Arazo Elektrodenaren Kanpo Isulazioaren Gainean Oinarritutako Ultrazurraren Bidezko Irudigintza

Kanpoeneko vakuumeko iturritzaileak (hortaz iturritzaile deituko ditugu) erabilgarriak dira banatze sarea batean, tamaina txikiak, pisua gutxiak, sufiren eta esplosioaren aurkakoak, eragiketa leuna, soramena gutxikoak, ireki-konponketa distantzia txikiak, arkadura denbora laburra eta mantentze erraza dituztelako. Ingurumen kontaminazioa gehitzen doanean, urtze handia, urhain txikiak, kondensazio edo esne lortze egoeretan, iturritzailearen postu isulategian partzialki deskontatzea (PD) gertatu daiteke. Honek, askotan, flashoverak sortu ditzake, iturritzaileen erabilera denborarekin murriztu eta energia sistemaren egituratzeko eta estabilitasunezko erabilerari eragin.

Lana honetan, ZW32-12 kanpoeneko kolun-egoerako hauts-voltaje iturritzailea (hortaz HV ZW32-12 iturritzailea) adibide bezala hartu da, klima aldetan probaketan pasa izan da. ZW32-12 iturritzailearen postu isulategiko deskontatze-prozesua UV ikusgailu baten bidez bildu da, bere deskontatze-kantitatea baita ere neurtu. UV irudiak prozesatuta, ezaugarri parametroak ateratzen dira irudien ezaugarriak deskribatzeko. Ondoren, deskontatze-kantitatea kalkulatzen da metodoa erabiliz, UV irudiak kalibratzeko. Hau iturritzaileen partzialki deskontatzeko teknika berri bat da kontaktorik gabe.

ZW32-12 iturritzailea hiru faseko, 50Hz, 12kV AC kanpoeneko energia-banatze gailu bat da. Bataz besteko korrontea, gainkorrontea eta korronte-lasterka itxi eta atzitu ditu. Bere egitura Fig. 1ean ikusten da.

Postu isulategiko deskontatze UV irudia eta partzialki deskontatze (PD) kantitatea batera jaso ahal izateko, isulategi gaineko deskontatze-sistema diseinatu da, Fig. 2an ikusten den moduan. Fig. 2an, T tentsore-reguladorea da, B tentsore-altzatzailea, R₁ muga-ohmiarra, eta C₂ konpontze kapasitorea PD neurketarako erabiliko da. 

Sistemak erabiliko duen tentsore YDWT-10kVA/100kV modeloa da, Fig. 3-a erakusten duen moduan. Hauts-voltaje iturritzailearen beharrezkoa den hauts-voltaje-iturria sortzeko erabiliko da.

OFIL Superb UV ikusgailu bat erabiliko da isulategi gaineko deskontatzearen UV irudiak jasotzeko, Fig. 3-b erakusten duen moduan. Probatzeko laguntza ZW32-12 iturritzailetik datorkion postu isulategia da, hiru urte lan eginduen, Fig. 3-c erakusten duen moduan. Laguntza artifizialki klimatizatutako kamara batean kokatzen da, non erlatiboki igortasuna kontrolatzeko ahalmena izango du.

Sistem honetan, partzialki deskontatze (PD) kantitatea neurtzeko metodoa erabiliko da. Kontrol-panelak tentsore-reguladorea eta tentsore-altzatzailea kontrolatzen ditu hauts-voltaje desideratuak sortzeko. Ondoren, PD senhala JFD-3 PD detektoreari bidaltzen zaie konpontze kapasitorean eta detektore-ohmitan zehar.

Humidifikazio sosegatua eginez, artifizialki klimatizatutako kamaran erlatiboki igortasuna tasapen estandarrarekin mantentzen da. Isulategiek bi orduz hauts-voltaje bat emanda jarriko dira, guztiz humedatzeko. Ondoren, 12kV hauts-voltaje bat 5 minututan aplikatuko da isulategiari. Orduan, UV irudiak jasoko dira, eta PD kantitatea neurtuko da. UV ikusgailuaren argazki-harremana 5 metrokoa da, angelua 0° eta gaina 110%. Eragintza-igortasun maila bakoitzeko, 70%etik 90%era, 5%ko pasada eginez, probak errepikatuko dira.

