بیرونی عایق کے سطحی ڈسچارج کا اشیاء کے مبنی پر بیرونی ویکیوئم سرکٹ بریکر کا تشخیص

بیرون میں ویکیو میں سرکٹ بریکرز (جسے آگے چل کر بریکرز کہا جائے گا) کو ان کے فوائد کی بنا پر توزیع نیٹ ورک میں وسیع طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جیسے چھوٹا سائز، کم وزن، آگ اور دھماکے کی روک تھام، چلائی کی آسانی، کم شور، کم اوپن کنٹیکٹ کلیئرنس، کم آرکنگ وقت، اور آسان صيانت۔ جب ماحولی آلودگی میں اضافہ ہوتا ہے، تو کثیف دھند، برسات کی بووند، قطروں کا جمع ہونا، یا برف کا پگھلتا ہوا حالت میں، بریکرز کے پوسٹ آنسولیٹر کی سطح پر جزوی تخلیق (PD) ہو سکتا ہے۔ یہ درحقیقت فلاش اوورز تک پہنچ سکتا ہے، جس سے بریکرز کی خدمت کی مدت کم ہو سکتی ہے اور برق نظام کی سیف اور مستقیم کارکردگی پر اثر ڈال سکتی ہے۔

اس مقالے میں، ZW32 - 12 بیرونی پول ماؤنٹڈ ہائی ولٹیج ویکیو سرکٹ بریکر (آگے چل کر HV ZW32 - 12 بریکر کہا جائے گا) کو مثال کے طور پر لیا گیا ہے، جسے مختلف موسمی شرائط میں ٹیسٹ کیا گیا ہے۔ ZW32 - 12 بریکر کے پوسٹ آنسولیٹر کی سطح پر تخلیق کی پروسیس UV ایمیجر کے ذریعے ضبط کی گئی ہے، جبکہ اس کی تخلیق کی مقدار کو یکساں رفتار سے میپ کیا گیا ہے۔ UV تصاویر کے تصویر کی پروسیسنگ کے بعد، خصوصیات کے پیرامیٹرز کو نکالا گیا ہے تاکہ ان تصاویر کی خصوصیات کو ظاہر کیا جا سکے۔ پھر، تخلیق کی مقدار کو کم ترین مربع سپورٹ ویکٹر مشین کے طریقے سے کمپیوٹ کیا گیا ہے، جس سے UV تصاویر کی کیلیبریشن ہو سکتی ہے۔ یہ بریکرز کی جزوی تخلیق کے لیے ایک نیا غیر ملمس پروف ڈیٹیکشن ٹیکنالوجی کی نمائندگی کرتا ہے۔

ZW32 - 12 بریکر ایک تین فیزہ، 50Hz، 12kV AC بیرونی بجلی توزیع دستیاب ہے۔ اس کا اصل مقصد لوڈ کرنٹ، اوور لوڈ کرنٹ، اور شارٹ سرکٹ کرنٹ کو منقطع اور بند کرنا ہے۔ اس کی ساخت فیگ۔ 1 میں ظاہر کی گئی ہے۔

پوسٹ آنسولیٹر کی تخلیق کی UV تصویر کو یکساں رفتار سے ضبط کرنے اور جزوی تخلیق (PD) کی مقدار کو میپ کرنے کے لیے، ایک آنسولیٹر سطح تخلیق ٹیسٹ سسٹم تیار کیا گیا ہے، جسے فیگ۔ 2 میں ظاہر کیا گیا ہے۔ فیگ۔ 2 میں، T ولٹیج ریگولیٹر کی نمائندگی کرتا ہے، B اپ ٹرانسفر ہے، R₁ محدود کرنے والا ریزسٹر ہے، اور C₂ کوپلنگ کیپیسٹر ہے، جس کا استعمال PD میپ کرنے کے لیے سینپلنگ کے لیے کیا جاتا ہے۔

سسٹم میں استعمال کیے جانے والے ترانسفر کا ماڈل YDWT - 10kVA/100kV ہے، جسے فیگ۔ 3 - a میں ظاہر کیا گیا ہے۔ یہ آنسولیٹر کے لیے درکار ہائی ولٹیج سرس کو پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

OFIL Superb UV ایمیجر کا استعمال آنسولیٹر سطح تخلیق کی UV تصاویر کو ضبط کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، جسے فیگ۔ 3 - b میں ظاہر کیا گیا ہے۔ ٹیسٹ سیمپل ZW32 - 12 بریکر سے لیا گیا پوسٹ آنسولیٹر ہے، جو تین سال سے خدمات میں ہے، جسے فیگ۔ 3 - c میں ظاہر کیا گیا ہے۔ سیمپل کو ایک مصنوعی ماحولی کمرے میں رکھا گیا ہے، جہاں نسبتا نمی کو مستقل طور پر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔

