আউটডোর ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের বাইরের আইসোলেশনের পৃষ্ঠতল ডিসচার্জ ডিটেকশন অল্ট্রাভায়োলেট ইমেজিং এর উপর ভিত্তি করে

বাহ্যিক ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার (এখন থেকে এগুলোকে ব্রেকার বলা হবে) তাদের ছোট আকার, হালকা ওজন, অগ্নি ও বিস্ফোরণ প্রতিরোধী প্রকৃতি, নিখুঁত কাজ, কম শব্দ, ছোট অনুবন্ধন দূরত্ব, ছোট আর্কিং সময় এবং সহজ পরিচর্যার মতো সুবিধাগুলির কারণে ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্কে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। বায়ু দূষণ এখন আরও গুরুতর হয়ে উঠছে, যেমন ঘন কুয়াশা, ঝরনা, পানির বাষ্পীভবন, বা বরফ গলানোর মতো খারাপ আবহাওয়ার শর্তে, ব্রেকারের পোস্ট ইনসুলেটরের পৃষ্ঠে আংশিক ছিটান (PD) ঘটতে পারে। এটি এমনকি ফ্ল্যাশওভার ঘটাতে পারে, ব্রেকারের পরিষেবা জীবনকাল কমিয়ে দিতে পারে এবং পাওয়ার সিস্টেমের নিরাপদ ও স্থিতিশীল পরিচালনাকে প্রভাবিত করতে পারে।

এই প্রবন্ধে, ZW32 - 12 বাহ্যিক-পোল-মাউন্টেড উচ্চ-ভোল্টেজ ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার (এখন থেকে HV ZW32 - 12 ব্রেকার বলা হবে) বিভিন্ন আবহাওয়াগত শর্তে পরীক্ষা করা হয়েছে। ZW32 - 12 ব্রেকারের পোস্ট ইনসুলেটরের পৃষ্ঠের ছিটান প্রক্রিয়া একটি UV ইমেজার দ্বারা ধরা হয়, এবং এর ছিটান পরিমাণ একই সাথে মাপা হয়। UV ইমেজগুলির ছবি প্রক্রিয়াকরণের পর, বৈশিষ্ট্যমূলক প্যারামিটারগুলি বের করা হয় যা এই ছবিগুলির বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করে। এরপর, ছিটান পরিমাণ কম-বর্গ সাপোর্ট ভেক্টর মেশিন পদ্ধতি ব্যবহার করে গণনা করা হয়, যা UV ইমেজগুলির ক্যালিব্রেশনকে সম্ভব করে। এটি ব্রেকারের আংশিক ছিটানের জন্য একটি নতুন সংস্পর্শহীন পর্যবেক্ষণ পদ্ধতি প্রতিষ্ঠা করে।

ZW32 - 12 ব্রেকার একটি তিন-ফেজ, 50Hz, 12kV AC বাহ্যিক পাওয়ার-ডিস্ট্রিবিউশন ডিভাইস। এটি মূলত লোড বর্তনী, ওভারলোড বর্তনী এবং শর্ট-সার্কিট বর্তনী বন্ধ করা এবং খোলা করার জন্য ব্যবহৃত হয়। এর গঠন চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে।

পোস্ট ইনসুলেটরের ছিটান UV ছবি এবং আংশিক ছিটান (PD) পরিমাণ একই সাথে ধরতে, একটি ইনসুলেটর পৃষ্ঠের ছিটান পরীক্ষা সিস্টেম ডিজাইন করা হয়েছে, যা চিত্র ২-এ দেখানো হয়েছে। চিত্র ২-এ, T ভোল্টেজ রিগুলেটর, B হল উচ্চ-ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার, R₁ হল সীমাবদ্ধ রেসিস্টর, এবং C₂ হল কুপলিং ক্যাপাসিটর, যা PD পরিমাপের জন্য নমুনা সংগ্রহ করার জন্য ব্যবহৃত হয়। 

সিস্টেমে ব্যবহৃত ট্রান্সফরমারটি YDWT - 10kVA/100kV মডেল, যা চিত্র ৩-a-তে দেখানো হয়েছে। এটি ইনসুলেটরের জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ-ভোল্টেজ সৃষ্টি করার জন্য ব্যবহৃত হয়।

OFIL Superb UV ইমেজার ব্যবহৃত হয় ইনসুলেটর পৃষ্ঠের ছিটানের UV ছবি ধরার জন্য, যা চিত্র ৩-b-তে দেখানো হয়েছে। পরীক্ষার নমুনা হল ZW32 - 12 ব্রেকারের পোস্ট ইনসুলেটর, যা তিন বছর ধরে ব্যবহার করা হয়েছে, যা চিত্র ৩-c-তে দেখানো হয়েছে। নমুনাটি একটি কৃত্রিম আবহাওয়া চেম্বারে রাখা হয়, যেখানে আপেক্ষিক আর্দ্রতা স্থিতিশীলভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়।

