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变电站设备过热跟踪系统设计

变电站设备过热跟踪系统设计

作者：林欣福州大学

学位级别：硕士

变电站作为连接各个电网的枢纽,它的运行状态直接影响电网的安全性、可靠性、稳定性及抵抗事故的能力。变电站设备长期运行在高压环境中,设备发生缺陷十分频繁,必须加强变电站设备的日常巡视检查。随着越来越多变电站的新建,在变电站无... 详细信息

变电站作为连接各个电网的枢纽,它的运行状态直接影响电网的安全性、可靠性、稳定性及抵抗事故的能力。变电站设备长期运行在高压环境中,设备发生缺陷十分频繁,必须加强变电站设备的日常巡视检查。随着越来越多变电站的新建,在变电站无人值守的管理模式下,运维人员的工作量急剧增加,对设备巡检不到位、漏检以及走过场的现象时有发生,由此引发的电网事故极大地影响电能质量和供电可靠性。大部分电力设备发生故障时,都会以局部或整体的温度分布异常反应出来。但目前变电站只对少部分重要设备的温度实现在线监测,对于大部分设备即使该设备已经存在过热现象,也只能通过运维人员的周期巡检监测设备温度。近年来一直在推广的智能巡检机器人虽然能够解决人工巡检的很多不足,但是存在价格昂贵及难以适应室内复杂多变的巡检空间等缺点,无法大规模推广。针对以上问题,本文利用红外测温技术和LoRa无线通信技术,设计了变电站设备过热跟踪系统,该系统和巡检机器人相比成本大大降低,并且安装灵活,应用范围广。系统由数据采集器、数据集中器以及远程监测平台三个部分组成,本文主要工作如下:1.通过对电力设备当前的测温技术和红外测温技术的研究现状进行分析,设计变电站设备过热跟踪系统,该系统由数据采集器、数据集中器和远程监测软件组成。2.根据功能要求设计了数据采集器和数据集中器的硬件框图,绘制了硬件原理图和印刷电路板图,编写温度采集、数据集中以及数据发送程序,经过联合调试,能够实现现场温度采集与数据发送功能。3.编写了远程监测平台程序,该程序能够查询数据集中器存储的设备温度数据,同时在界面上能够显示设备的温度曲线。运维人员在集控站就能够实时了解子站设备的温度情况,当设备温度超温时能够自动报警。4.完成了数据采集器、数据集中器以及远程监测平台的联合测试,测试结果表明该系统能够实现对变电站设备过热点的实时跟踪,减轻了变电站值班人员的工作量,降低了巡视维护成本,具有较强的工程应用价值。

关键词：变电站设备红外测温 LoRa无线技术在线监测

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变电站设备表面缺陷图像识别关键技术研究

变电站设备表面缺陷图像识别关键技术研究

作者：徐海洋广西大学

学位级别：硕士

随着变电站数量的激增,人工巡检难以满足变电站维护的需求,开展智能化巡检具有重要意义。目前变电站缺陷智能检测主要手段是通过可见光、红外和紫外成像仪进行数据采集,在此基础上进行分析判断。其中,表盘破损、硅胶绝缘子伞裙缺失等表... 详细信息

