Xarici elektroizolyasiyanın səth elektrik nəqlişinin ultraviyolat təsvirinə əsaslanan deteksiyası IEE-Business tərəfindən istillik vakuum dövrəkəsələri üçün
Açığa çıxan vakum dövərhisələri (bu mətnin növbəsi ilə dövərhisələr adlanacaq) kiçik ölçülərindən, hafif çəkisi, yanma və patlama qorunması, pürüzsüz işləməsi, az səs səviyyəsi, kiçik kontakt aralığı, qısa parlaqlama vaxtı və asandı qulluğunun səbəbindən elektrik təchizat şəbəkələrində geniş istifadə olunur. Atmosfer zəriflənməsi artıqca, çox sis, yağmur, kondensasiya və buz eriyən kimi pis hava şəraitində dövərhisə post insülatorunun səthində lokal parlaqlama (LP) baş verə bilər. Bu, hətta flaşlar yarana bilər, dövərhisələrin istifadə mövzusunu qısaldır və elektrik sistemindənin təhlükəsiz və sabit işləməsinə təsir edə bilər.
Bu məqalədə, ZW32 - 12 açığa çıxan stolba-qoyulmuş yüksək voltajlı vakum dövərhisəsi (buradan sonra HV ZW32 - 12 dövərhisəsi kimi adlandırılacaq) müxtəlif iqlim şəraitində test edilir. UV kamerası ilə ZW32 - 12 dövərhisəsinin post insülatorunun səthindəki parlaqlama prosesi saxlanılır, eyni zamanda parlaqlama miqdarı da ölçülür. UV şəkillərinin görüntü işlənməsi nəticəsində xüsusi parametrlər çıxarılır və bu şəkillərin xüsusiyyətləri təsvir edilir. Daha sonra parlaqlama miqdarı en az kvadratik dəstəkləyici vektor maşını metodu ilə hesablanır, bu da UV şəkillərinin kalibrasyonuna imkan verir. Bu, dövərhisələrin lokal parlaqlamasının yeni bir toxunmadan deteksiya üsulu təmsil edir.
ZW32 - 12 dövərhisəsi üç fazalı, 50Hz, 12kV AC açığa çıxan elektrik təchizat cihazıdır. Əsasən yüklənin akımını, aşırı yük akımını və qısa mərhələli akımı kəsmək və bağlamaq üçün istifadə olunur. Onun strukturu Şəkil 1-də göstərilmişdir.
Post insülatorunun parlaqlama UV şəklini saxlamaq və lokal parlaqlama (LP) miqdarını ölçmək üçün insülator səthindəki parlaqlama test sistemi dizayn edilmişdir, buna Şəkil 2-də göstərilib. Şəkil 2-də T - volt rejulatoru, B - yüksəltmə transformatoru, R₁ - məhdudlaşdırıcı rezistor, C₂ isə LP ölçümü üçün nümunə almaq üçün istifadə olunan kombinasiya kondansatorudur.
Sistəmdə istifadə olunan transformatordur YDWT - 10kVA/100kV modelidir, buna Şəkil 3 - a-dakı göstərilib. Bu, insülator üçün tələb olunan yüksək volt cürbünü yaratmaq üçün istifadə olunur.
Insülator səthindəki parlaqlamanın UV şəkillərini saxlamaq üçün OFIL Superb UV kamerası istifadə olunur, buna Şəkil 3 - b-dakı göstərilib. Test nümunəsi, üç il ərzində xidmətdə olan ZW32 - 12 dövərhisəsinin post insülatorudur, buna Şəkil 3 - c-dakı göstərilib. Nümunə, nisbi rütubəti stabilləşdirilə bilən inkişaf etdirdiyi iqlim kabinetində yerləşdirilir.
Bu sistəmdə, pulsur akım üsulu lokal parlaqlama (LP) miqdarını ölçmək üçün istifadə olunur. Konsol, istənilən volt cürbünü yaratmaq üçün volt rejulatorunu və transformatoru idarə edir. Daha sonra, LP siqnali bir kombinasiya kondansatoru və detektör impedenziyası vasitəsilə JFD - 3 LP detektörüyə göndərilir.
Kesilməli nemləndirmə vasitəsilə, inkişaf etdirdiyi iqlim kabinetindəki nisbi rütubət stabilləşdirilir. Insülatorlar iki saat boyunca volt cürbünə məruz qalır, bu onların tamamilə nəmlənə biləcəyi deməkdir. Daha sonra, insülatora 5 dəqiqəlik 12kV volt cürbünü tətbiq edilir. Bu müddətdə, UV şəkilləri saxlanılır və LP miqdarı ölçülür. UV kamerasının çəkmə məsafəsi 5 metr, bucağı 0° və ganimi 110% olur. Hər bir nisbi rütubət səviyyəsi üçün təkrarlanan testlər icra edilir, bu səviyyə 70%-dən 90%-a qədər, 5% addımla artırılır.
