Tashqarib joylashgan vakuumli kontaktorning tashqi izolyatsiyasidagi yuzagi o'tkazishni ultrafioletli rasmiy asosida aniqlash

Tashqi vakuum avtomatlar (avtomatlardan so'ng qisqacha) ularning kichik hajmi, og'irlik, o't va vzryvga barqarorligi, suyuk ishlashi, past ovaz, kichik ochilish masofasi, qisqa elektr o'q masofasi va oson boshqaruvchanligi sababli taqsimot tarmog'ida keng tarqalgan. Atmosfera tozaligi yetti-yetti ziddiyaga solishgan bo'lganda, mako'ring cho'qqisi, nafas, kondensatsiya yoki muz erishishi kabi salbiy havo sharoitlari bilan qoplash ostida avtomat stolb isolatorining sirtida qismi chiqindish (PD) paydo bo'lishi mumkin. Bu jarayonda yaxshi tortishishni oldini olish uchun, avtomatning ish muddati qisqaradi va energiya tizimining xavfsiz va barqaror ishlashiga ta'sir qiladi.

Bu maqolada, ZW32-12 tashqi stolb orqali o'rnatiladigan yuksek voltajdagi vakuum avtomat (keyingi qatorlarda HV ZW32-12 avtomat deb ataladi) turli havo sharoitlari ostidagi sinovlar o'tkaziladi. ZW32-12 avtomatning stolb isolatorining sirtida bo'lgan chiqindish jarayoni UV imager yordamida suratga olindi, hamda uning chiqindish miqdori bir vaqtning o'zida o'lidi. UV suratlarning rasm ishlashidan so'ng, surat xususiy parametrlari ajratib olingan. So'ngra, eng kam kvadratik qo'shimcha vektor mashinasi usulida chiqindish miqdori hisoblanadi, bu orqali UV suratlarni etalonlashtirish mumkin. Bu, avtomatlar uchun yangi non-takrorlash chiqindish tekshirish texnikasini taklif etadi.

ZW32-12 avtomat - bu 50Hz, 12kV AC tashqi taqsimot qurilmasi. U asosan yuk miqdorini, yuqori miqdordagi tok va qisqa yo'llantirish tokini kesish va qo'shish uchun ishlatiladi. Uning strukturasi Rasm 1-da ko'rsatilgan.

Stolb isolatorining chiqindish UV suratini o'z vaqtida suratga olish va qismi chiqindish (PD) miqdorini o'lashing uchun, Figura 2-da tasvirlangan isolator sirtidagi chiqindish sinov tizimi ishlab chiqildi. Figura 2-da, T - o'zgaruvchi, B - o'sish transformatori, R₁ - cheklovchi omliq, C₂ - PD o'lchov uchun ishlatiladigan ulash kapasitori.

Sistemada ishlatiladigan transformator YDWT-10kVA/100kV modeli, Figura 3-a ko'rsatilgandek. U isolator uchun talab qilinadigan yuqori voltaj manbasini yaratish uchun ishlatiladi.

OFIL Superb UV imager isolator sirtidagi chiqindish UV suratini olish uchun ishlatiladi, Figura 3-b ko'rsatilgandek. Sinov namunasi ZW32-12 avtomatdan olingan stolb isolator, 3 yil faoliyat yuritgan, Figura 3-c da tasvirlangan. Namuna nisbiy namlikni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan mezoniy havo sharoitlari kamerada joylashtirilgan.

Bu sistemada, qismi chiqindish (PD) miqdorini o'lashing uchun pulsed current usuli ishlatiladi. Konsol o'zgaruvchini va transformatorni boshqaradi va talab qilinadigan voltajni yaratadi. Keyin, PD signali ulash kapasitori va o'lchov omliqlari orqali JFD-3 PD detektoriga yuboriladi.

Arnavutlash orqali, mezoniy havo sharoitlari kameradagi nisbiy namlik stabil qilib saqlanadi. Isolatorlar ikki soat davomida voltajka ta'sir qiladi, shuning uchun ular butunlay navqot bo'lib qoladi. Keyin, 12kV voltaj 5 daqiqada isolatorga ta'sir qiladi. Bu muddatda, UV suratlari olingan va PD miqdori o'lidi. UV imagerning olingan rasm masofasi 5 metr, bukkas 0° va amplifikator 110%. Har bir nisbiy namlik darajasida, 70% dan 90% gacha 5% qadamda takrorlanadigan sinovlar o'tkaziladi.

