基于改进YOLOv4的轻量化玻璃绝缘子缺陷检测

针对电力无人机巡检过程中对玻璃绝缘子及其缺陷检测实时性差的问题,提出了基于改进YOLOv4的轻量化玻璃绝缘子缺陷检测模型。首先改进Mobile Net V3-Large主干网络并将其作为YOLOv4的骨干网络。其次提出轻量级卷积方式,在保证较高精度的前提下大幅度减少计算量,提升推理速度,再利用Re LU6函数作为激活函数提升模型性能。然后在特征融合模块中引入Inception-Resnet结构,获取更适合检测的特征图。最后采用多阶段迁移学习的思想训练模型,提高训练效率。实验证明,相比YOLOv4模型,文中模型参数量下降了198.39M,MAP提升了11.31%,检测速度在GPU和CPU设备上约为原来的2倍、5.8倍,可高效完成无人机对玻璃绝缘子及其缺陷的实时检测。

以机器视觉为支撑的玻璃绝缘子缺陷检测技术

为解决电力设备安全中的核心问题即检测绝缘子的非法使用,以机器视觉为支撑,图像获取单元利用LED红光源垂直照射绝缘子,CCD相机捕获反射光线,通过图像采集卡实时采集信号,而图像处理与缺陷识别模块则使用图像处理软件MATLAB等,经过相应的图像细化预处理、阈值分割和特征提取,有效检测和分类缺陷。在图像预处理方面,该技术采用了灰度值变换和图像滤波技术,特别改进了高斯低通滤波,以平衡噪声去除和细节保护的需求。随后,通过阈值分割将图像划分为不同区域,并提取关键特征参数,有助于准确辨别和分类不同缺陷。经实验证明,该技术可成功检测气泡和裂缝缺陷。

玻璃绝缘子表面超疏水涂层的制备及其自清洁性能研究

首先对玻璃表面进行羟基化和硅烷化改性处理,然后以环氧树脂胶黏剂、改性二氧化硅纳米颗粒、乙酸乙酯等为原材料,通过喷涂法在玻璃表面制备具有微纳米结构的超疏水涂层。对该涂层的微观形貌、疏水性能、与基体之间的结合力、自清洁效率以及机械稳定性进行表征与分析。结果表明,对玻璃基体表面进行羟基化和硅烷化处理,使得超疏水涂层与基体之间的结合力可达到1级;当涂层中环氧树脂胶黏剂添加量为1.0 g,改性纳米SiO 2粒子为0.7 g,乙酸乙酯为30 mL时,涂层的综合性能最佳,接触角可达160.1°,滚动角为1°,对沙子和高岭土的自清洁效率分别达93.1%和89.8%,机械稳定性最佳。经过60次砂纸摩擦循环磨损后,该涂层仍然保持较好的交联网状和微纳突起结构,保持超疏水状态,对沙子和高岭土的自清洁效率分别仍达85.5%和82.7%,大大高于空白玻璃。

基于改进YOLOv5的轻量化玻璃绝缘子自爆缺陷检测研究

为了维持电力传输的可靠性、安全性和可持续性,航拍玻璃绝缘子的自爆缺陷诊断成为电力巡检中一项重要的任务。为此,提出了一种轻量化的玻璃绝缘子自爆缺陷检测模型L-YOLOv5。首先,对主干网络中的残差模块进行轻量化改进,添加深度可分离卷积和1×1组卷积,设计主干网络L-CSPDarknet53,此网络可以有效提高模型检测速度。在特征提取方面,设计了DC-SPP模块,模块中卷积与空洞卷积串联的方式可以在不损失细节信息的情况下增大感受野,提高网络的检测性能。最后,针对自爆缺陷区域小难以检测的问题,提出增加小目标检测层的方法,小目标检测层包含更多缺陷细节信息,更加有利于自爆缺陷的检测。实现结果表明,L-YOLOv5可以快速准确的检测自爆缺陷,其中准确率可达到96.7%,检测速度达到37.4帧/s,相比于YOLOv5网络,准确率和速度分别提升了3.5%和49%。与Faster-RCNN、SSD等常用检测网络相比,L-YOLOv5在绝缘子缺陷识别和定位问题上具有更强的竞争力。