UV şəkillərinin işlənmə prosesi
UV kamera video saxlayır, buna görə də ardıcıl kareler alına bilər. Hər bir şəkil karesi RGB rəngli şəkidir [3]. Insülatorun səthindəki parlaqlama, UV şəkillərində parlaqlıq kimi görünür. Səthindəki parlaqlama daha güclüdürsə, parlaqlıq sahəsi daha böyükdür. Bu səbəbdən, şəkil ön-işlənməsi və segmentasiya, şəkil fonunu filtrləmək və parlaqlıq hissəsini çıxarmaq üçün vacib addımlardır.
Çünki RGB rəng fəzasında kırmızı (R), yaşıl (G) və mavi (B) komponentləri yalnız rəng nisbətini göstərir və şəklin parlaqlığını ifadə edə bilmir, hər bir şəkil karesi HSL rəng fəzasında təhlil edilir. HSL, Ton, Doyma və Parlaqlıq deməkdir. Şəkil karesinin HSL komponentləri Şəkil 4-də göstərilmişdir. Şəkil 4-ə görə, H və ya S komponenti parlaqlıq və fon arasında ayırdedici olmaz, lakin L komponenti bunu edə bilir [4].
Şəkil 4 - c-dən görünür ki, parlaqlıq hissəsinin L komponenti fonun L komponentindən böyükdür. Bu səbəbdən, eşik segmentasiya parlaqlıq hissəsini çıxarmaq üçün effektiv üsuldur. Mühüm şey uyğun L-komponenti eşik dəyərinin seçilməsidir. Burada Otsu metodundan istifadə edərək L-komponenti eşik dəyəri hesablanır [5]. Matlab kodlaması vasitəsilə Otsu metodunun tətbiqi nəticəsində, ən yaxşı L-komponenti eşik dəyəri 216 olaraq müəyyən edilmişdir və segmentasiya nəticəsi Şəkil 5 - c-də göstərilmişdir. Görünür ki, fon filtre olunmuş və yalnız UV parlaqlıq hissəsi qalmışdır.
Şəkil 5 - c-dən görünür ki, UV parlaqlıq hissəsinin yanı sıra, bir çox kiçik qarışıq nöqtələr də var. Bu problemin həllinə, radiusu 4 piksel olan dairə forması struktural element ilə matematik morfoloji əməliyyatları tətbiq edilir [6]. Matematik morfoloji işlənmədən sonra, nəticə Şəkil 5 - d-də göstərilmişdir. Bütün qarışıq nöqtələr silinmiş və yalnız parlaqlıq hissəsi qalmışdır. Parlaqlıq hissəsinin piksellərinin sayını "parlaqlıq sahəsi" kimi təyin edirik.
UV videonun ardıcıl karelerində parlaqlıq sahəsini hesabladıqdan sonra, parlaqlıq sahəsini təsvir edən xətt ala bilərik. 85% rütubətdə parlaqlıq sahəsi xətti Şəkil 6-də göstərilmişdir. Şəkil 6-ya görə, parlaqlıq sahəsi kiçik diapazonda dəyişir və ara sıra böyük parlaqlıq ortaya çıxır. Bu səbəbdən, parlaqlama intensivliyini təsvir etmək üçün üç parametr təyin edilmişdir: ortalama parlaqlıq sahəsi, ara-araya parlaqlıq sahəsi və ara-araya parlaqlıq tezliyi [7]. Parça parlaqlamanın başlamasından sonra 100 ardıcıl kareyi nəzərə alırıq. Ortalama parlaqlıq sahəsi, 100 karenin parlaqlıq sahələrinin ortalamasıdır. Ara-araya parlaqlıq sahəsi, ortalama parlaqlıq sahəsindən böyük olan parlaqlıq sahələrinin ortalamasıdır, və ara-araya parlaqlıq tezliyi, ortalama parlaqlıq sahəsindən böyük olan parlaqlıq sahələrinin sayıdır. Şəkil 6-ya görə, ortalama parlaqlıq sahəsi 665 pikseldir. Ara-araya parlaqlıq sahəsi 902 pikseldir. Ara-araya parlaqlıq tezliyi 32-dür.
Üç xüsusi parametr hesablandıqdan və lokal parlaqlama (LP) miqdarı eyni zamanda ölçüləndən sonra, bu üç UV şəkil parametrisi vasitəsilə LP miqdarını en az kvadratik dəstəkləyici vektor maşını metodu ilə təyin etməyə çalışırıq.
90 UV video nümunəsi seçilmişdir. Bu nümunələrin hər bir karesi üçün üç UV şəkil parametri hesablanır və JFD3 LP detektörü tərəfindən uyğun LP miqdarı yazılır. Vektor maşının giriş argümanları ortalama parlaqlıq sahəsi, ara-araya parlaqlıq sahəsi, ara-araya parlaqlıq tezliyi və nisbi rütubət kimi seçilmişdir. Çıxış argümanı LP miqdarıdır. Radial bazis funksiyası (RBF) karnel funksiyası kimi seçilmişdir. Normallaşdırdıqdan sonra, 80 nümunə təlim üçün istifadə edilir. Vektor maşının karnel və cəza parametrləri standart dəyərlərə qoyulur. Təlim nəticəsi Şəkil 7-də göstərilmişdir.
