变电站绝缘设备表面局部放电紫外检测分析

电力设备绝缘在电、热、力及环境因素的长期作用下会出现绝缘老化、破损等现象,影响电力设备绝缘的安全稳定运行.紫外检测技术可有效监测在线运行电力设备绝缘的局部放电现象,且无需设备停电,便于及时开展电力设备的后续监测和防护工作.为此采用紫外成像技术,分析了变电站电力设备不同绝缘表面的局部放电现象.检测结果表明,站内多个支柱绝...     

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。     

两种紫外成像参数在绝缘子故障诊断中的比较

绝缘子的运行状态直接关系到高压电网的稳定性,在运行过程中会出现绝缘性能下降同时伴随着表面放电,可以用紫外成像仪对其运行状态进行检测。目前,主要的参数是"紫外光斑面积"和"光斑直径",为了对它们在绝缘子故障诊断中的性能有一个对比,笔者通过喷水分级法在现场选择了正常、良好、微痕、劣化和严重老化5种绝缘状态的同一种绝缘子,在实验室搭建平台,在加压8、10、15 kV的情况下,通过南非CoroCAM504紫外成像仪对绝缘子放电情况拍摄足够的紫外图片,运用数字图像处理算法提取了两个参数值,通过MATLAB数字仿真,得到了这两种参数随绝缘状态的变化趋势。结果表明:①在绝缘子绝缘状态艮好的时候,光斑面积和光斑直径几乎可以忽略,对应性比较好,反之,在这两个参数都很小的时候,说明绝缘子绝缘良好;②在绝缘子绝缘出现问题时,二者都有上升趋势,但是光斑面积有一个转折点"4",而光斑直径没有,这说明,当绝缘劣化到一定程度时,光斑面积就没有太大区分度了,而光斑直径则可以区分。最终为绝缘子的运行状态的评估提供了量化的依据和一定的指导。     

紫外成像法的GIS盆式绝缘子局部放电研究

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在电力系统中占有重要地位,盆式绝缘子是GIS内部重要的部件,其表面放电是影响GIS安全运行的重要因素,文中在盆式绝缘子表面设置了典型的绝缘缺陷模型,利用紫外成像仪记录了其表面放电引起紫外光子发射的整个过程,分析了典型放电缺陷模型下的放电电压与光子数之间的关系,对绝缘子表面放电进行了探索,取得的结论:1表面放电紫外光子数随着缺陷尺寸的增大有增大趋势,但是多次重复性实验表明存在饱和特性;2当模拟的同一种绝缘缺陷位于盆式绝缘子不同位置的时候,放电初始电压不同,相同电压下的光子数目也存在较大差异;3当绝缘缺陷距离导杆距离大于6 cm时,在相同电压下的放电明显减弱,产生的紫外光子数也明显减少。这些结论有助于后续对盆式绝缘子表面电荷特性的深入研究,同时也为现场检测GIS局部放电提供了依据。     

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。     

基于C-V模型的电晕放电紫外成像分割及特征量研究

高压设备因绝缘缺陷发生电晕放电时,设备表面会辐射出紫外光,利用紫外成像技术可以检测电晕放电位置与放电强度并判断高压设备的绝缘缺陷。紫外成像仪利用"光子数"表征放电强度,由于环境噪声干扰,"光子数"特征量并不准确,有时甚至误差很大。为了更准确地描述电晕放电状态,文中提出基于C-V水平集模型提取图像特征量来表征电晕放电特性的新方法。首先引入C-V水平集模型对紫外图像进行分割处理,然后根据提取出的放电区域和区域边界点坐标,定义了光斑面积、边界周长、长轴、短轴等参数来评估放电状态,给出了干扰因素的修正方法。最后,通过变电站绝缘子外表面放电的紫外图像C-V模型运算实例,说明该计算方法能在不进行图像滤波预处理的情况下,精确分割出放电区域,自动化程度高,且对不同背景的紫外图像适应性较好。     

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。     

GIS绝缘子表面固定金属颗粒放电特性研究

为研究气体绝缘开关设备中绝缘子表面固定金属颗粒的放电特性,在实验室建立了一套220kV电压等级的GIS局部放电检测平台,模拟GIS绝缘子表面固定金属颗粒放电模型,应用紫外成像技术、超声波检测技术和脉冲电流法对整个放电过程进行了检测。试验结果表明:光学检测法灵敏度很高,通过紫外光子数可以直观的反映放电的剧烈程度和放电位置;绝缘子表面固定金属颗粒的形状对放电剧烈程度有较大影响;在绝缘子缺陷处,随着放电的加剧,局部区域瞬间受热而膨胀,体积的剧烈变化引起了介质密度的瞬间变化,从而导致超声波信号不断增强。     

基于紫外图像的接触网棒瓷绝缘子污秽状态检测

为了检测接触网绝缘子的污秽状态,采用紫外成像检测技术对接触网常用的棒瓷绝缘子进行研究。对绝缘子人工涂污并对污秽绝缘子在人工气候室内进行了放电试验,拍摄紫外图像和视频,对图像进行处理,提出用阈值滤波对二值图像去噪的方法,提取并定义了"光斑面积百分比"这一图像特征。通过对不同相对湿度下不同污秽等级绝缘子的污秽放电试验,得出湿度和污秽等级对绝缘子放电的影响规律,并将此作为污秽状态评估的依据。建立以光斑面积百分比、相对湿度为输入,绝缘子污秽程度为输出的模糊推理模型,并将其与视频图像处理部分融合,构建基于紫外视频图像的外绝缘污秽状态检测系统。     

基于紫外成像和改进YOLOv3的瓷悬式绝缘子放电严重程度评估

悬式瓷绝缘子是电力系统使用量较大的电气设备之一,长期工作于电、热和应力等环境下会导致其绝缘性能降低,从而威胁电力系统的安全稳定运行,因此亟需开展其放电评估研究.为此,搭建了基于紫外成像的绝缘子污秽放电诊断软件和硬件平台,得到了绝缘子放电的相对光子数、相对光斑面积和相对泄漏电流等紫外量化参数,采用损失函数改进的YOLOv...     

