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隨著國(guó)家能源互聯(lián)和“一帶一路”戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn)，特高壓輸電工程承擔(dān)著至關(guān)重要的角色。復(fù)合絕緣子具有質(zhì)量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、抗污閃的優(yōu)越性能，被廣泛應(yīng)用于特高壓輸電系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行中，復(fù)合絕緣子會(huì)因電氣、機(jī)械和外界環(huán)境共同作用出現(xiàn)內(nèi)部缺陷，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致斷串、掉線、擊穿等重大事故。因此，定期開(kāi)展復(fù)合絕緣子檢測(cè)評(píng)估工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除缺陷，對(duì)于保障輸電系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重大的意義。

紅外熱像檢測(cè)法因其操作便捷高效、檢測(cè)準(zhǔn)確率高、無(wú)需停電等優(yōu)點(diǎn)，在絕緣子缺陷檢測(cè)中廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外利用紅外圖像技術(shù)開(kāi)展了很多復(fù)合絕緣子缺陷檢測(cè)研究，但主要集中在交流方面。然而，紅外圖像技術(shù)應(yīng)用于直流復(fù)合絕緣子的缺陷檢測(cè)較少，原因是復(fù)合絕緣子在直流電壓作用下不存在極化損耗，發(fā)熱量明顯低于交流復(fù)合絕緣子，因此紅外圖像技術(shù)可檢測(cè)出直流復(fù)合絕緣子的缺陷類型明顯低于交流復(fù)合絕緣子。

隨著深度學(xué)習(xí)方法的不斷推廣，其在絕緣子圖像識(shí)別和缺陷檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。相關(guān)學(xué)者的研究為利用紅外圖像技術(shù)對(duì)交直流復(fù)合絕緣子進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測(cè)提供了可能性。

福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院等單位的科研人員提出一種基于紅外圖像分割和麻雀搜索算法（sparrow search algorithm, SSA）-支持向量機(jī)（support vector machine, SVM）的交直流復(fù)合絕緣子內(nèi)部缺陷檢測(cè)方法。

圖1 實(shí)驗(yàn)接線原理

他們首先制作直流±1100kV復(fù)合絕緣子短樣，并人工設(shè)置四種不同類型的模擬缺陷，分別施加等價(jià)的交、直流電壓，采用紅外熱像儀得到正常和各種缺陷類型下復(fù)合絕緣子的紅外圖像樣本；然后，對(duì)圖像進(jìn)行閾值分割，提取絕緣子區(qū)域，計(jì)算并選擇有效的溫度特征量；最后，以選擇后的溫度特征量作為SSA-SVM模型的輸入量，以缺陷類型作為輸出量，建立交直流復(fù)合絕緣子缺陷類型的診斷模型，并進(jìn)行模型有效性驗(yàn)證。

圖2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置

圖3 5基桿塔異常發(fā)熱紅外圖片

科研人員最后得出以下結(jié)論：

1）所提出的方法能夠有效檢測(cè)出交直流復(fù)合絕緣子的內(nèi)部缺陷，檢測(cè)正確率分別達(dá)到了89.09%和87.27%；通過(guò)SSA算法優(yōu)化得到的SVM模型與其他優(yōu)化算法得到的模型相比，計(jì)算速度更快，識(shí)別準(zhǔn)確率更高，且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)絕緣子的缺陷具有初步的良好檢測(cè)效果。

2）相比于交流復(fù)合絕緣子，直流復(fù)合絕緣子不存在介質(zhì)損耗發(fā)熱，發(fā)熱主要來(lái)源于表面泄漏電流引起的電阻損耗，故直流復(fù)合絕緣子缺陷發(fā)熱不太明顯，利用紅外熱像儀可檢測(cè)出的缺陷類型明顯低于交流復(fù)合絕緣子。

3）所提出的方法對(duì)500kV交流復(fù)合絕緣子缺陷具有良好的初步識(shí)別效果，直流復(fù)合絕緣子檢出率相對(duì)較低，需要積累更多的現(xiàn)場(chǎng)樣本對(duì)模型進(jìn)行充分訓(xùn)練。

本文編自2021年第11期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“基于紅外圖像分割與SSA-SVM的復(fù)合絕緣子缺陷檢測(cè)方法”，作者為董懿飛、舒勝文 等。