玻璃绝缘子老化、污秽与表面放电强度相关性分析

为了有效监测绝缘子的表面放电现象、防止闪络发生、保障输电线路的安全运行,开展不同环境下放电强度状态研究。首先,采用紫外脉冲传感器,对不同污秽等级和老化等级的绝缘子进行探测,获取各样本放电的紫外脉冲信号;其次,以绝缘子样本表面的电介质应力变化表征其放电强度,记录和分析不同放电强度的紫外脉冲信号直流分量和谐波分量变化,探究绝缘子污秽等级、老化等级与紫外脉冲信号特征的内在关联;最后,通过绝缘子老化和污秽实验,验证相关理论。实验结果表明:处于污秽和老化状态下的绝缘子,其放电强度与紫外脉冲信号直流分量、谐波分量的幅值均呈正相关关系;在不同污秽、老化等级中,紫外脉冲信号第2—6次谐波分量幅值与放电强度具有较强的正相关性;相比于污秽因素,老化因素对绝缘子放电强度的影响更大。

太赫兹玻璃绝缘子的研制

随着5G的推广,对符合5G频段要求的密封器件的需求也随之增大,密封器件上使用的太赫兹频段的玻璃密封绝缘子的技术指标也随之提升,满足该指标要求的玻璃绝缘子的体积也极小。本文介绍了在现有的技术及工艺水平上,通过计算机模拟、改进工装及生产工艺制造出满足技术指标的玻璃绝缘子。

计及新型泄漏电流指数的玻璃绝缘子风险评估方法

针对高压(HV)玻璃绝缘子均匀与非均匀污染检测难度大、风险评估不准确等问题,提出了一种基于新型泄漏电流指标Rhi的高压玻璃绝缘子风险评估方法。该新型泄漏电流指标Rhi由泄漏电流的第3次、第5次和第7次谐波推导出来,并根据测量到的临界电压梯度(Ec),采用两串33 kV的帽针式玻璃绝缘子,在不同的上下表面比(J)和润湿率下对受污染绝缘子进行临界电压应力试验,以评估其风险水平。此外,还分析了等效盐沉积密度(ESDD)与不可溶沉积密度(NSDD)之比对绝缘子闪络发生的影响。最后,通过实验验证了该新型指标能更准确地预测绝缘子的危险程度和闪络发生的概率。

玻璃绝缘子中K_(2)O的含量控制

以绝缘子玻璃件生产工艺为载体,介绍玻璃生产过程中稳定K_(2)O含量的方法,指出稳定K_(2)O引入原料的加入量、稳定熔制工艺、合理控制K2O的挥发量能保障产品质量的一致性和稳定性。

一起500kV输电线路钢化玻璃绝缘子异常自爆原因分析

输电线路用钢化玻璃绝缘子自爆具有“早期暴露,逐年下降”的特点,某紧凑型500 kV输电线路跳线串钢化玻璃绝缘子在挂网运行5年后突然出现大面积异常自爆,结合运行环境、机械荷载、抽样试验、残锤剖检等方法对自爆原因进行分析。分析结果表明,此批次玻璃绝缘子产品的生产工艺存在缺陷,导致玻璃件存在质量瑕疵,清扫人员作业在作业过程中,外力作用在质量瑕疵的玻璃件上,引起钢化层进一步损伤,导致玻璃绝缘子异常自爆。对500 kV输电线路70 kN玻璃绝缘子开展空气中冲击击穿耐受试验,能有效检出质量瑕疵,以防止同类情况的发生。

基于彩色图像的玻璃绝缘子缺陷诊断

探讨了架空送电线路直升机巡检系统,提高玻璃绝缘子损伤诊断效率的方法。首先采用分块图像的颜色统计识别以及连通域的形状和边缘链码特性,识别出玻璃绝缘子所在区域;然后采用滑动窗口直方图统计及直方图匹配判决的方法,识别出玻璃绝缘子损伤的区域。该方法适用于野外环境中的实时检测,因此可以在一定的光线变化范围和背景复杂度内识别诊断玻璃绝缘子损伤。通过此方法可以在较低的漏检率下快速而准确地检测玻璃绝缘子损伤故障,能在机载系统中具备实时处理能力。

复合绝缘子和玻璃绝缘子电位分布的数值仿真

为合理利用设计复合绝缘子和玻璃绝缘子,建立了分析500 kV线路悬式绝缘子电位分布的计算模型,并利用ANSYS计算和分析比较两者的电位分布。结果表明,加均压环可显著改善绝缘子的电位分布,玻璃绝缘子串加均压环后的轴向电位分布要优于复合绝缘子,且均压环的半径对绝缘子两端关键部位的电压分布有影响。

