参考。     

基于紫外光辐射照度特征的污秽瓷绝缘子绝缘状态评估方法

绝缘子污秽放电严重威胁电力系统的安全稳定运行,及时掌握污秽绝缘子的绝缘状态意义重大,文中旨在研究基于日盲紫外检测的污秽瓷绝缘子绝缘状态评估方法。首先,基于220 kV输电线路瓷绝缘子污秽放电试验,结合污秽绝缘子的放电现象、泄漏电流信号及紫外放电图像特征,将污秽瓷绝缘子的绝缘状态划分为“正常”、“一般”、“较差”、“极差”,并利用紫外放电检测结果一致性方法以及统计分析的方法,选取了3个基于紫外光辐射照度的特征参量;其次,以环境湿度、仪器增益及3个光辐射照度特征参量为输入变量,绝缘状态为输出变量,采用黏菌优化算法对支持向量机的惩罚因子与核函数参数进行优化并建立了污秽瓷绝缘子的绝缘状态评估模型;最后,将绝缘状态评估模型的测试集验证结果与采用粒子群优化算法、麻雀搜索算法优化的支持向量机分类模型进行对比,发现其分类准确率更高,可达93.85%。文中所建立的污秽瓷绝缘子绝缘状态评估模型同样适用于其他型号的紫外成像仪,极大提高了污秽绝缘子紫外检测的实用性。     

特高压输变电系统绝缘子紫外放电数据管理及故障诊断系统设计

绝缘子的运行状态直接关系着特高压(UHV)电网的稳定性,绝缘子在运行过程中会出现绝缘性能下降同时伴随着表面放电,可以用紫外(UV)成像仪对其运行状态进行检测。根据直流特高压工程技术国家工程实验室(昆明)的设计要求开发了一套紫外数据管理系统,采用Delphi7作为管理系统开发软件,SQL Server2000作为后台数据库,运用模块化开发思想,建立了基本信息管理、图像处理、紫外视频播放和报表生产等功能模块,运用数学形态学提取紫外光斑中的放电参数。通过喷水分级法在现场选择了正常、良好、微孔、劣化和严重老化5种绝缘状态的同一种绝缘子,提取了"光斑直径"和"光斑面积",通过MATLAB数字仿真,得到了这2种参数随绝缘状态的变化趋势,结果表明:绝缘状态良好时,光斑面积<250(像素点),光斑直径<15(像素点);出现微弱放电时,光斑面积在12 000(像素点)左右,光斑直径在130(像素点)左右;当出现闪络,绝缘几乎丧失时,光斑面积>30 000(像素点),光斑直径>250。该软件为绝缘子运行状态的评估提供了量化依据和一定的指导。     

污秽物中含糖量对变电站内绝缘子外绝缘性能的影响

为找出国内某500kV变电站内绝缘子在低湿度情况下发生强烈放电现象的原因,并提出有效的解决措施。首先,调研了该变电站周围的污源情况,并对放电绝缘子表面的污秽情况进行了详细分析,初步推断出污秽中含有糖份是导致低湿度下该变电站内绝缘子外绝缘性能下降的主要原因。其次,对污秽中含有糖分的玻璃绝缘子和室温硫化硅橡胶(room temperature vulcanization,RTV)涂层玻璃绝缘子的外观、表面电导率、初始放电电压、污秽闪络电压、RTV涂层的憎水迁移性能等外绝缘特性进行了详细研究,并比较了污秽中含糖和不含糖情况下这些外绝缘特性的变化情况。最后,给出了解决该变电站内绝缘子在低湿度下发生放电现象的具体措施以及采用措施至今该变电站内绝缘子的运行情况。     

温度、湿度和风速对红外检测绝缘子的影响分析

为研究温度、湿度和风速对红外成像法检测绝缘子的影响,提高绝缘子红外检测的准确性,以110 kV绝缘子串为例,采用有限元分析方法研究温度、湿度和风速对均匀污秽和非均匀污秽条件下绝缘子串温度分布的影响。仿真表明:相同条件下,均匀污秽绝缘子温度略高于非均匀污秽绝缘子温度;温度对绝缘子红外检测影响较小;相对环境湿度显著影响绝缘子温度分布,湿度越低,越不利于检测,容易造成误检,其中相对湿度80%时,零值绝缘子容易被检测;风速对绝缘子温度分布影响较大,风速越大,对绝缘子温度分布影响越大,因此,对绝缘子进行红外检测时,风速不宜大于4 m/s。仿真结果可用于指导电网红外巡检工作,保障绝缘子红外巡检结果的准确性,从而实现电网的安全稳定运行。     