随着变电站数量的激增,人工巡检难以满足变电站维护的需求,开展智能化巡检具有重要意义。目前变电站缺陷智能检测主要手段是通过可见光、红外和紫外成像仪进行数据采集,在此基础上进行分析判断。其中,表盘破损、硅胶绝缘子伞裙缺失等表面缺陷同样具有安全隐患,及时发现整改可有效提高变电站运行稳定性。然而,由于变电站成像环境复杂,存在识别准确率不高的问题。针对上述问题,本文对所涉及的图像识别方法展开深入研究,具体工作如下:首先,针对变电站设备图像采集过程中易受环境光照因素的影响导致图像轮廓模糊和信息丢失等问题,提出一种基于改进色调映射的设备低照度图像增强算法。该算法首先采用双树复小波变换将图像分解成高、低频子带,然后通过导向滤波算法和改进的色调映射方法对分解后的高、低频子带进行处理,最后经双树复小波逆变换合成,得到清晰度更高的图像。在此基础上,经过图像标注、图像增强等操作构建变电站设备识别数据集。其次,针对变电站设备外观结构相似、背景复杂,同一张图像中包含多个尺度差异显著的目标等因素造成识别率低的问题,提出一种改进SSD的变电站设备识别方法。该方法为了保证多尺度的特征提取,加强大尺度特征的有效性,采用深度残差网络替代传统SSD中的VGG16作为主干网络。同时,优化默认框生成策略,采用K-means聚类的方法得到符合本文尺寸差异显著目标默认框。在此基础上采用迁移学习和数据增强技术进行变电站设备识别的网络模型训练,以此解决增强网络的鲁棒性和弥补样本数量少对网络训练带来的影响。该算法较传统SSD算法在准确率、召回率和调和平均值上分别提升1.43%、42.24%和36.26%。接着,针对变电站设备表面缺陷识别中图像样本不均衡的问题,提出一种基于深度卷积生成对抗网络的表面缺陷识别算法。该方法以表盘为例进行表面缺陷识别研究,首先使用正常状态下的表盘图像对生成模型进行训练,然后把需要检测的图像输入至该生成模型,并将输入的图像与生成的图像对比,从而判断表盘表面状态,实现样本不均衡下的表面缺陷识别,检测准确率可达94.6%。最后,设计开发应用于变电站设备表面缺陷识别的软件系统,并进行应用测试。验证了表面缺陷识别系统设计合理可行,实现了很好地人机交互,可方便快捷地应用于实验室测试和变电站实际应用。

关键词：变电站设备表面缺陷识别改进SSD算法深度卷积生成对抗网络

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变电站设备温度无线监测系统设计与实现

变电站设备温度无线监测系统设计与实现

作者：张巧芬大连海事大学

学位级别：硕士

变电站的高压开关柜、母线接头、电缆接头、输变电线路接头、室外刀闸开关等重要的设备,在长期运行过程中容易因绝缘老化或接触电阻过大而发热,从而导致火灾和大面积的停电事故,造成重大的经济损失及严重的社会影响。因此对变电站设备... 详细信息

变电站的高压开关柜、母线接头、电缆接头、输变电线路接头、室外刀闸开关等重要的设备,在长期运行过程中容易因绝缘老化或接触电阻过大而发热,从而导致火灾和大面积的停电事故,造成重大的经济损失及严重的社会影响。因此对变电站设备进行温度实时监测是十分必要的。本课题采用无线通信技术,以温度信息采集、存储、通信、处理为研究对象,设计了一套变电站设备温度监测系统。课题以MSP430F149和nRF905为主芯片,实现了温度数据采集节点和中心节点的硬件、软件设计,以及上位机监测软件设计。温度数据采集节点由微处理器单元、无线通信单元、温度采集单元和电源单元构成;中心节点由微处理器单元、无线通信单元、串行通信单元、存储单元和电源单元构成。温度数据采集节点在上电成功加入网络后就开始采集设备温度,然后以一种改进的TDMA方式将采集到的温度数据发送给中心节点。中心节点将汇集起来的各个节点温度数据进行分析处理,等待并响应上位机的通信命令。监测计算机软件由VisualC++6.0来开发,实现对系统的管理和分析,提供参数设置、报警、显示、打印等功能。本方案的显著特点是数据分布式采集、低功耗无线传输、集中处理显示,而且节点安装维护简单,能够节省布线成本,同时避免了人体长时间在电磁环境辐射下受到的伤害。无线技术在变电站温度监测方面的应用,还为无人值守变电站的温度监控提供了一种有效的解决方案。