复合绝缘子导线端串联玻璃绝缘子对其电场分布的改善

为改善复合绝缘子电场和电位分布,基于有限元法,以复合绝缘子和玻璃绝缘子串联组合使用为例,建立了输电线路复合绝缘子三维电场计算模型,提出了一种改善复合绝缘子电场分布的新方法,研究了在不同电压等级的复合绝缘子导线侧串联玻璃绝缘子后复合绝缘子表面电位和电场分布的改善情况。计算结果表明:复合绝缘子导线侧串联玻璃绝缘子后,降低了复合绝缘子导线端承受的电压,消除了畸变电场,改善了复合绝缘子端部的电场分布,并推荐了不同电压等级的复合绝缘子导线侧需串联的玻璃绝缘子片数。110kV电压等级复合绝缘子串联玻璃绝缘子的人工污秽试验表明:串联玻璃绝缘子后,绝缘子串的闪络电压明显提高,而闪络梯度变化不大,这是由于玻璃绝缘子的均压作用使得高压端电位均匀,对绝缘子的闪络起弧起了一定的抑制作用。220kV和500kV电压等级的复合绝缘子可以此作为参考。

染污方式对覆冰瓷和玻璃绝缘子直流闪络特性的影响

绝缘子覆冰是一种特殊形式的污秽,一般来说覆冰前绝缘子表面存在污秽才会导致绝缘子在运行电压下发生冰闪。如何模拟和表征污秽对绝缘子冰闪电压的影响是防冰抗冰设计的基础,因此根据多功能人工气候室的试验结果探讨了染污方式,即固体涂层法染污或覆冰水电导率染污对瓷和玻璃绝缘子覆冰直流电压的影响,分析了人工覆冰绝缘子两种染污方式之间的关系。研究结果表明:在对冰闪电压的影响上,两种染污方式存在等价性;染污方式对覆冰绝缘子的放电路径有影响,固体涂层法染污的瓷和玻璃绝缘子冰闪路径沿着绝缘子表面,覆冰水电导率模拟污秽时,放电沿着冰层外表面;覆冰水电导率法试验结果的分散性较小,试验简便且易于控制。因此,建议试验时可采用覆冰水电导率法模拟污秽。

标准悬式普通玻璃绝缘子的高海拔现场交流污闪特性

绝缘子污闪特性在高海拔地区的输电线路外绝缘选择中起着重要作用,其相关研究主要在人工模拟条件下进行。为此,研究了自然环境高海拔地区绝缘子的污闪特性,通过理论分析提出了高海拔条件下的污闪模型,并在高海拔现场采用湿污法测量了LXY-70型标准悬式玻璃绝缘子的交流污闪特性。结果表明,LXY-70型绝缘子的污闪电压和污秽度满足负幂指数函数关系,并随着污秽度的不断增加而呈现一定的饱和趋势,污秽影响特征指数b的范围为0.288 9～0.314 5;绝缘子交流污闪电压与串长近似呈线性关系;高海拔条件下,随着海拔高度的升高,环境温度的上升,污闪电压下降,其气压影响特征指数m为0.597;其污闪电压正比于绝对温度之比的幂函数,其温度影响指数w为0.272。

预染污方式对瓷和玻璃绝缘子人工覆冰交流闪络电压影响的研究

绝缘子覆冰是一种特殊形式的污秽,一般来说覆冰前绝缘子表面存在污秽才会导致绝缘子在运行电压下发生冰闪。如何模拟和表征污秽对绝缘子冰闪电压的影响,是防冰抗冰设计的基础。笔者根据人工气候室的试验结果,探讨了染污方式,即固体涂层法染污或覆冰水电导率染污对3种型式的瓷和玻璃绝缘子覆冰交流闪络电压的影响,分析了人工覆冰绝缘子的两种染污方式之间的关系。研究结果表明:在对冰闪电压的影响上,两种染污方式存在等价性,但采用覆冰水电导率模拟污秽时试验简便,试验结果的分散性相对较小;染污方式对覆冰绝缘子的放电路径有影响,固体涂层法染污的绝缘子冰闪路径沿着绝缘子表面;覆冰水电导率模拟污秽时,放电沿着冰层外表面,因此试验结果的分散性较小,试验简便和易于控制。

