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1、 盘形悬式瓷绝缘子零值红外智能检测关键技术及应用汇报人:尹骏刚 2023 年 8 月汇报提纲 研究背景及团队简介1 瓷绝缘子红外智能检测关键技术23 无人机红外自主巡检成套设备4 现场应用案例1.1 背景及意义背景及意义 近年来,新投运的及挂运时间较的瓷绝缘的零值劣化问题渐突出;传统的花间隙、绝缘电阻、泄漏电流、紫外、电场、超声等检测法,前尚法实现不停电条件下零值瓷绝缘快速准确检测;常规的红外测温法依赖主观判断,且事后图像数据处理分析作量,易造成零值漏检或误检;当前,输电线路巡检式正在逐步向机主巡检转变。国公司近年来要求持续推进机规模化应,确保体巡检模式进步落地,并对输电线路机红外巡检作提出了
2、具体指导意;机主巡检相以往的巡检更安全、效率更、适应性更,可有效缓解电不断增的运维需求,显著提输电线路巡检质效。1.2 研究团队简介研究团队简介 依托湖南学电与信息程学院、机器视觉感知与控制技术国家程研究中、国家超级计算沙中;与武所及多个省公司,围绕电在运绝缘数字化运维开展了泛的产学研合作。汇报提纲 研究背景及团队简介1 瓷绝缘子红外智能检测关键技术23 无人机红外自主巡检成套设备4 现场应用案例jRWR0CSULR C0为极间电容,其典型值约为4060pF,频容抗值约为5380兆欧;Rj为介质损耗等效电阻;RL为内部穿透性泄漏电流损耗即劣化通道等效电阻,其取决于绝缘内部劣化情况;Rw为表泄漏
3、电流损耗等效电阻,其与绝缘表污秽成分、染污程度及环境象条件有关;Rj与RL并联可视为体积电阻,主要影响铁帽发热;Rw可视为表电阻,主要影响瓷盘发热。单瓷绝缘并联等效电路2.1 红外测零基本原理红外测零基本原理1、串中单绝缘劣化过程可近似等效为图中绝缘电阻R(体积电阻)的降低2、以Rn,n+1为例,将Rn,n+1从图中取出,并将剩下全部元件简化为诺顿等效电路,设等效电路内阻抗为z,电源为I=UN/z3、由Rn,n+1两端看的等效电路可由两部分构成,即Cn,n+1和除开Cn,n+1剩下的部分,将这部分内阻抗设为zx4、明显,Cn,n+1与zx构成并联关系,由Cn,n+1和zx等效的内阻抗z必定于C
4、n,n+1形成的容抗值5、若取Cn,n+1为60pF,可计算Cn,n+1形成的容抗X=-53M,意味着从Rn,n+1两端看的等效电路,其内阻抗z于53M6、负载存在个最发热阻值Rm,绝缘电阻劣化过程即为RRm到RRm7、根据线性有源端络输出功率随外部负荷变化曲线可知,随着R的降低,电源输出给R的功率先上升,后降低,在Rm处最随着串中单绝缘绝缘电阻降低,铁帽发热功率呈现先上升、后下降的线性变化规律通过检测与相邻绝缘的正/负温差,是瓷绝缘红外测零的基本原理2.1 红外测零基本原理红外测零基本原理2.2 多物理场仿真计算多物理场仿真计算各型号、各电压等级绝缘电学、学、热学单场及耦合场仿真计算2.2
5、多物理场仿真计算多物理场仿真计算 220kV绝缘串(14),当第3阻值变化时,电压分布曲线(蓝)v.s.温度分布曲线(红)2.3 温度温度/温差红外测量温差红外测量主流红外热像设备测温精度:1或读数的1%(持型);2或读数的2%(机载型)热灵敏度(NETD):0.02(持型);0.05(机载型)红外图像分辨率:1024x768(持型);640 x480(机载型)光谱辐射亮度:标表温度红外测温公式:标辐射温度标表温度红外热像仪通过设置辐射率、距离、温度、相对湿度、反射温度等进温度补偿2.3 温度温度/温差红外测量温差红外测量1、温度一致性实验对于光滑均匀平面热源,目标选框内温度矩阵数据最大/小值
6、较平均值的偏差约0.1,热像仪实测温度致性较好;在相同拍摄距离条件下,拍摄角度变化时(以7偏为例),相同标选框内温度数据变化(整体降低约0.2),但最/值较平均值的偏差基本保持不变(亦约0.1),热像仪实测温度致性较好。2、温差一致性实验对于相同环境条件下的不同标,在不同距离(1025m)上测量相对温差:同热像仪在不同距离上多次温差测量的偏差值优于0.05;不同热像仪在不同距离上多次温差测量的偏差平均值优于0.05结果表明,热像仪实测温差致性较好。红外热像设备对于温差测量准确且致性好,是开展基于温差判据测零的重要前提2.4 红外图谱高质采集红外图谱高质采集现场采集检测环境温度测量湿度测量风速测