关键词：变电站设备温度监测系统无线通信温度数据采集节点中心节点

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变电站设备温度无线监测系统

变电站设备温度无线监测系统

作者：于保柱沈阳工业大学

学位级别：硕士

变电站内部的母线接头、动静触头、室外刀闸开关、变压器绕组等关键设备,在长期工作中常因过载运行、绝缘老化等原因而产生故障,这些故障会使变电站设备温度升高,从而导致火灾和大面积停电,给经济和社会造成难以估计和衡量的损失,所以... 详细信息

变电站内部的母线接头、动静触头、室外刀闸开关、变压器绕组等关键设备,在长期工作中常因过载运行、绝缘老化等原因而产生故障,这些故障会使变电站设备温度升高,从而导致火灾和大面积停电,给经济和社会造成难以估计和衡量的损失,所以对变电站设备的温度进行实时监测具有重要的现实意义。通过查阅相关文献,了解了国内外变电站设备温度监测技术的研究现状及各种温度监测方式的优缺点。考虑到变电站安全运行的现实需求,本文利用传感器、自动化及无线通信等技术,设计了变电站设备温度无线监测系统。通过对变电站设备发热的原因和站内电磁干扰的分析,确定了系统的整体框架方案,完成了系统的软硬件设计。以MSP430F149单片机为核心,完成了温度数据采集节点和中心节点的设计。温度数据采集节点利用温度采集芯片MAX6675,对变电站设备的温度信息进行采集转换,然后单片机对其进行数据处理,并利用由射频芯片nRF905构成的无线通信单元将处理后的数据信息发送给中心节点,中心节点对接收到的信息进行相应的处理,并通过串口通信将其发送给上位机。利用LabVIEW编写了变电站设备温度监测系统的显示界面,具有温度实时监测、历史曲线查询、数据分析及存储等功能。在实验室的条件下对系统进行了整机调试,系统运行结果表明该系统能够实现温度实时监测、预警等功能。

关键词：变电站设备无线监测中心节点温度数据采集节点 LabVIEW

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变电站设备带电维护移动机器人控制系统研究

变电站设备带电维护移动机器人控制系统研究

作者：张营山东建筑大学

学位级别：硕士

随着电网的不断发展,变电站设备运行状态的维护等问题也变得日益彰显,变电站作为整个电网重要的输电节点和枢纽,其设备故障和存在的安全隐患,会给用户以及社会带来很大的损失。因此,变电站设备的日常维护作业是保证电网安全、稳定运行... 详细信息