 UV suratlarning ishlash jarayoni

UV imager videoni o'z ichiga oladi, shuning uchun UV videodan keyin-keling suratlarni olish uchun rasm ishlash zarur. Har bir rasm kadri RGB haqiqiy rangli rasm [3]. Isolatorning sirtidagi chiqindish UV suratida yorqin nuqta ko'rinadi. Sirt chiqindishi yengilroq bo'lsa, nuqta maydoni katta bo'ladi. Shuning uchun, rasm oldindan ishlash va rasm ajratish muhim bosqichlar hisoblanadi, bu orqali rasm fonini filtrlash va nuqta qismini ajratish mumkin.

RGB rang fazoning qizil komponenti (R), yashil komponenti (G) va kochak komponenti (B) faqat ranglar nisbatini ko'rsatadi va rasmning yoritishini ifodalay olmaydi, shuning uchun har bir rasm kadri HSL rang fazoda tahlil qilinadi. HSL - Hue, Saturation va Luminance ni anglatadi. Rasm kadridagi HSL komponentlari Rasm 4-da ko'rsatilgan. Rasm 4-qa ko'ra, H yoki S komponenti nuqtani fondan ajratish uchun ishlatilishi mumkin emas, lekin L komponenti bu ayirishni amalga oshirishi mumkin [4].

Rasm 4-c da ko'rsatilgandek, nuqta qismidagi L komponenti fonning L komponentidan katta. Shuning uchun, nuqta qismini ajratish uchun sog'liq limitlangan segmentatsiya effektiv usuldir. Asosiy narsa, mos L-komponent limitini tanlashdir. Bu yerda Otsu usulidan foydalanib L-komponent limitini hisoblash [5]. Matlab kodlash orqali Otsu usulidan foydalanib, eng yaxshi L-komponent limiti 216 aniqlandi va segmentatsiya natijasi Rasm 5-c da ko'rsatilgan. Foning filtrlanganligi va faqat UV nuqta qismi qoldigini ko'rib tushunish mumkin.

Rasm 5-c da ko'rsatilgandek, UV nuqta qismidan tashqari, juda ko'p kichik ovoz punktlari mavjud. Bu muammolarni hal qilish uchun, radiusi 4 piksel bo'lgan doira shaklidagi tuzilma elementi bilan matematik morfologik operatsiyalar qo'llaniladi [6]. Matematik morfologik ishlashdan so'ng, natija Rasm 5-d da ko'rsatilgan. Barcha ovoz punktlari o'chirilgan va faqat nuqta qismi qoldi. Biz nuqta qismidagi piksellar sonini "facula maydoni" deb belgilaymiz.

UV videodagi keyin-keling kadrlar uchun facula maydonini hisoblagandan so'ng, facula maydoni grafikini olish mumkin. 85% namlikdagi facula maydoni grafiki Rasm 6-da ko'rsatilgan. Rasm 6-qa ko'ra, facula maydoni kichik oraliqda o'zgaradi, qachonki katta maydonli nuqta paydo bo'lishi mumkin. Shuning uchun, chiqindish intensivligini xarakterlash uchun uchta parametr aniqlanadi: o'rtacha facula maydoni, aralash facula maydoni va aralash facula takrorlanish muddati [7]. Biz 100 ta keyin-keling kadrni qisman chiqindish paytida o'rganish ob'ektini tanladik. O'rtacha facula maydoni 100 kadrdagi facula maydonlari o'rtachasi. Aralash facula maydoni o'rtacha facula maydonidan katta facula maydonlari o'rtachasi, aralash facula takrorlanish muddati esa o'rtacha facula maydonidan katta facula maydonlari soni. Rasm 6-qa ko'ra, o'rtacha facula maydoni 665 piksel, aralash facula maydoni 902 piksel, aralash facula takrorlanish muddati 32.

Uchta xarakteristik parametr hisoblangan va qisman chiqindish (PD) miqdori bir vaqtning o'zida o'lindingizdan so'ng, biz eng kam kvadratik qo'shimcha vektor mashinasi usulida uchta UV rasm parametri yordamida PD miqdorini aniqlashga harakat qilamiz.

90 ta UV video namunasi tanlandi. Har bir namuna kadri uchun uchta UV rasm parametri hisoblangan va JFD3 PD detektoriga yozilgan PD miqdori qayd etildi. Vektor mashinasi uchun kirish argumentlari o'rtacha facula maydoni, aralash facula maydoni, aralash facula takrorlanish muddati va nisbiy namlik tanlandi. Chiquvchi argument PD miqdori. Radial Basis Function (RBF) kerakli funksiya sifatida tanlandi. Normalizatsiya qilingandan so'ng, 80 ta namuna o'quv uchun ishlatildi. Vektor mashinasining kerakli parametrlari va jazo parametrlari standart qiymatlarga o'rnatildi. O'quv natijasi Rasm 7-da tasvirlangan.

