基于铁帽温差时间序列分析的瓷质绝缘子零值检测方法技术

基于铁帽温差时间序列分析的瓷质绝缘子零值检测方法，涉及一种劣化绝缘子诊断预测方法。运行中的绝缘子长期工作于复杂环境中，随着运行时间的增加，其绝缘性能和机械性能会慢慢下降。本发明专利技术采用了一种基于时间序列法的预测方法，把铁帽的温差作为特征量，提取出来的不同间隔的时间序列通过ARIMA模型进行自回归分析，当铁帽的温差达到导则中的数值时，就可以预测出绝缘子的低零值状态。本技术方案综合绝缘子铁帽温度特征以及时间序列法开展劣化绝缘子诊断预测，不存在检测盲区，可以提高红外热像法劣化绝缘子检测准确率。

Zero value detection method for porcelain insulators based on temperature difference time series analysis of iron cap

A zero value detection method for porcelain insulators based on temperature difference time series analysis of iron cap relates to a method of diagnosis and prediction for deteriorated insulators. The insulator in operation is working in complex environment for a long time. With the increase of running time, its insulation and mechanical properties will gradually decrease. The invention uses a time series method to predict the temperature difference of the iron cap as the characteristic quantity, and the time series of different intervals can be autoregressive analysis by the ARIMA model. When the temperature difference of the iron cap reaches the value of the guide, the low zero zero state of the insulator can be predicted. This scheme combines the temperature characteristics of the insulator and the time series method to carry out the diagnosis and prediction of the insulators, and there is no detection blind area, which can improve the detection accuracy of infrared thermal image degradation insulators.