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。     

基于紫外成像图像信息的绝缘子表面放电量化方法

紫外成像法是一种有效的非接触式放电检测方法,为采用紫外成像法量化绝缘子的表面放电电信号强度,论文以紫外图像中放电光斑面积的大小作为紫外成像量化参量,试验对比研究了绝缘子放电的紫外成像图像和电脉冲信号特征,分析得到了观测距离为9m和紫外成像仪在几种典型增益下的光斑面积与脉冲电流的峰值、脉冲电流平均值的关系。研究了可见光通道与紫外通道的图像参数随距离增加时的变化规律,研究发现两者具有近似相同的衰减特性,在此基础上提出了采用可见光通道的信息用于估计成像区域面积的方法,避免了不同距离下检测到的结果没有对比性的问题,论文最后采用了最小二乘回归支持向量机实现了对放电强度的估计。     

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。     

复合绝缘子外部放电紫外检测典型图谱分析

复合绝缘子在运行过程中会由于表面污秽、凝露及局部破损等发生表面放电,紫外成像技术是一种近年来应用较多的电气设备非接触式检测方法,可对绝缘子表面放电进行有效检测。在实验室搭建了复合绝缘子外部放电实验平台,研究了复合绝缘子表面凝露放电、均压环破损放电及表面污秽放电等绝缘子常见外部放电的紫外检测结果,得到了不同类型放电的典型紫外图谱。研究结果表明不同类型的放电其紫外图谱具有不同的特点,通过对紫外图谱特征的分析可以进行复合绝缘子放电类型的分析。研究结果为现场复合绝缘子外部放电检测结果的分析提供了指导。     

直流GIL绝缘子表面附着金属颗粒局部放电发展过程及严重程度评估

直流气体绝缘线路(gas insulated line,GIL)绝缘子表面附着金属颗粒会显著降低绝缘子表面的闪络电压,是GIL设备内一种常见的故障。为研究直流GIL绝缘子表面附着金属颗粒所引发局部放电的发展过程并进行严重程度判断,建立了一套220 kV GIL设备局部放电测试平台,在逐步升压时利用紫外观测仪观察了绝缘子表面局部放电的整个发展过程,对不同发展阶段局部放电脉冲电流信号的局部放电量、局部放电间隔时间图谱进行了分析。结果表明:GIL绝缘子表面附着金属颗粒导致的局部放电严重程度可以划分为3个阶段:轻微放电、中度放电和严重放电;随着放电过程的加剧,局部放电信号的局部放电量、局部放电间隔时间图谱跟随出现变化。利用局部放电信号的局部放电量、局部放电间隔时间图谱统计参数Sk、Ku值可以对GIL绝缘子表面附着金属颗粒缺陷引发局部放电的严重程度进行评估。     

一种新型局部放电特高频传感器性能分析

局部放电现象是电气设备绝缘材料劣化的主要表现形式,研究如何有效地检测局部放电信号以减少电力设备绝缘击穿事故的发生,对电力设备的安全运行具有重要意义。本文针对现有外置式局部放电传感器应用于上海思源气体绝缘全封闭组合电器（GIS）盆式绝缘子存在的问题,研制一种新型天线连接器（AC）型局部放电特高频传感器,并给出其结构设计。实验结果表明,本文设计的传感器的监测带宽、灵敏度等性能优良,能够有效提高局部放电检测的灵敏度,与常规外置式局部放电传感器相比,其检测强度提升了约30dB。     

基于日全盲紫外成像技术的局部电晕放电检测研究

日盲紫外成像技术作为新兴的电气设备缺陷检测技术,具有简单高效、安全方便且不影响设备运行等诸多优点。利用日全盲电晕监测仪,研究了针-板模型、棒-板模型和绝缘子污秽等不同缺陷模型的局部电晕放电现象,定量分析了紫外光子数、放电量与距离以及增益的关系。结果表明,电晕放电的光学特性参数与电晕放电量具有明显的对应关系,紫外成像仪可以有效地发现、定位及评估不同缺陷模型产生的微弱电晕放电,对于日盲紫外成像技术在电力设备缺陷检测中的应用具有突出的指导意义。     

高压设备放电紫外图像特征量提取方法研究

紫外成像仪提供光子数来表征放电强度,但是因为存在环境噪声干扰,光子数并不准确,有时甚至误差很大。为了更准确地描述高压设备的放电状态,文中提出了利用数字图像处理技术提取图像参量来表征放电特性的新方法。首先将试验得到的紫外图像灰度化,再通过阈值分割法二值化,利用数学形态法滤波以及通过小区域消除算法提取了放电区域;之后,采取不规则图形边界跟踪算法得到放电区域边界点的坐标,并对光斑面积、边界周长、长轴、短轴等参数进行定义并计算;最后采用radon变换算法,获得沿高压设备表面的放电强度空间分布曲线。变电站现场绝缘子表面放电实例应用表明了上述方法能正确有效地评估放电特性。