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基于图像特征提取的复合绝缘子粉化状态检测

基于图像特征提取的复合绝缘子粉化状态检测

作者：王小娜华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

复合绝缘子是架空输电线路中的一种重要绝缘器件,电气性能优越且机械性能高,在我国交直流输电中有着广泛的应用。但随着运行时长和用量的增加,硅橡胶材质的老化问题逐渐凸显,粉化是复合绝缘子老化现象的一种,粉化绝缘子的机械性能和憎... 详细信息

复合绝缘子是架空输电线路中的一种重要绝缘器件,电气性能优越且机械性能高,在我国交直流输电中有着广泛的应用。但随着运行时长和用量的增加,硅橡胶材质的老化问题逐渐凸显,粉化是复合绝缘子老化现象的一种,粉化绝缘子的机械性能和憎水性出现了大幅下降,为保障输电线路的安全和稳定,工作人员需要及时检出并更换粉化严重的复合绝缘子。本文基于图像特征提取的思想实现复合绝缘子粉化状态的检测,主要内容包括:(1)可见光图像下复合绝缘子目标分割与粉化区域提取。首先分析不同图像分割算法的分割效果和适用场景,选取分割效果显著的GrabCut算法,并采用深度学习YOLOv4目标检测算法获取复合绝缘子位置信息,通过坐标转换的方式获取GrabCut输入矩形,实现GrabCut算法感兴趣区域初始化,解决了 GrabCut算法需要人机交互标记前景外框导致的分割效率低的问题,去除无关背景对复合绝缘子图像处理的影响。通过对比实验验证了本文分割算法的有效性。其次通过可视化的方式获取粉化区域阈值,基于HSV阈值分割方法实现粉化区域分割,有效解决了粉化特征提取任务中伞裙污秽等其他无关区域干扰的问题。(2)复合绝缘子粉化状态特征提取与粉化状态检测。提出以复合绝缘子粉化区域面积占比以及膨胀面积增加比例表征粉化状态,基于膨胀操作等图像处理方法提取粉化状态特征。采用机器学习方法建立了粉化等级检测模型,基于KNN的粉化状态检测精确率达到了97%,为输电线路巡检中复合绝缘子粉化状态的检测提供了技术方法。基于以上算法,本文采用PyQt5框架设计图形界面并实现了粉化状态检测系统的开发,对电力巡检中复合绝缘子粉化状态检测的数字化和智能化研究具有重要意义。

关键词：复合绝缘子粉化可见光图像特征提取

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热作用过程油页岩颗粒的碎裂/粉化特性

化工学报 2017年第10期68卷 3934-3942页

作者：曲洋初茉张超白书霞畅志兵郝成亮中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

在固定床中定量研究了热作用过程多种工艺因素对油页岩颗粒的粒度分布及碎裂/粉化程度的影响。结果表明:温度由120℃升至900℃,固相产物中25~13 mm保持粒级比率由96.54%降至82.69%;13~1 mm碎裂粒群比率由2.01%增至10.63%(13~6 mm粒级增... 详细信息

在固定床中定量研究了热作用过程多种工艺因素对油页岩颗粒的粒度分布及碎裂/粉化程度的影响。结果表明:温度由120℃升至900℃,固相产物中25~13 mm保持粒级比率由96.54%降至82.69%;13~1 mm碎裂粒群比率由2.01%增至10.63%(13~6 mm粒级增幅最高);粉化粒群比率由1.45%增至6.68%(化最显著)。颗粒尺度的增加及保温时间的延长亦使得油页岩的碎裂及粉化程度加剧。多因素灰色关联分析结果显示:对油页岩碎裂程度的影响为:温度>粒度>时间;对粉化程度的影响为:温度>时间>粒度。通过对油页岩的多种测试表征(TGA、XRF、XRD、SEM-EDS),揭示了上述因素影响油页岩热碎的内在诱因(水汽行为、挥发分析出行为、方解石分解行为、时间间接强化、颗粒内部气阻/材料抗力的影响),并基于此构建了油页岩热作用过程碎裂-粉化历程描述模型。

