基于改进YOLOv5s的绝缘子缺陷检测算法研究

绝缘子缺陷检测是智能化电网发展中关键的一步,基于计算机视觉的绝缘子缺陷检测已经被大量应用于智能巡检中,选择YOLOv5s模型作为基础网络,在保证网络运行速度的前提下提升了检测精度。首先在主干特征提取网络中加入CBAM注意力模块,以增强模型的特征提取能力;其次在颈部结构采用BiFPN结构融合多尺度特征,减少特征丢失情况,以提升模型的特征融合能力;最后采用EIoU Loss作为网络回归损失的损失函数,解决了对航拍图像中各种尺度绝缘子敏感的问题,并提升网络的收敛速度。经过实验验证,在检测速度变化不大的情况下改进后的网络模型,平均精度均值(mAP)达到了94.13%,召回率(Recall)达到了84.94%,较YOLOv5s网络模型相比提升了5.71%和14.57%,同时模型的体积减小为13.5 MB,与其他改进模型相比,精度、召回率都有了明显提高,能够更好地满足实际应用的需求。

基于改进残差网络的XLPE电缆局部放电声纹诊断方法

XLPE电缆是电力系统的重要设备,针对传统的残差网络模型在进行电缆故障诊断时计算量较大、准确率低的问题,提出一种基于改进残差卷积网络的电缆局部放电故障诊断方法。首先通过试验平台对3类典型局部放电故障的声纹时频谱图进行采集和预处理;然后,采用SiLU函数作为激活函数,并在残差块中引入高效信道注意力机制模块,得到改进残差网络模型;最后,利用训练好的模型识别局部放电故障的时频谱图。结果表明,改进残差网络对于XLPE电缆局部放电故障的识别率可达97%以上,与经典深度学习网络和传统机器学习算法相比,具有更优的识别效果。

10 kV电缆中间接头受潮XLPE-SiR绝缘界面放电演化分析

10 kV电缆中间接头交联聚乙烯硅橡胶(XLPE-SiR)绝缘界面在受潮条件下的放电行为严重影响配电网的可靠性,鉴于对绝缘界面放电行为的发展和特征研究较少,分析在受潮条件下10 kV电缆中间接头XLPE-SiR绝缘界面的放电行为,从仿真和试验2个方面验证XLPE-SiR绝缘界面的击穿过程。结果表明:在水分的作用下,XLPE-SiR绝缘界面会出现局部放电,并逐步演变为电弧放电。放电会产生2个影响:一方面引起绝缘材料的热解,形成电痕;另一方面,放电产生的热量导致水蒸发,有效地阻止了绝缘界面处放电的继续。随后,在存在电痕的情况下,进一步研究XLPE-SiR绝缘界面的放电行为。结果表明,当XLPE-SiR绝缘界面存在电痕时,水分的存在会迅速导致绝缘界面击穿。10 kV电缆中间接头绝缘界面受潮直接决定了其绝缘界面放电—短路故障的发展过程,因此在实际电缆中间接头的生产及施工工艺中需要加强防水管控。

基于无人机载紫外图像数据的绝缘子电晕分析方法

采用无人机载紫外成像设备获取绝缘子运行状态的紫外图像数据,已经成为数字化运行检修的重要手段。基于无人机载的紫外成像图像数据,将数字图像处理算法结合分析视频,提取图像参数、获取紫外图像信息,分析绝缘子电晕的情况。运行结果显示,该方法可满足现场实际检测的需求,并在观测距离为4 m且增益为60%时达到最佳探测效果,有助于建立更精确的电晕分析方法,提升无人机载紫外图像数据的应用范围。

基于Vision Transformer的电缆终端局部放电模式识别

电缆终端缺陷类型一般与局部放电信号特征密切相关,因此可以通过对局部放电信号进行模式识别来实现缺陷分类。对15 kV XLPE电缆终端4种典型缺陷的放电脉冲波形和时频谱图特征进行分析处理,得到可用于识别的数据样本,然后分别采用Vision Transformer模型、LeNet5、AlexNet和支持向量机对数据进行训练,对比不同算法的识别准确率。结果显示在数据充足的情况下,Vision Transformer模型的识别精度高于其他识别算法。所提方法及结论可为电缆附件的绝缘评估提供可靠依据,具有一定的指导意义。

基于改进定阶法的海底电缆绝缘状态诊断研究

为了解决极化-去极化电流法在目前海底电缆绝缘诊断中支路辨识易受噪声干扰的问题,基于信息熵理论提出一种改进的支路辨识定阶方法。首先分析导致传统支路辨识方法在噪声环境下定阶不够准确的理论原因,之后利用信息熵理论对奇异值所带信息进行阶数确定,最后分别对实验室新电缆以及水树老化电缆运用该方法进行绝缘支路辨识。结果表明:水树老化缺陷的存在导致电荷在电缆的去极化过程中的弛豫时间与其他极化形式不同,最终使得支路数增加。改进定阶法在对水树老化电缆进行支路辨识时,能够更为准确地辨识出水树老化对应的极化支路,验证了所提方法的有效性,并为海底电缆绝缘状态诊断提供参考。