随着电网的不断发展,变电站设备运行状态的维护等问题也变得日益彰显,变电站作为整个电网重要的输电节点和枢纽,其设备故障和存在的安全隐患,会给用户以及社会带来很大的损失。因此,变电站设备的日常维护作业是保证电网安全、稳定运行主要的手段之一。传统的人工维护需在停电的状态下完成维护作业,并且难以直接获取变电站设备早期与事后维护的评估等。随着机器人技术、在线检测技术等技术的成熟发展,移动机器人已在变电站设备巡检中得到很好的应用,但目前也只是应用在室外变电站设备巡检中,还很难进行设备维护处理。所以,移动机器人能够对变电站设备进行带电维护是未来电网的必然发展方向,也可加快推进无人值守智能变电站的进程。本课题在国家“863”项目的资助下,研究和设计了变电站设备带电维护移动机器人控制系统,能够满足变电站设备带电维护的需求。该维护移动机器人具有人机交互和局部智能控制,可有效对变电站设备进行预报、控制和维护,并且还可以提高变电站智能化程度,保障电网安全可靠地运行。论文主要创新点与具体研究工作如下:(1)通过对变电站维护移动机器人国内外发展现状的研究和分析,设计了基于Mecanum轮的变电站设备带电维护移动机器人系统,其较优的运动特性可以更好满足室内变电站设备的维护。另外,考虑到Mecanum轮不适用于室外不平整的路面作业,故又设计了基于两轮差速驱动的维护移动机器人系统,主要针对室外变电站设备的维护。然后,根据系统的需求完成合理的硬件选型和上位机控制系统设计。(2)通过分析Mecanum轮结构参数和基于Mecanum轮的移动平台的结构布局、运动特性等,确定了移动平台在运动系统的性能均衡下的偏置角度,并解决了本文Mecanum轮平台最优布局的问题。(3)根据维护移动机器人系统结构性质,给出了基于两轮差速驱动的移动平台运动学方程,重点研究了基于Mecanum轮的移动平台运动学和动力学模型,并求解出不同运动形式下的转速分配问题。然后对维护机械臂建立了D-H模型,并详细推导了其正、逆运动学求解过程,之后利用MATLAB仿真验证了所设计的维护机械臂的有效性和可行性。(4)为了提高维护移动机器人与变电站环境之间的理解能力,以及能够自主做出智能、合理的行为决策,提出了一种基于模糊认知图的上层行为规划方法。以维护作业过程中的相关事件为概念节点,并根据专家知识确定节点之间的连接权值,进而建立任务行为规划的模糊认知图模型,同时结合机器人导航定位等传感器实时感知的信息,实时自主调整机器人动作序列,该方法具有不需要大量的计算和训练等优点。(5)为了解决维护移动机器人在调节过程中出现摆尾或振荡等问题,提出了一种基于模糊控制算法的路径规划方法,同时利用自身携带的多传感器融合磁轨迹导航,并结合RFID技术定位技术。仿真结果表明,所提出方法是有效性的和可行性的,弥补了路径规划对变电站强电磁环境依赖性强等缺点。(6)综合考虑维护移动机器人作业环境、系统稳定性、智能性等因素,设计了一种分层混合式复杂系统任务规划逻辑模型,包括任务规划层和行为规划层,并阐述了其工作原理。为保证系统安全性、灵活性等和满足变电站复杂环境、带电维护任务等需求,提出了一种复杂混合式分层控制系统,并详细介绍了各部分的职责和功能。最后,在实验室模拟变电站环境下,主要对基于Mecanum轮的维护移动机器人进行了远程遥控、自主循迹和停靠、自主避障实验,验证了其可行性。采用移动机器人对变电站设备进行带电维护,可提高变电站的安全性、稳定性,是智能电网的发展方向,同时可推广到极限或危险环境中作业的特种机器人,具有广阔的应用前景。

关键词：变电站设备带电作业移动机器人控制系统行为决策模糊认知图模糊控制全方位

基于改进高斯卷积核的变电站设备红外图像检测方法

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红外技术 2021年第3期43卷 230-236页

作者：吴添权郭竞苟先太黄勤琴周维超广东电网有限责任公司潮州供电局广东潮州521000 西南交通大学电气工程学院四川成都611756 四川赛康智能科技股份有限公司四川成都610041

在无锚点算法CenterNet模型的基础上,针对基于红外图像的目标检测算法检测精度低、耗时长的问题,给出了一种基于改进高斯卷积核的变电站设备红外图像检测方法,该目标检测方法模型网络结构精简,模型计算量较小。通过现场变电站巡检机器... 详细信息

在无锚点算法CenterNet模型的基础上,针对基于红外图像的目标检测算法检测精度低、耗时长的问题,给出了一种基于改进高斯卷积核的变电站设备红外图像检测方法,该目标检测方法模型网络结构精简,模型计算量较小。通过现场变电站巡检机器人设备收集数据样本,进行算法模型的训练及验证,实现红外图像变电站设备精准识别及定位。本文以变电站巡检机器人搭配红外热成像仪采集到的红外图像库为基础,用深度学习方法对数据集进行训练和测试,研究变电站红外图像的目标检测技术。通过深度学习技术判断设备中心点位实现目标分类和回归。实验结果表明,该方法提高了变电站目标检测方法的识别定位精度,为变电站设备红外图像智能检测提供了新的思路。