Rasm 7-da ko'rsatilgandek, ko'plab o'quv namunalari uchun, o'lchangan PD miqdoriga nisbatan xatolik ancha kichik. Ammo ba'zi namunalar uchun, xatolik 20% dan oshadi. O'rta kvadratik xatolik (MSE) quyidagicha hisoblanadi:

Regressiya natijasidagi o'rta kvadratik xatolikni (MSE) minimalga va vektor mashinasining aniqlovchiligini oshirish uchun, kerakli parametrlar va jazo parametrlarini optimallashtirish uchun genetik algoritm (GA) ishlatildi. [8-9]

Yopish generatsiyasi 100 ga, populyatsiya hajmi 20 ga o'rnatildi. Optimallashtirish jarayoni Rasm 8-da tasvirlangan. Rasm 8-qa ko'ra, 30 generatsiya evolyutsiyadan so'ng, MSE 0.07 dan 0.01 gacha pasaydi, bu genetik algoritmning optimal nuqtasiga erishganini ko'rsatadi. [10] Optimallashtirilgan kerakli va jazo parametrlari mos ravishda 0.2861 va 82.65.

Genetik algoritm (GA) yordamida parametrlarni optimallashtirdan so'ng, 80 ta namuna qayta o'qitildi va regressiya natijasi Rasm 9-da tasvirlangan. Rasm 9-qa ko'ra, nisbatan hamma namunalar o'lchangan qisman chiqindish (PD) miqdoriga nisbatan juda kichik xatolikni ko'rsatadi. O'rta kvadratik xatolik (MSE) endi 10, bu parametrlarni optimallashtirishdan oldingi 80 qiymatidan ancha kichik. Shuning uchun, GA parametrlarini optimallashtirish regressiya natijasidagi o'rta kvadratik xatolikni (MSE) minimalga va vektor mashinasining aniqlovchiligini oshirishga imkon beradi.

Oxirgi 10 ta namuna modelni test qilish uchun ishlatildi. Regressiya natijalari Jadvallar 1-da tasvirlangan. Tezkor, regressiya natijalari va faktiki qisman chiqindish (PD) miqdori orasidagi xatolik 6.1% dan kam ekan. Bu, o'qitilgan modelning yaxshi umumlashtirish imkoniyatiga ega ekanligini ko'rsatadi.

UV surat olish texnologiyasi tashqi vakuum avtomatlar stolb isolatoridagi sirt chiqindishni aniqlash uchun ishlatiladi. UV suratlardagi facula maydoni va qisman chiqindish miqdori orasidagi munosabat eng kam kvadratik qo'shimcha vektor mashinasi usulida o'rganiladi, bu yangi ultraviolet surat olish asosida tashqi vakuum avtomatlar uchun tashqi izolyatsiya xato diagnosika usulini taklif etadi.

A. Rasm ishlash va parametr ta'riflari

UV rasmlarida L-komponent limitlangan segmentatsiya va matematik morfologik operatsiyalar o'tkazilgandan so'ng, UV rasmning nuqta qismi ajratiladi, bu orqali facula maydoni hisoblanadi. Chiqindish intensivligini xarakterlash uchun uchta parametr aniqlanadi: o'rtacha facula maydoni, aralash facula maydoni va aralash facula takrorlanish muddati.

B. Ma'lumot olish va tahlil

UV videolar olingan va qisman chiqindish (PD) miqdori bir vaqtning o'zida o'lindingizdan so'ng, nisbiy namlik va uchta UV rasm xususiy parametri kirish o'zgaruvchilar sifatida ishlatiladi. Eng kam kvadratik qo'shimcha vektor mashinasi orqali regressiya tahlili, genetik algoritm (GA) yordamida kerakli parametrlar optimallashtirilganda, PD miqdori aniq aniqlanishi mumkin.

C. Diagnostika aniqlovchiligi va ahamiyati

Isolator sirtidagi chiqindish miqdori va uning UV rasm facula maydoni orasidagi munosabatni o'rganish orqali, faqat UV rasmlardan diagnostik qilinadigan PD miqdori o'lchangan PD miqdoriga nisbatan 6% dan kam xatolikni o'z ichiga oladi. Bu aniqlovchilik amaliy qo'llanmalarning talablari asosida, yangi non-invasiv usulni tashqi vakuum avtomatlar uchun tashqi izolyatsiya xatolarni ultraviolet surat olish asosida diagnostic qilish uchun taklif etadi.

Bu tadqiqot Xitoyning Milliy Tabiiy Fanlar Fondi va Elektr energetika izolyatsiyasi va qurilmalar laboratoriyasi tomonidan moliyalangan. Avtorlar ushbu loyihaga himoya qilgan barcha shaxslarga rahmat bildirmoqchi.