带电设备红外检测的精确故障诊断方法技术

本发明专利技术提供一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法，包括以下步骤：S1、红外检测获取故障设备图像及温度分布数据；S2、获取环境温度和风速数据，判断是否满足温度补偿条件；S3、几何提取需进行温度补偿的故障区域；S4、将设备补偿参数和干扰环境参数引入温度补偿模型；S5、通过温度补偿模型的结果和设备预设的参数进行故障诊断；通过以上步骤实现带电设备的精确故障诊断。通过采用建立温度补偿模型，引入干扰环境参数和设备补偿参数，从而去除设备种类、外形形状结构因素对方法应用的限制；消除风速和环境温度对红外检测结果的干扰，得到设备故障区域的精确温度，从而确保对设备的故障做出精确诊断。做出精确诊断。做出精确诊断。

【技术实现步骤摘要】
带电设备红外检测的精确故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及电力设备运行状态安全监测领域，特别是一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法。

技术介绍

[0002]带电设备的红外检测与诊断主要分为三种形式：1.人工检测；2.智能机器人检测，3.在线监测。由于电网中的红外检测涉及设备众多，客观条件的限制使得无法做到利用传感器对每个设备实施在线监测，因此目前及未来仍将以人工，智能机器人的定期大范围红外巡检为主。对于电气设备故障诊断来说必须将真实和最严重时段下的故障温度考虑在内，才能确保设备及电网的安全稳定运行。电气设备的红外巡检技术受环境因素影响明显，其中最为显著和广泛为风速与环境温度，它们通过影响设备故障区域的实际温度而对诊断结果造成干扰；使工作人员或判断系统不能全面了解设备故障温度变化情况，在检测以外的时间下出现的温度超限等更严重情况会被忽略；检测时获取的温度与相关指标不能真正反映出电气设备的故障程度，导致无法对设备故障进行准确评估，造成产生漏判，误判，给设备的后续运行埋下隐患。如图6中所示，左图为6m/秒风速条件下测量得到的变压器套管红外图像，右图为无风条件下测量得到的同一设备的变压器套管红外图像，其中，温差达到17.8℃，降幅达37.71％.
[0003]目前国内外对于综合解决红外巡检中风速与环境温度的干扰问题并没有有效的方法；仅以简单的经验修正系数补偿或修正得到的温度，其准确度无法满足工程实际需求。例如：LU Zhu-mao,LIU Qing.Research on Thermal Fault Detection Technology ofPower Equipment based on Infrared Image Analysis[C].2018 IEEE 3rd Advanced Information Technology,Electronic and Automation Control Conference(IAEAC2018)中提出一种统一经验公式根据风速衰减因子来进行风速修正，但过于简易准确率低。这是因为设备冷却状况与多种因素有关，没有确定的风速衰减因子曲线，用简单的乘数因子并不起效。E.C.Bortoni；L.Santos.A Model to Extract Wind Influence From Outdoor IR Thermal Inspections[J].IEEE Trans on Power Delivery，2013，28(3)：1969-1970。该文献利用函数及其系数具体表征了风速对温度影响程度，但无法在实际工程中补偿或修正温度来使用，同时关于实际解决环境温度的干扰问题研究很少。中国电力行业标准DL/T 664-2016《带电设备红外诊断应用规范》中为了尽量减少影响提出检测时环境温度不低于0℃；对于一般检测风速不大于5m/s，精确检测风速不大于1.5m/s的规定，但研究表明实际上在风速较低的情况时，对于设备温度的影响效果已非常明显，试验中的某设备在风速为2.7m/s时其表面温度降低幅度已达80％。故通过限定一定的风速进行检测无法解决其对诊断结果造成的干扰，同时限制了红外检测技术的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法,
能够减少环境干扰参数的影响，反演出带电设备的实际温度，实现带电设备的精确故障诊断。避免发生事故，确保设备安全。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法，包括以下步骤：
[0006]S1、红外检测获取故障设备图像及温度分布数据；
[0007]S2、获取环境温度和风速数据，判断是否满足故障区域温度补偿条件；
[0008]S3、几何提取温度补偿区域；
[0009]S4、将设备补偿参数和干扰环境参数引入温度补偿模型；
[0010]S5、通过温度补偿模型的结果和设备预设的参数进行故障诊断；