【技术实现步骤摘要】
基于铁帽温差时间序列分析的瓷质绝缘子零值检测方法
本专利技术涉及一种劣化绝缘子诊断预测方法，尤其涉及基于铁帽温差时间序列分析的瓷质绝缘子零值检测方法。
技术介绍
盘形悬式瓷绝缘子(下称绝缘子)是电网中的重要绝缘部件，同时起到机械支撑的作用。运行中的绝缘子长期工作于强电场、机械应力、污秽及恶劣气候等共存的复杂环境中，随着运行时间的增加，受机电联合作用，绝缘子的绝缘性能和机械性能会慢慢下降，从而产生低值(10～500)或零值绝缘子(0～10)。低值或零值绝缘子统称劣化绝缘子。如果一串绝缘子中有劣化绝缘子出现，则表示部分绝缘被短路，相应地增加了闪络概率。如果有劣化绝缘子的绝缘子串发生工频闪络或遭受雷击，会有很大电流流过绝缘子内部，强大的电流产生的热效应往往会造成绝缘子铁帽炸裂或脱开，从而出现绝缘子串掉串、导线落地等严重事故。因此对于绝缘子的运行状态进行有效的预测就有着现实的重大意义。带电设备状态的温度变化是一个复杂的过程，既与各部件自身的性质有关，又与带电设备的环境影响有关；一个影响绝缘子健康状态的要素可能立刻显现出来，也可能在许久之后才反映成可被观测的表象，故一个能对长时间、高维度的时间序列进行分析的方法是必不可少的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于铁帽温差时间序列分析的瓷质绝缘子零值检测方法，以达到对绝缘子运行状态有效预测的目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。基于铁帽温差时间序列分析的瓷质绝缘子零值检测方法，包括以下步骤：1)采集不同间隔时间段的待诊断绝缘子串的红外热像图谱，提取绝缘子串红外热像图谱中每片绝缘子的铁帽温度作为特征量，完成数据的预处理工作；2)根据绝缘子所在变电站中测得的环境信息，计算出绝缘子所在位置环境要素的推定值；3)采用ARIMA模型对待绝缘子的铁帽温差进行拟合，并将与之相关的环境要素信息以传递函数模型的形式加入模型当中；对模型的残差进行检验，对于残差明显异常的时刻尝试干预变量模型，增强拟合精度；4)将拟合后预测出来的绝缘子串铁帽温度分布曲线分别与标准曲线进行比较，找出畸变点，并按照以下准则进行劣化绝缘子判断：A、绝缘子串盘面温度分布曲线出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线相同位置出现局部高点，判断该位置为低值绝缘子；B、绝缘子串盘面温度分布曲线出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线相同位置出现局部低点，判断该位置为零值绝缘子；C、绝缘子串盘面温度分布曲线未出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线出现局部高点，判断绝缘子串铁帽温度分布曲线出现明显局部高点位置为低值绝缘子；D、绝缘子串盘面温度分布曲线未出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线出现明显局部低点或无畸变点，判断该绝缘子串无劣化绝缘子；5)根据判断结果，输出预测结果。当盘形悬式瓷绝缘子串中含有劣化绝缘子时，将导致绝缘子串的电压分布规律会发生变化，从而进一步改变绝缘子的温度分布规律，其中绝缘子盘面的温度随绝缘子绝缘电阻的降低而降低，绝缘子铁帽的温度随绝缘子绝缘电阻的降低呈现先升高后降低的趋势。然而，现实环境下，当环境湿度不够的时候，低零值在绝缘子温度变化上的体现并不是特别明显，故本技术方案采用了一种基于时间序列法的预测方法，特征量在某个时刻的值可以看作该特征量在之前测得的值因环境或者设备自身的状态改变而发生变化的结果，在物理意义上与之前的数据存在相关性，因此可以表示成不同间隔的时间序列，进而通过时间序列分析来提取有用的信息。把铁帽的温差作为特征量，提取出来的不同间隔的时间序列通过ARIMA模型进行自回归分析，当铁帽的温差达到导则中的数值时，就可以预测出绝缘子的低零值状态。作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本专利技术还包括以下附加技术特征。作为优选技术手段：在步骤3)中，把提取的绝缘子串铁帽温度作为特征量，随着时间推移，某一时刻的状态量往往同时受过去状态和过去外部扰动的影响，因此对应的时间序列既有MA项又有AR项，加入了差分运算的ARMA模型被称为自回归综合滑动平均模型，以Xt表示某一时刻铁帽的温度，则wt表示铁帽的温差，这一模型在若干次差分后变为一个平稳的序列：wt＝ΔdXt＝(1-L)dXt其中ΔdXt＝(1-L)dXt为d阶差分算子；此时wt可用ARMA来拟合：wt＝φ1wt-1+φ2wt-2+......+φpwt-p+δ+ut+θ1ut-1+θ2ut-2+......+θput-p引入一个表示滞后的算子L，令LXt＝Xt-1则φL＝1-φ1L-φ2L2-......-φpLp＝0其中δ是常数，φ称为自回归系数；ut为白噪声，代表当前时刻所受到的外部扰动；θ为滑动平均系数。作为优选技术手段：在步骤2)中，通过空间插值法，计算出绝缘子所在位置环境要素的推定值。有益效果：本专利技术综合绝缘子铁帽温度特征以及时间序列法开展劣化绝缘子诊断预测，不存在检测盲区，可以提高红外热像法劣化绝缘子检测准确率。附图说明图1是本专利技术流程图。图2绝缘子串钢帽标准温度曲线图图3待诊断绝缘子串钢帽温度曲线图图4待诊断绝缘子串盘面温度曲线图具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术所述检测方法包括以下步骤：S01:采集不同间隔时间段的待诊断绝缘子串的红外热像图谱；S02:提取绝缘子串红外热像图谱中每片绝缘子的铁帽温度作为特征量，完成数据的预处理工作。S03:获取绝缘子所在变电站中测得的环境信息；S04：对环境信息进行预处理；S05)：环境信息进行空间插值；S06)：计算出绝缘子所在位置环境要素的推定值；S07)：ARIMA建模，采用ARIMA模型对待绝缘子的铁帽温差进行拟合，并将与之相关的环境要素信息以传递函数模型的形式加入模型当中；对于残差明显异常的时刻尝试干预变量模型，增强拟合精度；S08):通过ARIMA模型计算残差；把提取的绝缘子串铁帽温度作为特征量，随着时间推移，某一时刻的状态量往往同时受过去状态和过去外部扰动的影响，因此对应的时间序列既有MA项又有AR项，加入了差分运算的ARMA模型被称为自回归综合滑动平均模型，以Xt表示某一时刻铁帽的温度，则wt表示铁帽的温差，这一模型可以在若干次差分后变为一个平稳的序列：wt＝ΔdXt＝(1-L)dXt其中ΔdXt＝(1-L)dXt为d阶差分算子。此时wt可用ARMA来拟合：wt＝φ1wt-1+φ2wt-2+......+φpwt-p+δ+ut+θ1ut-1+θ2ut-2+......+θput-p引入一个表示滞后的算子L，令LXt＝Xt-1则φL＝1-φ1L-φ2L2-......-φpLp＝0其中δ是常数，φ称为自回归系数。ut为白噪声，代表当前时刻所受到的外部扰动。S09)LSTM预测，将拟合后预测出来的绝缘子串铁帽温度分布曲线分别与标准曲线进行比较，找出畸变点，并按照以下准则进行劣化绝缘子判断：A、绝缘子串盘面温度分布曲线出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线相同位置出现局部高点，判断该位置为低值绝缘子。B、绝缘子串盘面温度分布曲线出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线相同位置出现局部低点，判断该位置为零值绝缘子。C、绝缘子串盘面温度分布曲线未出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线出现局部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于铁帽温差时间序列分析的瓷质绝缘子零值检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)采集不同间隔时间段的待诊断绝缘子串的红外热像图谱，提取绝缘子串红外热像图谱中每片绝缘子的铁帽温度作为特征量，完成数据的预处理工作；2)根据绝缘子所在变电站中测得的环境信息，计算出绝缘子所在位置环境要素的推定值；3)采用ARIMA模型对待绝缘子的铁帽温差进行拟合，并将与之相关的环境要素信息以传递函数模型的形式加入模型当中；对模型的残差进行检验，对于残差明显异常的时刻采用干预变量模型，增强拟合精度；4)将拟合后预测出来的绝缘子串铁帽温度分布曲线分别与标准曲线进行比较，找出畸变点，并按照以下准则进行劣化绝缘子判断：A、绝缘子串盘面温度分布曲线出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线相同位置出现局部高点，判断该位置为低值绝缘子；B、绝缘子串盘面温度分布曲线出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线相同位置出现局部低点，判断该位置为零值绝缘子；C、绝缘子串盘面温度分布曲线未出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线出现局部高点，判断绝缘子串铁帽温度分布曲线出现明显局部高点位置为低值绝缘子；D、绝缘子串盘面温度分布曲线未出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线出现明显局部低点或无畸变点，判断该绝缘子串无劣化绝缘子；5)根据判断结果，输出预测结果。...