7、量光照测量安装状态投放设备校准设备高清热像仪无人机线路变电站红外图谱红外图谱采集距离校准角度校准大气校准辐射校准成像采集数据存储瓷绝缘红外图谱质采集是实现红外测零检出率的重要条件2.4 红外图谱高质采集红外图谱高质采集 现场作业要求*抵近巡 上置云台 背景简单 图像清晰 数据规范低质量图谱质量图谱*DL/T 2390-2021 盘形悬式瓷绝缘零值红外检测法、T/CEC架空输电线路绝缘机红外检测技术导则2.5 智能检测模型智能检测模型整体特征法人工智能法局部特征法 局部特征法(劣化片)相邻片铁帽温差比较(温差阈值法)首末片三相对比并联串对比历史数据对比 整体特征法(劣化串)温度曲线相似度(原函数
8、)温度梯度相关系数(导函数)人工智能法红外图谱自动批量处理特征提取+特征数据库专家系统+机器学习零值诊断专家系统零值诊断专家系统图像滤波增强目标/边缘检测图像特征分割特征自动提取温度曲线相似度温度梯度相关系数温差阈值三相/串间对比历史数据对比BP神经网络图神经网络GNN规则经验案例知识图谱.模拟数据试验数据历史数据环境数据台账数据红外图谱温度曲线汇报提纲 研究背景及团队简介1 瓷绝缘子红外智能检测关键技术23 无人机红外自主巡检成套设备4 现场应用案例技术方案概述技术方案概述 航线库规划、机采集、边缘端分析、云平台管控四功能环节;通过区域组和域联实现边云协同全闭环巡检控制与信息共享;形成了键主
9、巡检、实时智能分析、报告动成、信息精准管控的线路绝缘巡检新模式。机主红外巡检技术案机采集云平台管控边缘端分析航线库规划零值诊断专家系统零值诊断专家系统机载AI前端机端平板端遥控器端技术方案特色技术方案特色自主安全飞行:自主安全飞行:使用现场三维点云重建与数字孪生技术实现虚拟无人机同步飞行及双向自主感知避障功能,全方位保障无人机夜间飞行安全。云台定制优化:云台定制优化:云台结构优化,增稳控制,姿态灵活调整,拓展拍摄视野,提升拍摄质量。智能航线规划:智能航线规划:建立以电压等级、塔型为基础,以三跨、密通、微地形为要素的智慧航线库,结合多种AI方法,实现高效航线自动规划与复用。技术方案特色技术方案特
10、色摄点自动对焦:摄点自动对焦:采用机体多源感知与影像配准技术辅助动态差分定位,确保红外图像优质稳定。红外自主检测红外自主检测:实现了线路瓷、复合绝缘子无人机自主红外巡检与劣化实时诊断,解决了红外图像飞手采集和人工识别效率低的弊端。多维特征拼接:多维特征拼接:针对超特高压长串绝缘子红外图像,采用长短视野拍摄、空间拓扑变换、多源配准和次级特征拼接等技术,保障长串绝缘子红外特征清晰完整。技术方案特色技术方案特色自动关联映射:自动关联映射:大数据分析管理平台对接PMS系统,获取设备台账并与巡检任务、航线等信息自动关联,形成数据映射绑定,自动实现图片命名、信息实时同步。报告自动生成:报告自动生成:智慧检
11、测终端可现场实时分析无人机采集数据,自动编制生成相关检测报告。数据智慧管理:数据智慧管理:依托大数据平台进行深度数据挖掘,分析设备运行状态,研究多维因素影响,总结劣化特征规律,为制定科学合理检修策略提供技术支撑。汇报提纲 研究背景及团队简介1 瓷绝缘子红外智能检测关键技术23 红外自主巡检无人机成套设备4 现场应用案例应用案例应用案例 2023年2下旬实施1000kV潇江II线绝缘红外检测,在288#杆塔检出零值绝缘3,分布于三并联串中的两串;检测环境条件:阴天,温12.5,相对湿度56%,;2023年4下旬该线路检期间,江电科院采登塔绝缘电阻法复测,结果吻合度达100%。总结与展望总结与展望 基于激光点云的机主红外测零成套设备具有成像质量、重复性好、安全效的特点;随着现场检测数据和复测验证数据的增,交流超/压瓷绝缘红外测零准确率不断提升,交流特压零值红外检出案例不断累积;深推进交流超特压线路瓷绝缘机红外测零应,助电运维单位开展在役瓷绝缘运特性研究;进步研究直流输变电瓷绝缘零值发热规律及红外检测法。诚 致 谢 忱!Mobile: Email:jg_