关键词：油页岩固定床热解粒度分布碎裂粉化灰色关联

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复合绝缘子粉化特性及其对理化性能影响

复合绝缘子粉化特性及其对理化性能影响

作者：向缨竹重庆大学

学位级别：硕士

硅橡胶复合绝缘子因其优异的耐污闪性能得以广泛应用于电网建设中,但由于有机材料元素之间的弱键和力,复合绝缘子相较瓷、玻璃绝缘子更易发生劣化。复合绝缘子随着运行时间的推移可能发生各种不同的老化现象,本文研究的粉化就是其中之... 详细信息

硅橡胶复合绝缘子因其优异的耐污闪性能得以广泛应用于电网建设中,但由于有机材料元素之间的弱键和力,复合绝缘子相较瓷、玻璃绝缘子更易发生劣化。复合绝缘子随着运行时间的推移可能发生各种不同的老化现象,本文研究的粉化就是其中之一。粉化即硅橡胶伞裙由于降解作用使得复合绝缘子表面粉状化,目前针对粉化产物的成分研究、粉化对于绝缘子各项性能的影响研究鲜有报道。本文在国内外针对老化的各项研究基础上,对3种老化十年以上的粉化复合绝缘子样品展开了一系列研究,试验样品来自国内三个气候环境差异明显的地区——河南电网实际运行线路、福建电网实际运行线路以及重庆大学湖南雪峰山自然观测站。论文的主要工作包括两部分内容:首先是对各样品的粉化层特性开展研究分析,明确了粉化产物的构成并分析粉化生成机理;其次是对各样品的粉化伞裙进行各项性能测试,确定粉化及去粉化处理对绝缘子理化性能的影响。得到了如下结论:(1)复合绝缘子的粉化产物均由初始原料聚二甲基硅氧烷(PDMS)氧化降解的产物有机硅以及发生了部分脱水和变质的阻燃剂填料氢氧化铝(ATH)两部分共同组成。各地区绝缘子的粉化层厚度即粉化程度、粉化产物的粒径分布以及两种成分之间的构成比例存在差异,这可能与绝缘子生产配方和工艺、受到的老化应力差异有关。(2)结合各绝缘子样品不同的运行环境,分析了影响绝缘子粉化的因素,提出粉化的本质是复合绝缘子在各种老化因素的作用下使得表面材料发生严重的降解氧化,有机组分硅橡胶分解形成粉末,而填充的无机阻燃剂与聚合物之间的键合减弱,脱离主体骨架并流失部分后堆积在表面,因此运行环境多因素综合作用与粉化现象产生之间的关系密不可分。(3)粉化复合绝缘子表面凹凸不平,去粉化后出现大量孔洞;粉化对表面憎水性的影响关系不明显,去粉化则可能令材料内部缺失的LMW链补充不及时致使憎水性下降,覆盖在粉化层最外部的污秽也对憎水性有较大影响;粉化复合绝缘子粗糙的表面与生成的粉化物有关,粗糙度受粉化层的影响大于污秽。(4)复合绝缘子粉化过程中硅橡胶的主链和侧链逐渐发生断裂的同时,氧化分解致使材料中元素和官能团的含量产生显著变化,去粉化后表面将恢复成更接近样品内部的状态,但与全新未老化时仍有明显差异;粉化复合绝缘子的耐电蚀能力降低,去粉化后其介电性能小幅下降。

关键词：复合绝缘子粉化粉化层粉化伞裙理化特性

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烧结铁矿的低温还原粉化

过程工程学报 2015年第2期15卷 284-288页

作者：雷超魏永刚省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

以连续性煤气升温模拟高炉生产过程，研究烧结矿的粉化行为，考察了煤气成分对烧结矿低温还原粉化的影响．结果表明，可将烧结矿在高炉内的低温还原粉化过程分为3个阶段，粉化最剧烈的是第二阶段（400～600℃），此阶段烧结矿粉化指数... 详细信息

以连续性煤气升温模拟高炉生产过程，研究烧结矿的粉化行为，考察了煤气成分对烧结矿低温还原粉化的影响．结果表明，可将烧结矿在高炉内的低温还原粉化过程分为3个阶段，粉化最剧烈的是第二阶段（400～600℃），此阶段烧结矿粉化指数达50．2％，占整个还原阶段粉化指数的48．5％，还原度却只有15．39％，占整个还原度的17．9％，中值粒径为3．91mm．增加还原煤气中的H2比例可增加烧结矿的粉化指数，但增加幅度逐渐降低；增加还原煤气中CO2比例可降低烧结矿的粉化指数，但降低幅度逐渐减小．