【技术特征摘要】
1.基于铁帽温差时间序列分析的瓷质绝缘子零值检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)采集不同间隔时间段的待诊断绝缘子串的红外热像图谱，提取绝缘子串红外热像图谱中每片绝缘子的铁帽温度作为特征量，完成数据的预处理工作；2)根据绝缘子所在变电站中测得的环境信息，计算出绝缘子所在位置环境要素的推定值；3)采用ARIMA模型对待绝缘子的铁帽温差进行拟合，并将与之相关的环境要素信息以传递函数模型的形式加入模型当中；对模型的残差进行检验，对于残差明显异常的时刻采用干预变量模型，增强拟合精度；4)将拟合后预测出来的绝缘子串铁帽温度分布曲线分别与标准曲线进行比较，找出畸变点，并按照以下准则进行劣化绝缘子判断：A、绝缘子串盘面温度分布曲线出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线相同位置出现局部高点，判断该位置为低值绝缘子；B、绝缘子串盘面温度分布曲线出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线相同位置出现局部低点，判断该位置为零值绝缘子；C、绝缘子串盘面温度分布曲线未出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线出现局部高点，判断绝缘子串铁帽温度分布曲线出现明显局部高点位置为低值绝缘子；D、绝缘子串盘面温度分布曲线未出现局部低点、绝缘子串铁帽温度分布曲线出现明显局部低点...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐嘉龙，张弛，章建欢，钱平，胡俊华，韩春雷，周阳洋，李伟勇，徐华，任宏，严朝阳，蔡志浩，罗茂嘉，林孙奔，尹骏刚，戴哲仁，陈彩霞，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司检修分公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33