এই সিস্টেমে, পালস বর্তনী পদ্ধতি ব্যবহৃত হয় আংশিক ছিটান (PD) পরিমাপ করার জন্য। কনসোল ভোল্টেজ রিগুলেটর এবং ট্রান্সফরমার নিয়ন্ত্রণ করে প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ তৈরি করে। এরপর, PD সিগনালটি একটি কুপলিং ক্যাপাসিটর এবং একটি পরিমাপ প্রতিরোধ দিয়ে JFD - 3 PD ডিটেক্টরে প্রেরণ করা হয়।

অনবরত আর্দ্রতা প্রদান করে, কৃত্রিম আবহাওয়া চেম্বারের আপেক্ষিক আর্দ্রতা স্থিতিশীলভাবে রাখা যায়। ইনসুলেটরগুলিকে দুই ঘন্টা ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় যাতে তারা সম্পূর্ণরূপে ভিজে যায়। তারপর, ইনসুলেটরে ১২kV ভোল্টেজ ৫ মিনিটের জন্য প্রয়োগ করা হয়। এই সময়ে, UV ছবি ধরা হয় এবং PD পরিমাণ মাপা হয়। UV ইমেজারের শুটিং দূরত্ব ৫ মিটার, কোণ ০° এবং গেইন ১১০%। প্রতিটি আপেক্ষিক আর্দ্রতা স্তরে (৭০% থেকে ৯০% পর্যন্ত, ৫% পর্যায়ে) পুনরাবৃত্ত পরীক্ষা করা হয়।

 UV ছবির প্রক্রিয়া

UV ইমেজার একটি ভিডিও ধরে, তাই ভিডিওর পরপর ফ্রেমগুলি পাওয়ার জন্য ফ্রেম প্রক্রিয়াকরণ প্রয়োজন। প্রতিটি ছবি ফ্রেম একটি RGB সত্য-রঙের ছবি [৩]। ইনসুলেটরের পৃষ্ঠের ছিটান UV ছবিতে একটি উজ্জ্বল বিন্দু হিসাবে প্রতিফলিত হয়। পৃষ্ঠের ছিটান যত তীব্র, বিন্দুর ক্ষেত্রফল তত বড়। তাই, ছবির প্রাথমিক প্রক্রিয়াকরণ এবং ছবি বিভাজন প্রয়োজন ছবির পটভূমি ফিল্টার করার জন্য এবং বিন্দু অংশ বের করার জন্য।

RGB রঙের স্থানে লাল উপাদান (R), সবুজ উপাদান (G), এবং নীল উপাদান (B) শুধুমাত্র লাল, সবুজ এবং নীল রঙের অনুপাত নির্দেশ করে এবং ছবির উজ্জ্বলতা প্রকাশ করতে পারে না, তাই আমরা HSL রঙের স্থানে প্রতিটি ছবি ফ্রেম বিশ্লেষণ করি। HSL হল হিউ, স্যাচুরেশন, এবং লুমিনেন্স যথাক্রমে। একটি ছবি ফ্রেমের HSL উপাদান চিত্র ৪-এ দেখানো হয়েছে। চিত্র ৪ অনুযায়ী, আমরা দেখতে পাই যে H বা S উপাদান বিন্দু এবং পটভূমি বিভাজন করতে পারে না, কিন্তু L উপাদান এই বিভাজন করতে পারে [৪]।

চিত্র ৪-c থেকে দেখা যায়, বিন্দু অংশের L উপাদান পটভূমির চেয়ে বড়। তাই, থ্রেশহোল্ড বিভাজন বিন্দু অংশ বের করার জন্য একটি কার্যকর পদ্ধতি। এর মূল বিষয় হল একটি উপযুক্ত L-উপাদান থ্রেশহোল্ড বেছে নেওয়া। এখানে, আমরা Otsu's থ্রেশহোল্ড পদ্ধতি ব্যবহার করি L-উপাদান থ্রেশহোল্ড গণনা করার জন্য [৫]। Matlab কোডিং প্রয়োগ করে Otsu's পদ্ধতি বাস্তবায়ন করা হয়, এবং সর্বোত্তম L-উপাদান থ্রেশহোল্ড ২১৬ হিসাবে নির্ধারণ করা হয়, এবং বিভাজন ফলাফল চিত্র ৫-c-তে দেখানো হয়। স্পষ্টভাবে দেখা যায় যে পটভূমি ফিল্টার করা হয়েছে, শুধুমাত্র UV বিন্দু অংশ রয়ে গেছে।

