基于深度学习的红外图像中劣化绝缘子片的分割方法

红外成像作技术为绝缘子在线检测的重要手段已日趋成熟,而当前对于电气设备红外图像的分析仍依靠大多依赖人工经验,缺乏智能化。传统的红外图像中劣化绝缘子的分割方法需要复杂的图像预处理和人工提取目标特征,因而存在着泛化能力差、复杂背景下识别精度低等缺陷。基于以上问题,文中提出一种基于深度学习的红外图像中劣化绝缘子的分割方法。首先搭建实验平台,获得绝缘子串在复杂背景(有其他设备和发热源干扰)下的红外图像。为了保证红外图像的多样性,拍摄在多种污秽等级下进行,选取了多种阻值的劣化绝缘子片放置在了多种位置,并不断改变了拍摄的角度。然后构建多尺度的方法实现全卷积神经网络(FCN)的3种子模型架构：FCN-32s、FCN-16s和FCN-8s,使用随机梯度下降的训练方法对模型进行端到端的训练,最终实现了红外图像中的劣化绝缘子片的自主分割提取。通过对三种子模型训练测试对比后,得出以下结果：FCN-8s模型为劣化绝缘子片分割提取最佳模型,对于验证测试数据集像素分类准确率为89.23%。结果表明文中所描述的智能化红外劣化绝缘子片分割方法,为绝缘子和其他高压电气设备的红外在线监测诊断打下了坚实基础。     

基于深度迁移学习的复合绝缘子憎水性识别

憎水性等级(hydrophobicity class,HC)是复合绝缘子耐污闪性能的重要表征指标,为了准确判断绝缘子伞裙表面的憎水性,提出一种基于深度迁移学习的喷水图像识别方法。通过喷水试验构建不同HC等级的复合绝缘子喷水图像样本集,采用AlexNet、Inception-ResNetV2、ResNet101、ShuffleNet这4种卷积神经网络建立学习模型,利用ImageNet数据集对其进行预训练,通过微调网络结构进行模型迁移,并在前后网络层设置不同的学习率,使其适用于绝缘子HC识别任务。采用喷水图像样本集对4种迁移学习模型进行训练、验证与测试,并通过梯度加权类激活映射(gradient-weighted class activation mapping,Grad-CAM)对各模型的决策区域进行可视化分析。算例结果表明,4种模型均能有效识别HC1—HC7的喷水图像,其中ResNet101的性能最好,对700幅测试样本图像的识别准确率达98.14%,Grad-CAM热力图显示该结果具有较高的可靠性。研究可为复合绝缘子憎水性的检测与智能识别提供参考。     

局部自适应复合绝缘子检测与憎水性分类网络

憎水性等级(Hydrophobicity Class,HC)是衡量绝缘子性能的重要指标之一。在实际环境的多种因素作用下绝缘子伞裙表面存在局部憎水性差异,为了准确识别绝缘子的性能,本文提出了一种基于深度学习的局部自适应绝缘子检测与憎水性分类模型。首先,通过绝缘子分割模块分离绝缘子与背景区域,为后续针对绝缘子区域的操作提供分割信息;然后将绝缘子区域划分为固定大小的图像块,在缩小分辨率减小运算难度的同时保留了绝缘子表面的细节信息;最后通过憎水性分类模块分析图像块内绝缘子的憎水性。实验使用巡检维护现场的绝缘子图片作为样本集,分阶段构建模型,分别对分割阶段和憎水性分类阶段的准确性进行评估。实验结果显示分割阶段模块能有效识别绝缘子和背景区域,交叉验证的测试集准确率均大于97.21%,并且憎水性分类阶段模块能准确分析绝缘子憎水性,对140幅测试图片的识别准确率达到98.65%。经过实验证明本文提出的模型在复杂自然环境中检测绝缘子性能是一种有效的解决方案。     

基于红外图像分割与SSA-SVM的复合绝缘子缺陷检测方法

为了准确快速地识别出交直流复合绝缘子的缺陷类型,本文提出一种基于红外图像分割和麻雀搜索算法(SSA)优化支持向量机(SVM)的交直流复合绝缘子缺陷检测方法.首先,制作复合绝缘子短样,并设置四种不同类型的模拟缺陷,分别施加交流电压和直流电压,采用红外热像仪测量得到正常和缺陷复合绝缘子的红外图像样本;然后,利用最大类间方差法对图像进行阈值分割得到绝缘子区域,由此计算红外特征量,并使用Fisher准则进行特征选择;最后,采用SSA优化的SVM模型实现对绝缘子缺陷类型的识别.结果表明,实验室条件下该方法对交直流复合绝缘子的缺陷类型识别正确率达87％以上,且对现场交流复合绝缘子缺陷的初步识别效果良好.     