Şəkil 7-dən görünür ki, çoxsaylı təlim nümunələri üçün ölçülən LP miqdarına nisbətən xəta nisbəti nəzəriyyən kiçikdir. Amma, bir qrup nümunələr üçün xəta 20%-dan çox ola bilər. Ortalama kvadratik xəta (OKX) aşağıdakı kimi hesablanır:
Regrəsiya nəticəsinin OKX-ini minimala endirmək və vektor maşının doğruluğunu artırmaq üçün, genetik alqoritm (GA) karnel və cəza parametrlərinin optimallaşdırılması üçün istifadə olunur. [8 - 9]
Bitirme nəsli 100, populyasiya ölçüsü 20 olaraq təyin edilmişdir. Optimallaşdırma prosesi Şəkil 8-də göstərilmişdir. Şəkil 8-ə görə, 30 nəsildə evolyusiya keçdikdən sonra, OKX 0.07-dən 0.01-ə düşüb, bu, genetik alqoritmin optimal nöqtəsinə çatdığını göstərir. [10] Optimallaşdırılmış karnel və cəza parametrləri sırasıyla 0.2861 və 82.65-dir.
Genetik alqoritmi (GA) istifadə edərək parametrlər optimallaşdırıldıqdan sonra, eyni 80 nümunə yenidən təlim edilir və regrəsiya nəticəsi Şəkil 9-də göstərilmişdir. Şəkil 9-ə görə, nəzəriyyən bütün nümunələr ölçülən LP miqdarına nisbətən çox kiçik xəta göstərir. OKX indi 10-dur, bu, parametrlər optimallaşdırılmadan əvvəl olan 80-dən ancaq kiçikdir. Bu səbəbdən, GA parametrlərinin optimallaşdırılması, regrəsiya nəticəsinin OKX-ini minimala endirərək vektor maşının doğruluğunu artırmağa imkan verir.
Son 10 nümunə modellərin testi üçün istifadə olunur. Regrəsiya nəticələri Cədvəl 1-də göstərilmişdir. Cədvəldən görünür ki, regrəsiya nəticələri və aktual LP miqdarı arasındakı xəta 6.1%-dən azdır. Bu, təlim olunmuş modelin yaxşı ümumiləşmə bacarığı olduğunu göstərir.
UV görüntü texnologiyası, açığa çıxan vakum dövərhisə post insülatorlarının səthindəki parlaqlamaların deteksiyası üçün istifadə olunur. UV şəkillərindəki parlaqlıq sahəsi və lokal parlaqlama (LP) miqdarı arasındakı əlaqə, en az kvadratik dəstəkləyici vektor maşını metodu vasitəsilə araşdırılır. Bu, ultraviyolət görüntüyə dayanan açığa çıxan vakum dövərhisələrinin dielektrik xətalari təshihinə yeni bir üsul təqdim edir.
A. Şəkil İşlənməsi və Parametrlərin Təyini
UV şəkillərinə L-komponenti eşik segmentasiya və matematik morfoloji əməliyyatları tətbiq edərək, UV şəkillərinin parlaqlıq hissəsi çıxarılır və parlaqlıq sahəsi hesablanır. Parlaqlama intensivliyini nicələndirmək üçün üç parametr təyin edilmişdir: ortalama parlaqlıq sahəsi, ara-araya parlaqlıq sahəsi və ara-araya parlaqlıq tezliyi.
B. Məlumat Alımı və Analizi
UV videolar saxlanıldığında və lokal parlaqlama (LP) miqdarı eyni zamanda ölçüləndə, nisbi rütubət və üç UV şəkil xüsusiyyət parametri giriş dəyişənləri kimi istifadə olunur. En az kvadratik dəstəkləyici vektor maşını vasitəsilə regrəsiya analizi və genetik alqoritmi (GA) vasitəsilə karnel parametrlərinin optimallaşdırılması ilə, LP miqdarı dəqiq təyin edilə bilər.
C. Təshih Dəqiqliyi və Müsbətəti
İnsülatorun səthindəki parlaqlama miqdarı və UV şəkillərinin parlaqlıq sahəsi arasındakı əlaqəni regrəsiya analizi vasitəsilə qurduqdan sonra, yalnız UV şəkilləri ilə təyin edilən LP miqdarı, ölçülən LP miqdarına nisbətən 6%-dən az xəta göstərir. Bu dəqiqlik praktiki tətbiqlər üçün tələblərə cavab verir və ultraviyolət görüntüyə dayanan açığa çıxan vakum dövərhisələrinin dielektrik xətalari təshihinə yeni bir invaziyasız üsul təqdim edir.
Bu araşdırma Çin Milli Elmi Fondunun və Elektrodiyelətriq və Elektrik Ekipmanları Dövlət Ana Laboratoriyasının himayəsi altında aparılıb. Avtorlar, bu layihəyə dəstək verən bütün şəxslərə təşəkkür edirlər.