 UV irudiak prozesatzeko

UV ikusgailuak bideo bat jasoten du, horrek irudi sekuentziak eskuratzea behar du analisi gehigarriagatik. Irudi bakoitzak RGB kolore errealeko irudi bat da [3]. Isulategiaren gaineko deskontatzea UV irudian puntu argi gisa agertzen da. Deskontatzea intensitate handiagoa badago, puntua handiagoa da. Beraz, irudi-preprozesaketa eta irudi-segmentazioa egin behar dira irudiaren atzealdea iristeko eta puntu-partekoa atera.

RGB kolore espazioan gorria (R), berdea (G) eta urdina (B) kolore-renportza bakarrik adierazten dutela, ez direla irudiaren argitasuna adierazten, irudi sekuentziak HSL kolore espazioan aztertzen dira. HSL kolore espazioan, H hue, S saturation eta L luminance adierazten ditu. Irudi sekuentzi baten HSL osagaiak Fig. 4an ikusten dira. Fig. 4aren arabera, H edo S osagaiak ezin dituzte puntu eta atzealde arteko bereizketa egin, baina L osagaiak egin dezake [4].

Fig. 4-c ikusten den moduan, puntuaren L osagia atzealdearen L osagia baino handiagoa da. Beraz, atal-desegizioa puntu-partekoa ateratzeko metodo efektiboa da. Garrantzitsuena da L osagiko atal egokia aukeratzeko. Hemen, Otsu-en atal-desegizio metodoa erabiliko da L osagiko atal kalkulatzeko [5]. Matlab kodea implementatuta, L osagiko atal onena 216 da, eta segmentazio-emaitza Fig. 5-c ikusten da. Ados, atzealdea iristeko geratzen da UV puntu-parte bakarrik.

Fig. 5-c ikusten den moduan, UV puntu-partearen ondoren, hainbat mota txikiak agertzen dira. Horretarako, matematikoki morfologiko operazioak erabiliko dira, formaren elementu geometriko biribil baten bidez, 4 pixelko erradioa duena, noizaki horietatik arazoak kendu [6]. Matematikoki morfologiko prozesatuta, emaitza Fig. 5-d ikusten da. Noizaki guztiak kenduta geratzen dira, UV puntu-parte bakarrik utzi. Puntu-parteko pixel kopurua "facula area" bezala definitzen da UV irudi honetan.

UV bideo baten facula area kalkulatuta, facula area kurba lortzen da. 85% igortasunean facula area kurba Fig. 6an ikusten da. Fig. 6aren arabera, facula area balio txikitan aldaketa egiten du, puntu handi bat une batzuetan agertzen da. Beraz, hiru parametro definitu dira deskontatze-intentsitatea karakterizatzeko: facula area batezbesteko, facula area intermitentea eta facula intermitenteen errepikaldi-aldia [7]. Partzialki deskontatzea gertatu ostean, 100 irudi sekuentzi jarraitu aukeratzen dira ikerketarako. Facula area batezbestekoa 100 irudi sekuentziaren facula area batezbestekoa da. Facula area intermitentea facula area batezbestekotik handiagoen facula area batezbestekoa da, eta facula intermitenteen errepikaldi-aldia facula area batezbestekotik handiagoen facula kopurua da. Fig. 6aren arabera, facula area batezbestekoa 665 pixel da. Facula area intermitentea 902 pixeldira. Facula intermitenteen errepikaldi-aldia 32 da.

Hiru parametro karakteristikok kalkulatu eta partzialki deskontatze (PD) kantitatea neurtu ondoren, hiru UV irudi-parametro horiei esker PD kantitatea least-square support vector machine metodoaren bidez kalkulatzeko saiatuko gara.

90 UV bideo laguntza aukeratu dira. Laguntza bakoitzeko irudi sekuentzi bakoitzeko, hiru UV irudi-parametro kalkulatu dira, eta JFD3 PD detektoreak erregistratutako PD kantitatea. Vector machine-aren input argumentuak facula area batezbestekoa, facula area intermitentea, facula intermitenteen errepikaldi-aldia eta erlatiboki igortasuna dira. Output argumentua PD kantitatea da. Radial Basis Function (RBF) kernel funtzioa aukeratu da. Normalizatuta, 80 laguntza entrenamendurako erabiliko dira. Vector machine-aren kernel parametroak eta sakonpen parametroak balio lehenetsiak dituzte. Entrenamendi-emaitza Fig. 7an ikusten da.