复合绝缘子老化状态红外光谱分析方法

长期挂网运行的复合绝缘子随着运行时间的增加会不可避免地老化,造成绝缘子性能下降,影响电力系统的运行可靠性。使用傅里叶变换红外光谱仪测试运行于相同电压等级具有不同运行年限的复合绝缘子老化程度。通过不同官能团的波长所对应峰值来确定材料中的化学键,以样品外层的FTIR吸收峰强度作为反映复合绝缘子老化状态的特征量,并与核磁共振法测量结果进行对比。研究结果表明:复合绝缘子表面积污严重,其吸收峰强度低于内层吸收峰强度;有机侧链比无机主链断裂程度更严重,吸收峰值下降百分比越大;绝缘子的吸收峰强度呈现随运行年限增加而减小的趋势。红外光谱外层吸收峰与核磁共振测量结果吻合,两种结果在一定程度上都能反映复合绝缘子的老化程度。     

高湿度地区交流复合绝缘子发热机理及控制措施研究

复合绝缘子端部发热是一类较为常见的绝缘子缺陷。对中国南方高湿度区域内某500 kV交流线路复合绝缘子大面积发热事故进行详细调查,对绝缘子的发热机理及影响发热的因素进行了研究,给出了绝缘子大面积发热的机理以及老化过程,证明了极性分子的转向极化在发热中扮演的重要角色。同时利用有限元建模分析方法以及热对流试验,研究了环境因素与绝缘子红外测温结果之间的关系,并根据老化机理,对绝缘子端部场强进行了进一步的优化,比较了改变屏蔽深度、改变管径、加挂大容量绝缘子、采用大小均压环结构4种方法对场强的改善作用,并结合实际情况,为线路的改造提供了意见与建议。     

改进YOLOv4的绝缘子图像检测模型

为了满足无人机巡检过程中实时检测的需求,提出一种改进YOLOv4的绝缘子缺陷检测方法,在保证绝缘子检测精度的前提下,减小模型参数量,提升检测速度。该方法使用CSPDarknet53和MobileNetV1提取绝缘子的特征信息,对输出特征层进行堆叠处理,缩减通道数,减少模型计算量;精简路径聚合网络(path aggregation network, PANet)结构,将其中的标准卷积替换为深度可分离卷积;使用Decoupled Head替换原有预测网络;在训练过程中加入迁移学习策略和数据增强方法提高训练精度,使用绝缘子图像和视频测试网络训练效果。实验结果表明,改进后模型的绝缘子检测精度达到98.17%,同时对于单张绝缘子图像的识别速度提升5 ms。     

基于核磁共振与红外光谱的复合绝缘子老化程度量化评估方法

以现场运行时间不同的复合绝缘子为样品,通过核磁共振与红外光谱试验,分析了表征复合绝缘子老化程度的特征量——横向弛豫时间T2、Si-CH3吸收峰面积SSi-CH     

基于红外测温的复合绝缘子老化程度量化评估方法

以挂网运行时间不同的复合绝缘子为样本,通过红外测温分析各测点温度T与老化程度的对应关系,并与核磁共振测试得到的反映老化程度的特征量——横向弛豫时间t₂进行归一化对比分析,结果表明,归一化处理后的T′和t₂′具有明显的线性相关性,可以作为反映复合绝缘子的老化程度的特征量。结合憎水性等级测试,将老化等级分割成多个区间,之后结合数理统计中参数估计的理论,根据样本计算得到利用T′判定老化等级的划分区间,从而可以利用红外测温在不停电的状态下对复合绝缘子的老化程度进行初步量化评估。     

基于BEM的复合绝缘子串三维电场分析

随着复合绝缘子使用量的剧增,复合绝缘子闪络及损坏的情况也日渐增多.因此,需要对其各方面性能进行深入的分析和研究.基于推导的分区边界元算法公式,用ANSYS软件建立220 kV复合绝缘子不安装均压环及安装均压环的模型,利用FORTRAN语言编制的三维电场分析程序进行计算,分析了均压环位置对电场分布改善效果的影响.     