[0011]通过以上步骤实现带电设备的精确故障诊断。
[0012]优选的方案中，几何提取温度补偿区域包括设备体故障和点面故障；
[0013]体故障是指故障为带电设备的某一部分的整体，为立体几何区域；
[0014]点面故障是指故障为带电设备表面分布的规则或不规则平面区域；
[0015]将体故障和点面故障拟合成规则的几何体或平面，以作为温度补偿的对象。
[0016]优选的方案中，所述的设备补偿参数包括区域体积或区域对流表面积，还包括区域表面辐射率。
[0017]优选的方案中，所述的干扰环境参数包括风速和环境温度。
[0018]优选的方案中，由温度补偿模型得到当前最劣温度诊断指标；
[0019]所述的当前最劣温度诊断指标是指当天环境温度最高时设备故障区域无风时自然对流稳态温度。
[0020]优选的方案中，温度补偿模型是指以温度补偿区域为目标，将表面辐射率，环境温度，风速，有风时的强制对流稳态温度，故障区域热源体积，受风表面积作为自变量，将无风时的自然对流稳态温度作为因变量，在进行红外检测时，在获取的现有故障区域红外温度的基础上，利用温度补偿模型反向求出无风速与任意环境温度下的所述故障区域的设备温度。
[0021]优选的方案中，当前最劣温度诊断指标由温度补偿模型获得或者由检测获得，并将当前最劣温度诊断指标作为后继设备故障诊断的依据。
[0022]优选的方案中，采用支持向量机多变量回归分析的方法建立温度补偿模型；
[0023]采用径向基核函数：
[0024]K(x,x
i
)＝exp(-γ||x-x
i
||2)，γ>0
[0025]式中：x
i
为特征向量；γ为核参数；
[0026]最佳惩罚因子参数c值为1024，核函数方差参数g值为0.0442。
[0027]优选的方案中，对于电流致热型设备，将诊断标准中的设备故障区域温度和相对温差的计算用当前最劣温度替代；
[0028]根据补偿后的设备故障区域温度与温差进行设备的故障诊断。
[0029]优选的方案中，对于电压致热型设备：先根据图像特征进行判断，满足要求直接进行后续处理；若环境因素影响较大时，结合同类比较判断法，将设备故障区域和对应同类设备的相同区域温度均补偿至当前最劣温度，再进行温差判断。
[0030]本专利技术提供的一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法，通过采用建立温度补
偿模型，引入干扰环境参数和设备补偿参数，从而去除设备种类、外形形状结构因素对方法应用的限制；消除风速和环境温度对红外检测结果的干扰，得到设备故障区域的精确温度，从而确保对设备的故障做出精确诊断。优选的方案中，对故障区域进行几何提取，并分为体故障和点面故障，简化了计算难度，并且能够建立更符合实际情况的温度补偿模型，从而得到精确的计算结果。本专利技术能够成功解决目前困扰带电设备红外巡检与诊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法，其特征是包括以下步骤：S1、红外检测获取故障设备图像及温度分布数据；S2、获取环境温度和风速数据，判断是否满足温度补偿条件；S3、几何提取需进行温度补偿的故障区域；S4、将设备补偿参数和干扰环境参数引入温度补偿模型；S5、通过温度补偿模型的结果和设备预设的参数进行故障诊断；通过以上步骤实现带电设备的红外精确故障诊断。2.根据权利要求1所述的一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法，其特征是：几何提取温度补偿区域包括设备体故障和点面故障；体故障是指故障为带电设备的某一部分的整体，为立体几何区域；点面故障是指故障为带电设备表面分布的规则或不规则平面区域；将体故障和点面故障拟合成规则的几何体或平面，以作为温度补偿的对象。3.根据权利要求1所述的一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法，其特征是：所述的设备补偿参数包括区域体积或区域对流表面积，还包括区域表面辐射率。4.根据权利要求1所述的一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法，其特征是：所述的干扰环境参数包括风速和环境温度。5.根据权利要求1所述的一种带电设备红外检测的精确故障诊断方法，其特征是：温度补偿模型是指以温度补偿区域为目标，将表面辐射率，环境温度，风速，有风时的强制对流稳态温度，故障区域热源体积，受风表面积作为自变量，将无风时的自然对流稳态温度作为因变量，在进行红外检测时，在获取的现有故障区域红外温度的基础上，利用温度补偿模型反向求出无风速与任意环境温度下的所述故障区域的设备温...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑含博，马剑超，张潮海，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：