চিত্র ৫-c-তে দেখা যায়, UV বিন্দু অংশের পাশাপাশি আরও অনেক ছোট নয়জ পয়েন্ট রয়েছে। এই সমস্যার সমাধানের জন্য, আমরা ৪ পিক্সেল ব্যাসার্ধের বৃত্তাকার স্ট্রাকচারাল উপাদান ব্যবহার করে গাণিতিক আকৃতি প্রক্রিয়া প্রয়োগ করি এই নয়জ পয়েন্টগুলি সরানোর জন্য [৬]। গাণিতিক আকৃতি প্রক্রিয়ার পর, ফলাফল চিত্র ৫-d-তে দেখানো হয়। সমস্ত নয়জ পয়েন্ট সরানো হয়েছে, শুধুমাত্র বিন্দু অংশ রয়ে গেছে। আমরা বিন্দু অংশের পিক্সেল সংখ্যাকে এই UV ছবির "ফ্যাকুলা এলাকা" হিসাবে সংজ্ঞায়িত করি।

UV ভিডিওর পরপর ফ্রেমগুলির ফ্যাকুলা এলাকা গণনা করার পর, আমরা ফ্যাকুলা এলাকা বক্ররেখা পেতে পারি। ৮৫% আর্দ্রতার ফ্যাকুলা এলাকা বক্ররেখা চিত্র ৬-তে দেখানো হয়েছে। চিত্র ৬-এ দেখা যায়, ফ্যাকুলা এলাকা একটি ছোট পরিসরে পরিবর্তিত হয়, অনেক বড় আকারের বিন্দু প্রায় দেখা যায়। তাই, ছিটানের তীব্রতা বর্ণনা করার জন্য তিনটি প্যারামিটার সংজ্ঞায়িত করা হয়: গড় ফ্যাকুলা এলাকা, বিচ্ছিন্ন ফ্যাকুলা এলাকা, এবং বিচ্ছিন্ন ফ্যাকুলা এলাকার পুনরাবৃত্তি সংখ্যা যথাক্রমে [৭]। আমরা ১০০টি পরপর ফ্রেম পার্শিয়াল ডিসচার্জ (PD) ঘটার পর অধ্যয়নের বিষয় হিসাবে বেছে নিই। গড় ফ্যাকুলা এলাকা হল ১০০টি ফ্রেমের ফ্যাকুলা এলাকার গড়। বিচ্ছিন্ন ফ্যাকুলা এলাকা হল গড় ফ্যাকুলা এলাকার চেয়ে বড় ফ্যাকুলা এলাকার গড়, এবং বিচ্ছিন্ন ফ্যাকুলা এলাকার পুনরাবৃত্তি সংখ্যা হল গড় ফ্যাকুলা এলাকার চেয়ে বড় ফ্যাকুলা এলাকার সংখ্যা। চিত্র ৬-এ অনুযায়ী, গড় ফ্যাকুলা এলাকা ৬৬৫ পিক্সেল। বিচ্ছিন্ন ফ্যাকুলা এলাকা ৯০২ পিক্সেল। বিচ্ছিন্ন ফ্যাকুলা এলাকার পুনরাবৃত্তি সংখ্যা ৩২।

তিনটি বৈশিষ্ট্যমূলক প্যারামিটার গণনা করা হয়ে গেলে এবং আংশিক ছিটান (PD) পরিমাণ সমকালীনভাবে মাপা হলে, আমরা এই তিনটি UV ছবি প্যারামিটার ব্যবহার করে PD পরিমাণ নির্ধারণের চেষ্টা করি কম-বর্গ সাপোর্ট ভেক্টর মেশিন পদ্ধতি ব্যবহার করে।

৯০টি UV ভিডিও নমুনা নির্বাচিত হয়। এই নমুনাগুলির প্রতিটি ফ্রেমের জন্য, তিনটি UV ছবি প্যারামিটার গণনা করা হয়, এবং JFD3 PD ডিটেক্টর দ্বারা সংশ্লিষ্ট আংশিক ছিটান (PD) পরিমাণ রেকর্ড করা হয়। ভেক্টর মেশিনের ইনপুট আর্গুমেন্ট হল গড় ফ্যাকুলা এলাকা, বিচ্ছিন্ন ফ্যাকুলা এলাকা, বিচ্ছিন্ন ফ্যাকুলা এলাকার পুনরাবৃত্তি সংখ্যা, এবং আপেক্ষিক আর্দ্রতা। আউটপুট আর্গুমেন্ট হল PD পরিমাণ। রেডিয়াল বেসিস ফাংশন (RBF) কার্নেল ফাংশন হিসাবে নির্বাচিত হয়। নরমালাইজেশনের পর, ৮০টি নমুনা প্রশিক্ষণের জন্য ব্যবহৃত হয়। ভেক্টর মেশিনের কার্নেল প্যারামিটার এবং শাস্তি প্যারামিটার সবই ডিফল্ট মানে সেট করা হয়। প্রশিক্ষণের ফলাফল চিত্র ৭-এ দেখানো হয়েছে।

চিত্র ৭-এ দেখা যায়, অধিকাংশ প্রশিক্ষণ নমুনার ক্ষেত্রে, মাপা PD পরিমাণের তুলনায় ত্রুটি অপেক্ষাকৃত কম। তবে, কিছু নমুনার ক্ষেত্রে, ত্রুটি ২০%