基于热红外成像技术的绝缘子故障分类研究

针对停电测量绝缘电阻或带电测量分布电压等检零方式在实际操作中,都存在停电范围大、人员安全风险高、检测周期无法保证等问题,本文分析了盘形悬式瓷绝缘子红外精确测温的数据,并通过专家经验总结出利用红外热图的绝缘子故障分类研究。对绝缘子可能出现的故障类型通过绝缘电阻测试、绝缘子电压分布测试、泄漏电流测试、交流耐压测试等试验手段验证最终的热红外成像故障分析结果。     

500kV复合绝缘子现场红外测温方法及诊断判据

作为一种有效的带电检测技术,红外测温能够及时发现复合绝缘子缺陷,防止电网故障,提高系统稳定性。给出500 kV复合绝缘子现场红外测温的具体方法及步骤,通过大量现场红外测温案例,证明此方法的有效性。通过现场红外测温及复合绝缘子模拟加压试验,对红外测温方法的判据参数进行修正,测温结果及实验室试验表明,给出的红外测温方法能够有效地检测出缺陷复合绝缘子。     

运行条件对复合绝缘子红外光谱的影响研究

长期挂网运行的复合绝缘子往往不可避免地发生老化,造成绝缘子绝缘性能的下降。为研究复合绝缘子在不同运行条件下的老化状态,文中采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)分析运行于不同环境、不同电压等级具有不同运行年限的多支复合绝缘子,并对复合绝缘子伞裙典型官能团的变化情况进行研究。研究结果表明:重污区绝缘子表面积污程度相对较重,造成复合绝缘子伞裙表面Si-O-Si链和Si-CH_3链含量相对较低,其老化程度更严重。同时,通过数理统计的方法研究运行于不同电压等级的绝缘子Si-CH_3与Si-O-Si的对应吸收峰面积,结果表明,不同电压等级的复合绝缘子红外光谱吸收峰面积具有分散性,220kV绝缘子红外光谱基团的吸收峰面积明显小110kV的绝缘子,但整体上峰面积呈现随运行年限增大而变小的趋势。     

基于傅立叶红外光谱法的复合绝缘子老化程度诊断研究

利用傅立叶红外光谱测试方法,检测了某地区运行符复合绝缘子的老化情况,对复合绝缘子的老化程度进行了红外光谱定量分析和探讨,得出了绝缘子伞群官能团吸收峰面积和绝缘子老化程度之间的关系,并给出了绝缘子老化程度等级划分的依据.     

应用红外检测技术评估复合绝缘子劣化状态

应用红外检测技术能够有效检测复合绝缘子劣化状态。剖析了导致复合绝缘子发热的原因,研究红外检测技术评估复合绝缘子劣化状况的方法,提出了应用红外检测技术评估复合绝缘子劣化状态的两个判据。以沿海地区某110 k V变电站110 k V母线复合绝缘子红外检测温度异常为例,应用红外检测技术诊断该复合绝缘子缺陷类型,并通过停电解剖复合绝缘子验证了红外检测结果的正确性。     

基于红外测温的零值和污秽绝缘子快速检测试验研究

红外测温技术具有不接触、不停运、不取样、检测速度快的优点,是绝缘子运行状态在线检测的重要方法之一。文中在绝缘子发热机理和红外热像技术的原理上,立足电力工作中零值和污秽绝缘子快速检测,分别对零值绝缘子位于绝缘子串不同位置时红外测温试验对比,以及对污秽绝缘子串与清洁串的红外测温对比,试验结果表明,当绝缘子串有严重污秽和零值绝缘子存在时,其热像表征图像发生明显的突变。此外,当零值绝缘子位于串中靠近高压端时,其热像图像显示零值绝缘子与相邻正常绝缘子平均温差最大,位于中部时与相邻正常绝缘子平均温差最小,位于低压端时为高压端和中部之间,因此可利用红外测温技术通过精度较高的红外热像仪对串中零值绝缘子和污秽绝缘子快速辨别。     

异常发热复合绝缘子温升的影响因素研究

对异常发热复合绝缘子在不同环境湿度、温度、风速以及电场强度作用下的温升进行测试。新绝缘子在不同温湿度条件下几乎不出现温升,伞 套材料劣化复合绝缘子的温升随环境湿度的上升而升高,随着风速的提高而减小,随均压环屏蔽深度的增大而减小。材料劣化为复合绝缘子出现异常 发热的前提。环境温湿度通过影响材料在交变电场下极化损耗所产生的发热能量以及绝缘子的散热条件,从而影响绝缘子的温升。风速将影响绝缘子 的散热条件。电场强度的变化将直接影响材料极化损耗所引起的发热能量,均压环对高压端场强的削减作用将有效抑制绝缘子的温升。     

红外测温技术在复合绝缘子检测中的应用

分析了广东佛山供电局220kV和北京超高压公司500kV故障复合绝缘子的红外测温结果,说明红外测温技术能够实现远距离、大面积快速扫描,是发现复合绝缘子内部缺陷的有效手段。同时将红外测温结果和电场分布测量结果进行了比较,表明红外测温技术可以发现局部发热的内绝缘缺陷,电场分布测量法可发现导通性通道的内绝缘缺陷。