关键词：无锚点算法红外图像目标检测高斯卷积核变电站设备

基于UFPN-Fuse网络的变电站设备故障识别

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红外技术 2023年

作者：邓长征弓萌庆付添刘明泽夏鹏雨国网四川省电力公司超高压分公司三峡大学电气与新能源学院湖北交投科技发展有限公司

针对现有基于深度学习的变电站设备故障识别方法中所存在的空间定位与信息提取兼容性差的问题，本文提出基于UFPN-Fuse网络的故障识别方法。先将故障设备红外图像用改进U-Net网络进行分割，提取故障点特征，然后用故障特征与原红外图像... 详细信息

针对现有基于深度学习的变电站设备故障识别方法中所存在的空间定位与信息提取兼容性差的问题，本文提出基于UFPN-Fuse网络的故障识别方法。先将故障设备红外图像用改进U-Net网络进行分割，提取故障点特征，然后用故障特征与原红外图像在改进FPN-Fuse网络中进行图像融合，达到强化故障点红外图像轮廓的目的。通过这种方式，既增强图像视觉效果完成故障定位，又极大保留了故障的细节信息。实验结果表明，本文算法相较于对比算法，SF平均提升7.83%,MI平均提升7.48%,AG平均提升10.62%,VIF平均提升8.38%。

关键词：变电站设备故障识别分割故障特征图像融合

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一种快速变电站设备三维点云识别方法

郑州大学学报（工学版） 2023年第3期44卷 62-68页

作者：罗勇苌静袁千金王亚菲郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001

针对变电站设备点云识别的问题,提出一种新的识别方法。首先,建立设备点云的局部坐标系,利用设备点云在空间中的对称性和分布密度,确定局部坐标系的x、y轴,该坐标系具有平移和旋转不变性,并且对噪声鲁棒。其次,结合变电站设备点云的形... 详细信息

针对变电站设备点云识别的问题,提出一种新的识别方法。首先,建立设备点云的局部坐标系,利用设备点云在空间中的对称性和分布密度,确定局部坐标系的x、y轴,该坐标系具有平移和旋转不变性,并且对噪声鲁棒。其次,结合变电站设备点云的形状和设备视图的差异,定义一种新的特征描述子,用于设备点云的描述和识别,并建立一个包含避雷器、断路器、隔离开关等54种电气设备的模板库,库中包含了每个模板设备的型号、编号以及模板设备的特征描述子信息。通过计算待识别的设备点云的特征描述子,将其和模板库中的特征描述子进行匹配,找到匹配误差最小的模板,完成对设备点云的识别。最后,在90个待识别设备点云上对本文算法和另外两种变电站点云识别算法进行验证,结果表明:本文算法可以达到90%的识别准确率,识别一个设备的平均时间为3.2 s,可以较好地平衡识别准确率和识别效率,并且当待识别点云中存在噪声和遮挡时,本文算法的识别准确率略高于另外两种算法,当待识别点云密度不均匀时,本文算法仍然能保持70%以上的识别准确率。

关键词：变电站设备点云识别局部坐标系特征描述子模板匹配

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紫外电晕检测技术用于变电站设备带电水冲洗

高电压技术 2006年第4期32卷 123-124页

作者：蓝耕诸谧玮上海市电力公司上海200122 上海市电力公司市区供电公司上海200080

上海电网开展变电站设备带电水冲洗工作已有30多年,主要是依据GB13395《电力设备带电水冲洗规程》和现场操作人员的经验来保证不发生闪络,现尝试利用紫外成像仪来监控变电站设备带电水冲洗过程,效果较好。该技术的运用为电网防污闪工作... 详细信息

上海电网开展变电站设备带电水冲洗工作已有30多年,主要是依据GB13395《电力设备带电水冲洗规程》和现场操作人员的经验来保证不发生闪络,现尝试利用紫外成像仪来监控变电站设备带电水冲洗过程,效果较好。该技术的运用为电网防污闪工作提供了又一种可准确发现、定位污秽点并可能量化的技术。

关键词：带电水冲洗紫外成像仪增益变电站设备防污闪紫外电晕检测技术