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《华北电力大学》 2011年
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基于紫外成像的污秽悬式绝缘子放电检测及评估

王胜辉  
【摘要】:污秽悬式绝缘子表面放电会辐射出紫外光信号,日盲紫外成像是一种非接触式、可视化的放电检测方法,本文采用日盲紫外成像法研究了污秽绝缘子放电时的电信号与紫外成像参量之间的关系,在此基础上论文针对复合绝缘子表面放电电信号强度的估计、瓷绝缘子的污秽状态评估、绝缘状态的评估及闪络预警这三个方面展开了相关的研究工作,主要工作和取得的成果如下: 分析了污秽绝缘子放电时光信号的辐射机理、光谱分布及紫外光信号的传播衰减问题,研究了电离区域紫外光辐射的功率与放电功率之间的关系。分析了日盲紫外成像仪尤其是紫外通道的工作原理,在此基础上提出了基于视频分析和数字图像处理提取参量来量化放电的方法,定义了光斑面积参量,研究了紫外成像仪的增益对光斑面积的影响规律并进行了理论上的解释。 提出了一种准同步采集和分析电信号和紫外成像参量的方法,在此基础上论文研究了光斑面积对电脉冲信号的响应特性并进行了理论分析,研究了一段时间内的大光斑面积帧的数量与对应时间内的火花(电弧)放电的脉冲数之间的关系,研究了光斑面积与电脉冲信号幅值之间的关系,得到了相关关系曲线。 研究了紫外图像中的图像大小随观测距离的变化规律,试验发现紫外通道的图像与可见光通道的图像大小随观测距离近似同比例增加或缩小,论文提出了利用可见光通道的图像信息来估计绝缘子表面放电“放电成像区域面积”的新方法,推导了相应的计算公式;建立了不同增益下放电成像区域面积与放电电脉冲幅值之间的关系,该方法有效地解决了距离对光斑面积影响的问题,采用LS-SVM回归算法实现了复合绝缘子放电电脉冲信号幅值的估计。 基于人工气候室,研究了污秽绝缘子在不同污秽度和湿度下放电的紫外图像特征,提出了放电“相对光斑面积均值”、一分钟时间内“大光斑面积图像帧的数量”两个紫外成像参量用于表征污秽放电特点,结合环境湿度建立了污秽状态模糊逻辑推理模型,实现了绝缘子的污秽状态的评估。 研究了单片污秽瓷绝缘子逐渐加压直致闪络的整个过程中的紫外图像的特征,提出了“相对光斑直径”参量,结合放电现象,根据该值的大小将绝缘子的绝缘状态划分为四个等级,实现了对绝缘子的绝缘状态评估和闪络预警。
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