Fig. 7an ikusten den moduan, entrenamenduko laguntza gehienetan, neurriko PD kantitatearekin alderatuta errorea txikia da. Hala ere, zenbait laguntzetan, errorea 20% baino handiagoa da. Mean Square Error (MSE) hurrengo moduan kalkulatzen da:

Mean Square Error (MSE) regresio-emaitzaren txikitzeko eta vector machine-aren zehaztasuna hobetzeko, genetiko algoritmo bat (GA) erabiliko da kernel parametroak eta sakonpen parametroak optimizatzeko. [8 - 9]

Amaiera-generazioa 100ra ezarri da, eta populazio-tamaina 20ra. Optimizazio-prozesua Fig. 8an ikusten da. Fig. 8an ikusten den moduan, 30 generazioz evoluzioa eginda, MSE 0.07tik 0.01ra jaitsi da, hau da, genetiko algoritmoak optimizazio-puntua iritsi dela adierazten du. [10] Kernel eta sakonpen parametro optimizatuak 0.2861 eta 82.65 dira.

Genetiko algoritmo (GA) baten bidez parametroak optimizatu ondoren, 80 laguntza berdinak berriro entrenatu dira, eta regresio-emaitza Fig. 9an ikusten da. Fig. 9an ikusten den moduan, oso asko laguntzek neurriko partzialki deskontatze (PD) kantitatearekin alderatuta errore txikia dute. Mean Square Error (MSE) orain 10 da, parametroak optimizatu aurretik 80 baino askoz txikiagoa. Beraz, GA parametroak optimizatzeak MSE regresio-emaitzaren txikitzeko eta vector machine-aren zehaztasuna hobetzeko aukera handia ematen du.

Azken 10 laguntza modelorako proba bat egiteko erabiliko dira. Regresio-emaitzak Taula 1an ikusten dira. Askotan, regresio-emaitzak eta neurriko partzialki deskontatze (PD) kantitatearen arteko errorea 6.1% baino txikiagoa da. Emaitza hau entrena modelok generalizazio gaitasun handia duela adierazten du.

UV irudi-teknologia kanpoeneko vakuumeko iturritzaile-postuen isulategi gaineko deskontatzea detektatzeko erabili da. UV irudien facula areak eta partzialki deskontatze kantitatearen arteko harremana least-square support vector machine metodoaren bidez aztertuta, ultravioleta irudi-teknologiaren oinarrian kanpoeneko vakuumeko iturritzaileen isolamendu akats-diagnostikatzeko aukera berri bat eskaintzen du.

A. Irudi-prozesaketa eta parametro definizioa

UV irudien L osagiko atal-desegizioa eta matematikoki morfologiko operazioak burututa, UV irudiaren puntu-partekoa ateratzen da, horrela facula area kalkulatzen ahal izango da. Hiru parametro definitu dira deskontatze-intentsitatea neurtzeko: facula area batezbestekoa, facula area intermitentea eta facula intermitenteen errepikaldi-aldia.

B. Datuak jaso eta aztertzea

UV bideoak jaso eta partzialki deskontatze (PD) kantitatea neurtu ondoren, erlatiboki igortasuna eta hiru UV irudi-parametroak input aldagaiz gisa erabiliko dira. Least-square support vector machine metodoaren bidez regresio-analisi eginez, eta kernel parametroak genetiko algoritmo (GA) baten bidez optimizatuz, PD kantitatea zehaztasun handiz kalkulatu daiteke.

C. Diagnostikoko zehaztasuna eta garrantzia

Isulategi gaineko deskontatze kantitatea eta UV irudiaren facula area arteko harremana regresio-analisi baten bidez ezarrita, UV irudietatik bakarrik diagnosticatutako PD kantitateak neurriko PD kantitatearekin alderatuta 6% baino txikiagoa dute. Zehaztasun hau praktikan aplikatzeko beharrezkoa da, eta ultravioleta irudi-teknologiaren oinarrian kanpoeneko vakuumeko iturritzaileen kanpo-isolamendu akatsen diagnostikatzeko metodo berri bat eskaintzen du.

Ikerketa hau Txinako Nazionala Zientzia Elkarteko Fundazioaren eta Elektrikoa Insulazio eta Energia Gailu Estatalen Laborategi Nagusiaren finantziaketapean egina da. Lan hau sustatu duten guztiei eman nahi dizuegu zurekin zerbitzua.