架空海缆混合输电线路的闭锁重合闸及测距方法

针对某500 kV架空海缆混合输电线路发生区内故障时未能提供准确测距,分析了保护测距出现较大误差以及行波测距失败的原因。考虑到混合线路保护相关设备安装在无人海岛时存在运维难度大的问题,探讨使用安装在架空线上的电流采集终端采集海缆段两侧的电流,通过5G与混合线两侧保护通信,由混合线两侧保护兼顾海缆段的差动计算,实现闭锁重合闸功能。提出了混合线路两侧保护结合海缆段差动计算结果,并基于长线方程实现海缆和架空线分段测距的方法,PSCAD仿真验证以及保护装置试验表明,该方法具有较高的测距精度。

基于单帧同位叠加的220 kV绝缘子串紫外动态图像诊断研究

目前,基于紫外成像的绝缘子诊断技术主要采用动态图像单帧画面进行判断评估,缺乏考虑动态图像的整体性。为了解决绝缘子紫外电晕动态图像的量化评估问题,提出一种基于单帧同位叠加的绝缘子动态图像诊断方法。该方法采用形态学运算对动态图像进行图像滤波,抑制图像噪声;通过类间方差分割算法提取绝缘子串及紫外电晕部分,实现动态图像的单帧特征提取;以单帧同位叠加算法为基础,生成动态图像综合特征;最后,根据动态图像的综合特征,构建数据可视化雷达图。实验结果表明:该方法不仅保障绝缘子动态图像评估的整体性,还分析不同类型绝缘子的动态图像表现和雷达图,为实际工程中绝缘子带电检测提供了一定的参考。

基于小波相对滑窗能量的直流微电网故障诊断方法

针对直流微电网故障信息少、低阻故障下电流上升快而诊断速度要求高的难题,提出一种基于小波滑窗能量和支持向量机的故障诊断方法。该方法在采集本地电流进行小波分解的基础上,计算各级小波系数的相对滑窗能量,从而构造出维数低、区分度高的故障特征向量,结合多分类支持向量机可以实现短路故障、接地故障和正常运行工况的快速准确诊断。基于MATLAB/Simulink的仿真测试结果表明,所提故障诊断方法能够快速准确地识别直流微电网的短路故障和接地故障。

复合绝缘子硅橡胶老化过程中成分变化规律研究

为了研究复合绝缘子硅橡胶在老化过程中成分的变化规律,选择未使用和使用2年、6年、10年的复合绝缘子硅橡胶进行多项测试分析,包括扫描电子显微镜分析、热重分析、差示扫描量热分析、傅里叶变换红外光谱分析和X射线光谱分析。研究发现,在运行过程中,硅橡胶会逐渐劣化,表面会出现越来越多的裂纹和孔洞。此外,硅橡胶的运行状况与其组分中的氢氧化铝的变化和析出密切相关,老化过程中氢氧化铝的变化也最为显著。这项研究可以更好地反映硅橡胶的表面老化状态,对复合绝缘子的运行状况评估及老化失效分析具有重要意义。

GIS电缆终端缺陷综合局放诊断与分析

笔者结合实际工作中发现的一起GIS电缆终端典型局放异常事例,介绍了采用高频、特高频等局放检测手段对局放源进行初步定位,利用高速采集示波器通过读取脉冲时延的方法对局放源进行精确定位,并在实验室对局放检测与定位结果进行了验证,最终应用CT扫描的方法准确地查找到GIS电缆终端存在的气隙缺陷。

110kV电缆中间接头及本体典型缺陷局部放电特征分析

针对110 kV XLPE电缆中间接头及本体制作了6种人工典型缺陷,并利用高频电流互感器耦合局部放电信号。对各类缺陷放电脉冲进行时域、频域特征分析,研究同一缺陷相同电压下不同放电时刻单脉冲波形和频谱规律,并对不同受损程度的电缆本体缺陷局部放电参数的变化进行分析。结果表明:当本体电缆波纹铝破损但未伤及主绝缘时,局部放电无法发现该类缺陷;当主绝缘破损时,在较低电压下便可检测到局部放电,但耐压试验依然可以通过,且随着主绝缘破损深度的增加,局部放电起始电压呈线性递减。

基于模糊理论的XLPE电缆绝缘状态评估研究

为提高XLPE电缆绝缘诊断精度,结合电缆绝缘在线监测技术研究现状,提出一种以模糊理论为基础,将模糊层次分析法应用于模糊综合评估的XLPE电缆绝缘诊断方法,建立了相应的绝缘综合评估模型。该模型采用模糊层次分析法代替层次分析法对绝缘参数进行权重分配,改进了层次分析法中存在的判断矩阵一致性问题,同时在模糊综合评估过程中引入相对劣化度概念,利用模糊分布建立绝缘参数相对劣化度的隶属函数,从而使模糊评判矩阵更贴近XLPE电缆绝缘的实际老化情况。算例分析表明,基于模糊理论的绝缘综合评估模型用于XLPE电缆的绝缘状态评估是有效、可行的。