اس سسٹم میں، پالس کرنٹ کا طریقہ جزوی تخلیق (PD) کی مقدار کو میپ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ کنسل کنٹرول ولٹیج ریگولیٹر اور ترانسفر کو چلا کر مطلوبہ ولٹیج بنایا جاتا ہے۔ پھر، PD سائنل کو کوپلنگ کیپیسٹر اور ڈیٹیکٹنگ امپیڈنس کے ذریعے JFD - 3 PD ڈیٹیکٹر تک منتقل کیا جاتا ہے۔

متناوبہ طور پر نمی کو کنٹرول کرتے ہوئے، مصنوعی ماحولی کمرے میں نسبتا نمی کو مستقل طور پر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ آنسولیٹرز کو دو گھنٹے تک ولٹیج کے تحت رکھا جاتا ہے تاکہ وہ پوری طرح سے نم ہو سکیں۔ پھر، آنسولیٹر پر 5 منٹ کے لیے 12kV ولٹیج لاگو کیا جاتا ہے۔ اس دوران، UV تصاویر ضبط کی جاتی ہیں، اور PD کی مقدار میپ کی جاتی ہے۔ UV ایمیجر کا شوٹنگ ڈسٹنکشن 5 میٹر ہے، جس کا زاویہ 0° ہے اور گین 110% ہے۔ ہر نسبتا نمی کے سطح پر متعدد بار ٹیسٹ کیے جاتے ہیں، جو 70٪ سے 90٪ تک ہوتی ہے، 5٪ کے سٹیپ کے ساتھ۔

 UV تصاویر کی پروسیسنگ

UV ایمیجر ویڈیو کو ضبط کرتا ہے، لہذا فریمز کی پروسیسنگ کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ UV ویڈیو کے متواتر فریمز کو مزید تجزیہ کے لیے حاصل کیا جا سکے۔ ہر تصویر فریم ایک RGB سچے رنگ کی تصویر ہوتی ہے [3]۔ آنسولیٹر کی سطح تخلیق UV تصویر پر ایک روشن سپاٹ کے طور پر ظاہر ہوتی ہے۔ جتنی زیادہ سطح تخلیق ہوگی، اتنا ہی بڑا سپاٹ علاقہ ہوگا۔ لہذا، تصویر کی پری-پروسیسنگ اور تصویر کی سیگمنٹیشن ضروری ہیں تاکہ تصویر کے بیک گراؤنڈ کو فلٹر کیا جا سکے اور سپاٹ کا حصہ نکالا جا سکے۔

کیونکہ RGB رنگ کیسپیس میں ریڈ کمپوننٹ (R)، گرین کمپوننٹ (G)، اور بلیو کمپوننٹ (B) صرف ریڈ، گرین، اور بلیو کے رنگ کی تناسب کو ظاہر کرتے ہیں اور تصویر کی روشنی کو نہیں ظاہر کرتے، لہذا ہر تصویر فریم کو HSL رنگ کیسپیس میں تجزیہ کیا جاتا ہے۔ HSL کا مطلب ہے Hue، Saturation، اور Luminance۔ تصویر فریم کے HSL کمپوننٹ فیگ۔ 4 میں ظاہر کیے گئے ہیں۔ فیگ۔ 4 کے مطابق، ہم یہ تعین کر سکتے ہیں کہ H یا S کمپوننٹ سپاٹ کو بیک گراؤنڈ سے تمیز نہیں کر سکتے، جبکہ L کمپوننٹ یہ تمیز کر سکتا ہے [4]۔

فیگ۔ 4 - c سے ظاہر ہوتا ہے کہ سپاٹ کا حصہ کا L کمپوننٹ بیک گراؤنڈ سے زیادہ ہوتا ہے۔ لہذا، تھریشہڈ سیگمنٹیشن سپاٹ کا حصہ نکالنے کا ایک موثر طریقہ ہے۔ کلیدی بات یہ ہے کہ ایک مناسب L کمپوننٹ تھریشہڈ کا انتخاب کرنا ہے۔ یہاں ہم Otsu کے تھریشہڈنگ کے طریقے کو استعمال کرتے ہیں تاکہ L کمپوننٹ تھریشہڈ کا حساب لگائیں [5]۔ Matlab کوڈنگ کے ذریعے Otsu کے طریقے کو لگانے کے بعد، بہترین L کمپوننٹ تھریشہڈ 216 معلوم ہوا ہے، اور سیگمنٹیشن کا نتیجہ فیگ۔ 5 - c میں ظاہر کیا گیا ہے۔ واضح ہے کہ بیک گراؤنڈ فلٹر کر دیا گیا ہے، صرف UV سپاٹ کا حصہ باقی رہا ہے۔