钢化玻璃绝缘子自爆问题分析

钢化玻璃绝缘子自爆严重影响了输电线路的安全运行。笔者根据近年来中国输电线路上发生的玻璃绝缘子集中自爆事例,分析了钢化玻璃绝缘子自爆规律及残锤特性、自爆影响因素和自爆机理,并在此基础上总结分析了降低钢化玻璃绝缘子自爆率的技术措施。结果表明:玻璃绝缘子自爆具有"早期暴露,逐年下降"的特点;玻璃绝缘子零值自爆后,由于它的残留强度高,不致造成掉串事故。自然环境、机械荷载、严重污秽、生产工艺等对钢化玻璃绝缘子自爆有影响。玻璃件中间张应力层发生偏移,不匀称分布是自爆的主要原因之一。采取二次热冷冲击试验、内水压试验、均质热处理技术、提高玻璃制料质量及改进玻璃件的钢化工艺等措施可降低钢化玻璃绝缘子的自爆率。

抑制高压直流瓷和玻璃绝缘子铁帽电解腐蚀的保护锌环设计

近年来,中国多条高压直流输电线路瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象。结合现场腐蚀情况,对铁帽腐蚀的机制及危害进行了深入的理论分析和试验研究。从概率统计学角度进行考虑,结合铁帽电解腐蚀模拟试验结果、现场腐蚀绝缘子年均腐蚀电荷量的测量结果以及不同类型绝缘子的铁帽结构尺寸,对3种典型铁帽结构直流瓷和玻璃绝缘子自带锌环的结构尺寸进行了优化设计,并采用Auto CAD软件计算了不同结构、不同吨位绝缘子锌环的尺寸及质量。研究结果表明:直流瓷和玻璃绝缘子铁帽电解腐蚀的主要危害是加速绝缘件表面积污,降低绝缘子的污闪电压,在铁帽帽檐安装保护锌环能够解决其电解腐蚀问题。模拟试验结果证明了所述锌环设计方案的有效性和可行性。

高压直流瓷和玻璃绝缘子金属附件电解腐蚀试验方法

分别采用喷水法、盐雾法、电解法和固体污层法对绝缘子的铁帽、钢脚进行电解腐蚀模拟试验研究,并对不同试验方法的等效性和可行性进行分析。通过与金属附件的现场腐蚀情况进行对比,并综合考虑各种方法的可操作性,推荐采用喷水法和盐雾法进行绝缘子金属附件电解腐蚀的模拟试验研究。采用喷水法进行铁帽腐蚀试验时,盐溶液的电导率取8~10 m S/cm(20℃),喷水流量控制在8~10 L/h范围内;进行钢脚腐蚀试验时,溶液电导率取2~3 m S/cm(20℃),喷水流量为2~3 L/h。采用盐雾法进行试验时,盐水溶液的电导率调配为10~12 m S/cm,单个喷嘴的喷雾流量为0.25~0.4 L/h。

高海拔地区玻璃绝缘子的直流污闪特性

为了解决特高压直流输电线路中的外绝缘问题,清华大学深圳研究生院和云南省电力试验研究院合作,通过对两种大吨位玻璃绝缘子在不同盐密、不同灰密、不同染污情况和不同悬挂方式下进行直流污闪特性试验,对其污闪特性作了深入研究。试验表明,玻璃绝缘子和瓷绝缘子直流污闪特性相似;高海拔条件下,由于飘弧现象严重,爬电距离并不能得到有效的利用,故不是影响污闪特性的唯一重要因素;结构高度和绝缘子形状结构在很大程度上可影响飘弧和电弧桥接,因而对污闪特性的影响很大,在一定程度上大于爬电距离对污闪特性的影响;同时分析了非均匀染污情况和不同悬挂方式下的污闪特性及其差异原因。

220kV玻璃绝缘子并联间隙雷电冲击放电路径研究

绝缘子并联间隙可以保护绝缘子不受电弧损伤,提高供电可靠性,但试点应用中发现并联间隙存在失效情况。为获取并联间隙结构参数对保护效果的影响,对220 kV玻璃绝缘子不同结构尺寸并联间隙开展了雷电冲击闪络特性试验,获取各间隙试品的雷电冲击50%放电电压与保护效果,并对电弧路径进行了分析,给出了并联间隙失效的可能解释。试验结果表明:Z/Z0值越小、Xc与Xp值越大,并联间隙保护效果越好,所选220 kV并联间隙Z/Z0小于0.875后保护效果趋于稳定。雷电冲击电压作用下,并联间隙两侧电极均会出现先导,先导发展过程受径向电场作用向绝缘子串弯曲,可能是U50电压下发生沿面闪络的主要原因。