研究目的
提出一种利用红外图像特征和径向基函数神经网络(RBFNN)检测瓷绝缘子污染程度的非接触式方法。
研究成果
该方法利用红外图像特征和RBFNN有效检测污染程度,实现了高精度(97.31%)和快速识别。相较于BPNN和GRNN,颜色矩特征及改进的RBFNN训练算法提升了性能。该方法具有非接触、经济、安全可靠的特点,在电力设备监测与故障诊断中具有应用潜力。
研究不足
该方法专为受控湿度(79%至92%)下的室内测试设计,可能受到阳光、风和电磁干扰等室外条件影响。拍摄参数(距离和角度)必须严格控制以避免分辨率问题或安全隐患。该方案仅适用于瓷绝缘子,对其他类型可能需要调整。
1:实验设计与方法选择:
该方法利用红外图像检测污染程度,先进行理论推导,再通过图像去噪、分割和特征提取,构建径向基函数神经网络(RBFNN)进行识别,输入参数包含九个颜色矩特征和相对湿度,采用结合梯度下降与随机数控制因子的改进学习算法进行训练。
2:样本选择与数据来源:
选用60只XP-70瓷绝缘子作为样本,分为12组(每组5只),依据IEC60507标准采用固体层法人工染污,以等值盐密(ESDD)定义污染等级,在不同湿度条件(79%至92%)下使用红外热像仪拍摄热图。
3:实验设备与材料清单:
红外热像仪(FLIR S65)、人工雾室、调压线圈稳压器(KZX-51022)、试验变压器(JZ/YD)、电容分压器(SGB-200A)、110KV穿墙套管、造雾器、蒸馏水、二氧化硅、硅藻土。
4:5)、人工雾室、调压线圈稳压器(KZX-51022)、试验变压器(JZ/YD)、电容分压器(SGB-200A)、110KV穿墙套管、造雾器、蒸馏水、二氧化硅、硅藻土。 实验流程与操作规范:
4. 实验流程与操作规范:绝缘子经染污后干燥24小时,悬挂于雾室内湿润15分钟,施加10kV电压。待泄漏电流稳定后每半小时拍摄热图(拍摄距离3米,俯角45度),图像预处理包括去噪、裁剪及基于直方图波谷的分割,提取特征后对RBFNN进行训练测试。
5:数据分析方法:
提取RGB分量的一阶、二阶和三阶颜色矩作为特征,采用所提学习算法训练RBFNN,与BPNN和GRNN对比准确率及收敛速度,对特征数据和测试结果进行统计分析。
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Infrared Camera
FLIR S65
FLIR
To capture thermal images of insulators for contamination level detection
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Voltage Regulator
KZX-51022
To generate operating voltage for testing insulators
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Test Transformer
JZ/YD
To step up voltage for applying to insulators during testing
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Capacitive Voltage Divider
SGB-200A
To measure high voltage applied to insulators
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Wall Bushing
110KV
To connect power supply to the fog chamber for insulator testing
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Fog Producer
To adjust humidity in the artificial fog chamber for testing
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Insulator
XP-70
Used as testing samples for contamination level detection
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