关键词：烧结铁矿粉化还原粉化指数还原度煤气高炉

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沿海地区复合绝缘子粉化特性研究

电气开关 2022年第4期60卷 40-45,49页

作者：罗赫平福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

复合绝缘子长期在户外运行过程中会逐渐老化,表面的硅橡胶材料会出现粉化现象影响输电线路稳定运行。为系统研究粉化后绝缘子的材料特性、微观特性以及电气特性,对粉化复合绝缘子硬度、憎水性及憎水迁移性、微观形貌以及泄漏电流进行实... 详细信息

复合绝缘子长期在户外运行过程中会逐渐老化,表面的硅橡胶材料会出现粉化现象影响输电线路稳定运行。为系统研究粉化后绝缘子的材料特性、微观特性以及电气特性,对粉化复合绝缘子硬度、憎水性及憎水迁移性、微观形貌以及泄漏电流进行实验研究。结果表明,粉化后的复合绝缘子表面硬度略有增加,复合绝缘子表面硬度总体趋势由高压段到低压段逐渐降低,复合绝缘子表面在同一电压段位处的护套硬度高于伞裙硬度。复合绝缘子发生粉化后憎水性和憎水迁移性均变差。复合绝缘子粉化后表面孔隙增大增多,表面粗糙度增加,附着有大量颗粒等现象。通过污耐压法研究复合绝缘子电气特性,研究发现,粉化层厚度与泄露电流无明显相关关系,尽管发生粉化,复合绝缘子电气性能依然满足运行条件。研究成果可为沿海地区粉化后复合绝缘子性能提供参考依据,对电力系统稳定运行具有一定的工程意义。

关键词：复合绝缘子粉化材料特性微观特性电气特性

湿度对粉化复合绝缘子红外热成像检测的影响分析

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海峡科学 2022年第10期 32-34,62页

作者：王李惠国网福建省电力有限公司福州供电公司福建福州350004

现行红外热成像检测标准对如何有效发现复合绝缘子缺陷缺乏系统指导,不同类型的复合绝缘子缺陷适用的检测策略不尽相同,若推行统一的检测策略,可能导致实际工作中存在缺陷误判和漏判。该文就一起同时存在内部击穿和外部闪络的复合绝缘... 详细信息

现行红外热成像检测标准对如何有效发现复合绝缘子缺陷缺乏系统指导,不同类型的复合绝缘子缺陷适用的检测策略不尽相同,若推行统一的检测策略,可能导致实际工作中存在缺陷误判和漏判。该文就一起同时存在内部击穿和外部闪络的复合绝缘子故障开展相关试验及分析,试验结果表明,高湿度条件有助于红外热成像检测提前发现粉化复合绝缘子内部缺陷。对巡检发现护套受损明显的复合绝缘子,应在雨后尽快补充开展红外热成像检测,以免造成缺陷漏判。

关键词：复合绝缘子红外热成像湿度粉化

热镀锌合金化镀层相结构对摩擦特性与粉化量的影响

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金属热处理 2012年第6期37卷 108-112页

作者：张启富袁训华江社明俞钢强钢铁研究总院先进金属材料涂镀国家工程实验室北京100081

利用XRD、SEM、摩擦因数测量仪及双杯突试验机,研究了热镀锌合金化钢板(GA)镀层的相结构对摩擦特性与粉化量的影响。结果表明,随着GA镀层表面ζ相含量的增加,表面铁含量的降低,镀层表面的摩擦因数逐渐增加。相反,随着镀层中铁含量的增加... 详细信息

利用XRD、SEM、摩擦因数测量仪及双杯突试验机,研究了热镀锌合金化钢板(GA)镀层的相结构对摩擦特性与粉化量的影响。结果表明,随着GA镀层表面ζ相含量的增加,表面铁含量的降低,镀层表面的摩擦因数逐渐增加。相反,随着镀层中铁含量的增加,合金化镀层的粉化量逐渐增加。