相对温度分布特征与人工神经网络相结合的零值绝缘子识别方法

提出利用绝缘子串相对温度分布特征和人工神经网络模型相结合的方法识别不同污秽等级、不同湿度条件下的零值绝缘子。试验获取模拟110 kV线路悬式绝缘子的红外运行图像,经图像去噪、分割等预处理后,提取绝缘子串区域相对温度分布特征参数作为识别零值绝缘子的温度信息特征量,并结合环境相对湿度、等值附盐密度作为识别模型的输入向量,将实际测定绝缘子串是否含零值的状态分类信息作为输出向量,通过训练得到优化的识别模型,并用于零值绝缘子识别。试验结果验证该方法准确性高,可为输电线路瓷绝缘设备的故障检修提供参考和方法借鉴。     

改进 RetinaNet 的绝缘子精确定位研究

接触网图像中绝缘子部件的自动精确定位是绝缘子故障检测的基础,绝缘子在接触网图像中存在倾角,采用水平框进 行检测难以精确契合目标。 针对此问题,提出一种改进 RetinaNet 的绝缘子精确定位方法。 首先利用高效 Ghost 模块代替原特 征提取网络中的卷积操作获得多尺度特征图,减少模型计算量;其次将注意力机制嵌入网络中,抑制次要特征对目标检测的影 响;然后引入旋转框作为模型的预测框实现绝缘子精确定位,降低冗余背景噪声的干扰;最后重新定义训练过程中的正负样本, 解决了添加旋转框导致学习错误样本的问题。 实验结果表明,该方法可以精确地定位绝缘子,抑制冗余背景信息,与原算法相 比检测精度提高 2. 8%,检测速度为 25. 6 FPS,参数量减少 42. 8%,具有良好的检测性能。     

高海拔地区750kV线路防污闪、防雨闪措施研究

我国第1条750kV输电线路不仅处于高海拔地区，而且该地区气候条件恶劣，环境染污问题严重。根据750kV输电线路所在的高海拔地区的气候环境特点，分析了外绝缘设备在高海拔地区的污闪问题，并通过试验证实了复合绝缘子和RTV涂料技术在高海拔低气压条件下的防污闪能力，分析了高海拔地区可能出现的气象条件对硅橡胶材料憎水性的影响，发现低温和高湿度对硅橡胶憎水性的影响比低气压的影响更显著。讨论了750kV变电设备上可能出现的雨闪问题，提出了提高相关设备防雨闪能力的建议措施。     

YOLOv4 与 ORB 深度融合的绝缘子识别定位研究

为了解决复杂背景下铁路接触网绝缘子的快速准确识别及定位问题,提出了一种YOLOv4目标检测算法和ORB特征匹配算法深度融合的绝缘子识别定位方法。首先利用迁移学习的策略训练YOLOv4检测网络,解决了绝缘子数据集样本较少导致过拟合的问题;然后采用高斯金字塔提取图像多尺度特征,使原始ORB算法具备尺度不变性;最后将以上两种算法融合,在双目相机获取的图像上标出绝缘子识别框,并在左右图像识别框内提取特征点进行匹配,利用视差原理还原出绝缘子相对于相机的三维坐标。实验结果表明,该方法可以有效地避免复杂背景干扰,准确地定位出绝缘子的三维坐标,4 m内最大定位误差为2.1%,检测速度为35 fps,具有较高的精确性和实时性。     

污秽绝缘子的紫外成像检测

绝缘子积污是电力系统常见的一种现象,严重时可能引起绝缘子串闪络,导致大面积、长时间的停电事故,现已经成为对电网安全最具威胁的因素之一。目前的检测手段存在固有的缺陷和局限性,如红外检测存在检测盲区,不能检测早期故障。笔者研究了如何用紫外成像法检测绝缘子的绝缘状况,采用固体涂层法模拟线路上的绝缘子串积污,通过导电杆对积污绝缘子串加压,用CoroCAM504紫外成像仪观察其紫外成像图。实验结果表明,紫外光子数的最大值与对应时间段的泄漏电流的最大值有着较好的对应关系。在环境湿度较大,如毛毛雨、雾等天气条件下,用紫外成像仪可检测积污程度在a级以上的绝缘子,这为紫外成像仪在工程中的应用提供了一定的依据。现场应用实例也验证了紫外成像检测的有效性。