فیگ۔ 5 - c سے ظاہر ہوتا ہے کہ UV سپاٹ کے حصے کے علاوہ، بہت سارے چھوٹے شور کے نقطے بھی موجود ہیں۔ ان شور کے نقطوں کو ختم کرنے کے لیے، ہم ریڈیئس 4 پکسل کے دائرے کی شکل کے سٹرکچرل عنصر کے ساتھ ریاضیاتی مورفولوجی کے آپریشن کو لاگو کرتے ہیں [6]۔ ریاضیاتی مورفولوجی کے آپریشن کے بعد، نتیجہ فیگ۔ 5 - d میں ظاہر کیا گیا ہے۔ تمام شور کے نقطے ختم ہو چکے ہیں، صرف سپاٹ کا حصہ باقی رہا ہے۔ ہم UV تصویر کے سپاٹ کے حصے کے پکسل کی تعداد کو "فیکولا علاقہ" کہتے ہیں۔

UV ویڈیو کے متواتر فریمز کے لیے فیکولا علاقہ کا حساب لگانے کے بعد، ہم فیکولا علاقہ کی کریو حاصل کر سکتے ہیں۔ 85٪ نمی پر فیکولا علاقہ کی کریو فیگ۔ 6 میں ظاہر کی گئی ہے۔ فیگ۔ 6 کے مطابق، فیکولا علاقہ چھوٹے حد تک گھٹ گیا ہے، جہاں کبھی کبھی بڑا سائز کا سپاٹ ظاہر ہوتا ہے۔ لہذا، تخلیق کی شدت کو ظاہر کرنے کے لیے تین پیرامیٹرز کی تعریف کی گئی ہے: اوسط فیکولا علاقہ، میانے فیکولا علاقہ، اور میانے فیکولا کی دہرانے کی تعداد [7]۔ ہم 100 متواتر فریمز کو منتخب کرتے ہیں جو جزوی تخلیق کے بعد آتے ہیں۔ اوسط فیکولا علاقہ 100 فریموں کے فیکولا کے علاقوں کا اوسط ہے۔ میانے فیکولا علاقہ ایک اوسط فیکولا علاقہ سے بڑا فیکولا علاقہ کا اوسط ہے، جبکہ میانے فیکولا کی دہرانے کی تعداد ایک اوسط فیکولا علاقہ سے بڑا فیکولا علاقہ کی تعداد ہے۔ فیگ۔ 6 کے مطابق، اوسط فیکولا علاقہ 665 پکسل ہے۔ میانے فیکولا علاقہ 902 پکسل ہے۔ میانے فیکولا کی دہرانے کی تعداد 32 ہے۔

جب تین خصوصیاتی پیرامیٹرز کا حساب لگا لیا جاتا ہے اور جزوی تخلیق (PD) کی مقدار کو یکساں رفتار سے میپ کیا جاتا ہے، ہم کوشش کرتے ہیں کہ ان تین UV تصویر کے پیرامیٹرز کے ذریعے کم ترین مربع سپورٹ ویکٹر مشین کے طریقے سے PD کی مقدار کا تعین کریں۔

نینety UV ویڈیو کے نمونے منتخب کیے گئے ہیں۔ ان نمونوں کے ہر فریم کے لیے تین UV تصویر کے پیرامیٹرز کا حساب لگایا گیا ہے، اور متعلقہ جزوی تخلیق (PD) کی مقدار JFD3 PD ڈیٹیکٹر کے ذریعے ریکارڈ کی گئی ہے۔ ویکٹر مشین کے لیے داخلی آرگیمنٹس کا انتخاب اوسط فیکولا علاقہ، میانے فیکولا علاقہ، میانے فیکولا کی دہرانے کی تعداد، اور نسبتا نمی کے طور پر کیا گیا ہے۔ آؤٹ پٹ آرگیمنٹ PD کی مقدار ہے۔ ریڈیل بیس فنکشن (RBF) کرنل فنکشن کے طور پر منتخب کیا گیا ہے۔ نارملائزیشن کے بعد، 80 نمونے کو تربیت کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ ویکٹر مشین کے کرنل پیرامیٹرز اور پنیشن پیرامیٹرز کو ڈیفالٹ مقداروں پر رکھا گیا ہے۔ تربیت کا نتیجہ فیگ۔ 7 میں ظاہر کیا گیا ہے۔

فیگ۔ 7 کے مطابق، زیادہ تر تربیت کے نمونوں کے لیے، میپ کی گئی PD کی مقدار کے مقابلے میں خرابی نسبتا کم ہے۔ لیکن کچھ نمونوں کے لیے، خرابی 20٪ سے زیادہ ہوتی ہے۔ میانے مربع خرابی (MSE) کا حساب لگایا گیا ہے:

میانے مربع خرابی (MSE) کو کم کرنے اور ویکٹر مشین کی صحت کو بہتر بنانے کے لیے، ژینیٹک الگورتھم (GA) کو کرنل پیرامیٹرز اور پنیشن پیرامیٹرز کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ [8 - 9]

ختم کرنے کی پریکریشن 100 رکھی گئی ہے، اور آبادی کا سائز 20 رکھا گیا ہے۔ آپٹیمائزیشن کا عمل فیگ۔ 8 میں ظاہر کیا گیا ہے۔ فیگ۔ 8 کے مطابق، 30 پریکریشن کے بعد، MSE 0.07 سے 0.01 تک کم ہو گیا ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ ژینیٹک الگورتھم اپنے بہترین نقطے پر پہنچ گیا ہے۔ [10] آپٹیمائزڈ کرنل اور پنیشن پیرامیٹرز 0.2861 اور 82.65 ہیں۔

جب ژینیٹک الگورتھم (GA) کے ذریعے پیرامیٹرز کو بہتر بنایا گیا ہے، تو یہی 80 نمونے کو دوبارہ تربیت کیا گیا ہے، اور ریگریشن کا نتیجہ فیگ۔ 9 میں ظاہر کیا گیا ہے۔ فیگ۔ 9 سے ظاہر ہوتا ہے کہ تقریباً تمام نمونوں کے لیے میپ کی گئی جزوی تخلیق (PD) کی مقدار کے مقابلے میں خرابی بہت کم ہے۔ میانے مربع خرابی (MSE) اب 10 ہے، جو پیرامیٹرز کو بہتر بنانے سے قبل کی مقدار 80 سے بہت کم ہے۔ لہذا، یہ واضح ہے کہ ژینیٹک الگورتھم (GA) پیرامیٹرز کو بہتر بنانے سے میانے مربع خرابی (MSE) کو کم کیا جا سکتا ہے اور ویکٹر مشین کی صحت کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔

آخری 10 نمونے کو مدل کا ٹیسٹ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ ریگریشن کے نتائج ٹیبل 1 میں ظاہر کیے گئے ہیں۔ یہ واضح طور پر ظاہر ہوتا ہے کہ ریگریشن کے نتائج اور حقیقی جزوی تخلیق (PD) کی مقدار کے درمیان خرابی 6.1٪ سے کم ہے۔ یہ پائی گئی ہے کہ تربیت یافتہ مدل کی عامیت کی صلاحیت بہت اچھی ہے۔

UV تصویر بندی کا ٹیکنالوجی بیرونی ویکیو سرکٹ بریکرز کے پوسٹ آنسولیٹر کی سطح تخلیق کو ڈیٹیکٹ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ UV تصاویر کے فیکولا علاقہ اور جزوی تخلیق کی مقدار کے درمیان تعلق کو کم ترین مربع سپورٹ ویکٹر مشین کے طریقے سے مطالعہ کیا گیا ہے، جس سے بیرونی ویکیو سرکٹ بریکرز کے آنسولیشن فالٹ ڈیاگنوسس کے لیے ایک نیا طریقہ فراہم کیا گیا ہے جو UV تصویر بندی پر مبنی ہے۔

A. تصویر کی پروسیسنگ اور پیرامیٹرز کی تعریف

UV تصاویر پر L کمپوننٹ تھریشہڈ سیگمنٹیشن اور ریاضیاتی مورفولوجی کے آپریشن کے بعد، UV تصویر کا سپاٹ کا حصہ نکالا گیا ہے، جس سے فیکولا علاقہ کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ تخلیق کی شدت کو کوانتیفائن کرنے کے لیے تین پیرامیٹرز کی تعریف کی گئی ہے: اوسط فیکولا علاقہ، میانے فیکولا علاقہ، اور میانے فیکولا کی دہرانے کی تعداد۔

B. معلومات کا حاصل کرنا اور تجزیہ

جب UV ویڈیو کو ضبط کیا جاتا ہے اور جزوی تخلیق (PD) کی مقدار کو یکساں رفتار سے میپ کیا جاتا ہے، تو نسبتا نمی اور تین UV تصویر کے خصوصیات کے پیرامیٹرز کو داخلی متغیرات کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ کم ترین مربع سپورٹ ویکٹر کے ذریعے ریگریشن کے تجزیہ کے ساتھ، ژینیٹک الگورتھم (GA) کے ذریعے کرنل پیرامیٹرز کو بہتر بنانے کے ساتھ، PD کی مقدار کو صحیح طور پر تعین کیا جا سکتا ہے۔

C. تشخ