关键词：镀锌钢板相结构摩擦特性粉化

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蒙东褐煤热解过程中的粉化机理研究

蒙东褐煤热解过程中的粉化机理研究

作者：常赵刚煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

我国褐煤资源丰富,可以通过热解技术首先提取煤中赋存的油气和化学品,再将固体半焦用于清洁燃料或化工原料,从而实现褐煤的梯级加工利用。但由于褐煤热稳定性较差,热解过程容易产生粉化,造成荒煤气夹带粉尘、管路堵塞以及油尘难分离等问... 详细信息

我国褐煤资源丰富,可以通过热解技术首先提取煤中赋存的油气和化学品,再将固体半焦用于清洁燃料或化工原料,从而实现褐煤的梯级加工利用。但由于褐煤热稳定性较差,热解过程容易产生粉化,造成荒煤气夹带粉尘、管路堵塞以及油尘难分离等问题,从而增加了褐煤清洁利用的难度。本文以两种蒙东褐煤(XM和BM)作为研究对象,利用微型固定床与流化床热解反应装置对两种褐煤进行热解粉化试验研究,考察了粒径、加热终温、升温速率及固体停留时间对褐煤热解粉化程度的影响。由试验和理论两个方面较为系统地研究两种褐煤的热解粉化特性,全文的主要研究包括以下四部分内容:(1)两种蒙东褐煤在热力与机械力不同加载下的热解粉化试验研究;(2)颗粒粉化与微观结构变化的联系;(3)影响粉化的主要因素分析及粒径关联模型建立;(4)热解粉化过程分析及机理研究。由单独热力作用下的固定床热解粉化实验可知,两种褐煤的粉化程度均随着粒径的增大、加热终温的升高、升温速率的增大、停留时间的延长而增大;由热力与机械力不同加载试验可知热力作用下挥发分的析出是引起粒度变化的主要原因,而机械力作用主要引起颗粒外围细颗粒的剥落。通过原煤及半焦的热重分析及工业分析可知,挥发分的析出是影响煤粒粉化的主要因素;利用压汞法和BET分析研究颗粒孔隙结构变化与粉化的联系,发现随着挥发分的不断析出,促使煤粒中的孔隙逐渐发育为大孔与裂纹,同时生成新的微孔、中孔,而大孔与裂纹中的热应力集中是导致粉化的直接原因。利用灰色关联理论对固定床与流化床热解粉化实验数据进行统计处理发现:升温速率是影响粒度变化率的最主要的因素,而影响粉化率的主要因素是升温速率、粒径以及加热终温,流化床热解时流化数对粉化率的影响也较大,延长热解的停留时间不会大幅度增加颗粒的粉化程度。根据因素的主次顺序,建立粉化前后平均粒径与主要因素的关联函数模型,经验证适用性较好,可作为预测粒度变化情况的模型。本文分析了褐煤热解的粉化过程,认为褐煤热解过程中挥发分大量析出,颗粒内部产生集聚胀力孔隙结构发育为大孔与裂纹,形成很多破碎核,热应力在破碎核集中作用,引起颗粒粒度变化,加剧颗粒的粉化程度。通过对球形模型的模拟计算,研究较高升温速率下的褐煤热解粉化机理得出:煤粒最大应力值与材料的弹性系数E、泊松比μ、膨胀系数αl以及温度差△T有关,而与煤粒的半径r0和热扩散系数α无关;球体煤粒的中心位置拉应力最大,最外层产生最大压应力,计算BM热解过程中的最大拉应力为8.96MPa,最大压应力为23.22MPa,均大于煤粒材料强度,由此可知煤粒受热粒度变化主要是由于颗粒内部的拉应力作用,粉化量主要源于颗粒外围压应力作用。

关键词：褐煤热解热应力粉化

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储氢合金吸放氢粉化的声发射原位检测进展

电池 2013年第1期43卷 51-53页

作者：董小平庞艳荣王芳杨丽颖河北大学质量技术监督学院河北保定071002

介绍了AB5基、MgNi基非晶态和V基等储氢合金的粉化声发射特征,并指出了它们的差异。综述了声发射检测在储氢合金吸放氢粉化中应用的研究进展。

关键词：储氢合金粉化声发射检测