配电网线路绝缘状态在线监测研究

详细分析了目前配电网线路绝缘状态监测现状,并针对线路绝缘参数测量误差大、测量信号微弱且易被外界电磁干扰的问题,提出了一种通过记录现场单相接地故障数据或者人为单相接地实验来测量电缆绝缘参数的方法。该方法无需增加注入信号设备,被测量变化明显,采用基于调制技术的基频信号提取方法,结合过渡带很窄的切比雪夫低通滤波器,有效的抑制了故障信号中的非周期分量和谐波分量,不需要对噪声参数在线估计,能够精确计算出每条馈线的对地参数。实验结果表明,故障接地电阻、故障相初始相位角以及故障距离对测量结果影响小,能在各种接地方式下实现配电网馈线的绝缘状态在线监视。

基于光波导边界传输特性的污秽在线监测技术

基于光波导边界传输特性和人工神经网络,文中介绍了一种可同时监测输电线路绝缘子表面等值盐密和灰密的污秽在线监测装置。在详细分析光波导表面污层对全反射光束影响机理的基础上,提出了光波导和光源设计方案。通过不同湿度、不同污秽等级、不同灰盐比条件下的积污标定试验,获取了大量样本数据,并依此建立和训练了人工神经网络模型。检验结果和运行实践表明,利用该装置及训练后的内嵌神经网络模型,可实现盐密和灰密的同时监测,且测试精度满足相关标准要求。

局放测试技术在高压电缆交流耐压试验中的应用

针对交流耐压试验方法在发现电缆缺陷上的不足,提出在高压电缆交流耐压试验中外接局放监视仪来避免耐压试验对电缆造成损伤。通过建立仿真电路和搭建实验室模型,研究了现场干扰信号与电缆自身局放信号的时域、频域、波形和极性的特征,总结出一套适用于高压电缆现场局放测试的方法。应用该方法对新敷设的110 kV高压电缆进行检测,发现了高压电缆终端的缺陷,证实了此测试方法的有效性。

含针尖缺陷的XLPE电缆绝缘击穿行为的频率依赖特性研究

研究了在20～300 Hz 频率范围内含针尖缺陷的电缆绝缘试样在变频电压和阻尼振荡波电压作用下的击穿特性,变频击穿采用连续升压和逐级升压两种方式.结果表明：连续升压下的变频击穿电压、逐级升压下的变频击穿电压和阻尼振荡波击穿电压分别在240 Hz、80 Hz 和170 Hz 附近出现最大值.电压形式和电场频率对含针尖缺陷电缆绝缘击穿特性的影响来源于空间电荷的注入及分布特性的差别,这种差别不仅导致击穿电压的不同,还导致击穿的微观路径产生显著变化.

电力电缆绝缘损伤的非线性辨识及故障定位

电力电缆在绝缘老化、局部过热、超负荷等情况下会出现绝缘非线性特性增强。文中针对电缆绝缘损伤的非线性特性,基于Volterra级数理论,建立电力电缆绝缘损伤的非线性输出频率响应函数,并由此构建两个检测指标Fe和NE,以此来辨识电力电缆绝缘损伤,通过Simulink仿真模拟和实验验证了Fe和NE辨识的可行性,结果显示,这种方法提高了低压脉冲法在电缆故障检测中的测试范围;并用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法对电缆故障信号进行分解,将分解得到的固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)进行奇异性检测与计算,以获得电缆故障位置。结果表明,该方法可以辨识绝缘损伤,并可以准确定位电缆故障。

单芯电缆外护层绝缘缺陷及其差异化检修策略

外护层作为保护电缆的第一道防线,若其损伤可能引起金属护套腐蚀和环流的异常增加,并危及主绝缘健康。电缆投运多年后,其外护层绝缘下降通常并不影响电缆的正常运行,然而地下电缆敷设环境复杂多变且设计质量参差不齐,使得在某些情况下(如桥架敷设)外护层缺陷长期发展至破损,短期内就会引起严重的事故。通过获取广州地区外护层绝缘电阻状态监测数据,针对单芯电缆接地方式的差别对外护层绝缘缺陷进行分类,进而在不同敷设方式下,根据外护层绝缘缺陷的发展速度及对电缆运行的影响程度,提出了单芯电缆外护层绝缘缺陷的差异化检修策略,可应用于输电电缆实际运行中的外护层故障判断、绝缘检修等。

10kV交联聚乙烯电缆本体交流电压下空间电荷测量

由于交流电压下的空间电荷在交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化过程中起到非常重要的作用,采用新研制的基于电声脉冲(PEA)法的空间电荷测量系统,对10 k V XLPE电缆本体在工频交流电压下的空间电荷进行测量。提出一种采用最高频率为200 Hz的继电器产生高压窄脉冲以及控制脉冲施加到固定工频相位的方法,实现一个工频周波下每隔22.5°为1个测试点,共计16个不同相位的空间电荷信息采集。结果表明:在外施交流电压90°和270°相位处测得的PEA信号峰幅值最大,在0°和180°相位处峰幅值最小。