基于机器视觉的绝缘子污秽监测与自动清洗

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高压绝缘子是输电线路上的重要设备,是电力系统安全运行的重要保障,因此,对绝缘子受污程度的监测和清洗是十分必要的。文章提出一种基于机器视觉的绝缘子污秽程度监测方法以及自动清洗方法,通过建立模糊报警模型,确定绝缘子的污秽状态和清洗状态,根据其判断的状态来实现污秽的自动清洗。
析给出绝缘了污秽的预警信号。 各部分组成及功能如下。 1)泄漏电流监测裝置。该装置负责从绝缘子表面截取泄漏电流信号,对其进行 转换和处理,通过AD转换后,将数据通过双层屏蔽通信线传送给监测控制模块。 2〕气象传感器。包括温湿度传感器、风速传感器等,获取环境气象参数。气象 参数与绝缘子污秽变化有着直接的联系,作为污秽状况判定的重要参数,是绝缘子 污秽监测系统中与泄漏电流综合分析污闪的一项重要指标。 3)图像传感器。主要获取当前绝缘子串的积污状况图像信息,直观∫解绝缘子 的积污状况,也是绝缘了污秽状况判定的项重要参数。 4)电源模块。采用带太阳能电池板及蓄电池的浮充电系统,保证在野外能为监 测装置的正常运行提供可靠电源。监测装置运行时可以对蓄电池实现充放电管理, 当电压发生异常时,及时给出报警信息,以使状态检测主站系统及时∫解系统的运 行情况。 5)数据监测控制模块。数据监测控制模块是绝缘子污秽在线监测装置的核心 部分,其定时与泄漏电流监测装置、温湿度传感器、风速风向传感器和图像传感器 进行数据通信,将各种监测数据进行分时采集并保存。 6)通信模块。通过3G无线通信方式将包括泄漏电流参数、环境气象参数及污 秽视频在内的数据发送到绝缘子状态检测主站系统。 2污秽报警模型 系统能够根据特定的规则对泄漏电流、风速风向、温湿度和污秽视频等监测数 据进行分析处理,在绝缘状态监测专家系统的支持下,综合考虑绝缘子所采用的类 型(瓷绝缘子、硅橡胶合成绝缘子等)、所处的地理位置(靠近海边、发电厂附近等)、 季节(丽季、冬季等)、最近检修清扫状况以及现场数据采集装貿分析计算结果,综 合评估绝缘子目前的污秽状况。 当绝缘子的状态发生异常时,就会通过计算机和继电器给出报警信号,报警信 号显示在计算机上,报警信号接入变电站微机报警系统中,通过微机报警系统给操 作人员报警显示和报警声音 绝缘了污秽检测过程如图2所示 数据监测控上 计算机继 制模块 专家系统 电器 →报警信号 通信 异常 图2绝缘子污秽检测过程 Fig2 Insulator contamination detection process 我们将可以反映污闪事故发生概牽大小的主要因素一泄漏电流值、环境温度和 环境湿度变化三个变量模糊化后作为判警模型的输入。所谓模糊化实质上就是将数 值集合用人们平时使用的模糊慨念代替。我们将泄漏电流、环境湿度、环境温度的 大小各自分别定义为大(PB)、中(PM)、小(PS)三个模糊集合,利用三个输入量的各 种状态的组合通过模糊缊含关系进行推理判警。在判警吋,虽然泄漏电流的输入值相 同,但是由于其它两个输入量的状态不同,模糊推理的结果可能会截然不同。例如:当 泄漏电流同样是PS时,如果湿度为PS,则系统认为绝缘子处于中度污秽状态,而当 湿度为PB时,系统认为绝缘」处于轻度污秽状态。由此可见,系统报警时,模糊报警 模型的报警限值并不是唯的,可能在不同的输入状态的组合中,报警电沇值的大小 不尽相同。这也是模糊报警模型和普通的线性报警模型(也叫单值报警模型)的区別 所在。 模糊报警模型的结构如图3所小 泄漏电流 环境温度 输入模块 模糊推理 技警输出 环境湿度 图3模糊报警模型 Fig 3 Fuzzy alarm model 3污秽自动清洗装置 绝缘子自动清洗装置的三视图如下图所示 w WM Mw WK WWWW 图4绝缘子自动清洗装置主视图 Fig 4 Insulator automatic cleaning device front view 图5绝缘子自动清洗装置左视图 Fig 5 Insulator automatic cleaning device left view 图6绝缘子自动清洗装置俯视图 Fig 6 Insulator automatic cleaning device top view 该清洗装置包括两侧设有清洗杋构的输送杋构、位于淸洗杋构下方的排水杋构和移 动机构;输送机构包括传送带、电动机和减速电机。传送带的转速为3-5kmh;电动机输 出的转速经减速电机减至传送带转动速度,进而带动传送带转动,传送带为链式送带 清洗机构包括淸洗箱、喷嘴、水管A、水管B、清洗毛刷和离心泵;水管A和水管B分 别通过焊接方式安装在所述清洗箱的上顶面和下底面:喷嘴和清洗毛刷均安装在上顶面 和下底面;离心泵以及水管A和水管B均连接。喷嘴3-5个为组安装在水管A和水管 B上,水管Δ和水管B分别安装8-12组喷嘴。清洗毛刷个数与喷嘴组数相等,且与喷嘴 安装在同一位置。排水机构包括污水箱、排水管和过滤网;排水管设于污水箱的装有阀 的一端,过滤网通过卡槽设置于污水箱中。移动机构包括滚轮组,装買底部的两侧分 别安装5-8组滚轮组,滚轮组包插1-2个滚轮。 4结束语 对比其他的绝缘子污秽监测系统,该系统不仅能够做到实时监测,提高供电系统的 可靠性,还能够完成设备的自动清洗,为供电系统从日前的计划检修向状态检修提供了 依据。该系统的良好应用,将会对绝缘了污秽状况进行有效监测,为及时监测并发现绝 缘子污秽状况提供了较好的解决途径,极大地减少并避免了污闪现象的发生,并且自动 清洗装置节省了人量时间和人力,也保证了工作人员的人身安全,人人提高了工作效率。 参考文献 [l]任海鹏,刘丁,李琦,等.变电站绝缘子污秽闪络在线监测技术[J.电工技术学报,2002,17(3):77-81 2]葛玉敏,李宝树,赵书涛,等基于计算机视觉妍究的绝缘子污彬检测y2006中国国际供电会议.2006. [3]徐涛,刘琴,万小东,许佐明,南敬等一种人工污秽试验用绝緣子白动清洗装置:CN203124354UP2013 [4]倪平浩,三玮.高压输电线路绝缘子污秽状态综合监测系统没训小]电气应用,2013(s2) [5]田小强,模糊报警方法及其在变电污秽在线监测系统中的应用[D].西安玶工大学,2003 6刘凯,朱天容,刘庭等.绝缘子污秽成分分析与清洗剂去污机理研究叫高电压技术,201238(4)892898

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