用于电力设备检测的GIS套管定位方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电力设备检测的GIS套管定位方法及其系统，包括以下步骤：将GIS套管根据电压分成66kV、110kV、220kV、500kV和1000kV的GIS套管；220kV的GIS套管分成3类，500kV的GIS套管分成2类，1000kV的GIS套管分成2类，从上述9个类别的GIS套管的红外图像中任意采集1000条温度数据，作为网络模型的数据集；搭建FasterRCNN网络模型，获得针对GIS套管设备的目标检测模型；将待检测的GIS套管的数据集，输入到目标检测模型中，得到位于拍摄图片中心位置的GIS套管的设备框坐标。本发明专利技术具有检测准确率高、模型泛化能力强的特点。模型泛化能力强的特点。模型泛化能力强的特点。

【技术实现步骤摘要】
用于电力设备检测的GIS套管定位方法及其系统


[0001]本专利技术涉及一种套管的定位检测方法，特别是一种用于电力设备检测的GIS套管定位方法及其系统。

技术介绍

[0002]GIS套管指的是在瓷套内腔充以六氟化硫气体的绝缘套管。通常用作气体绝录金属封闭开关设备(GIS)的出线套管。电容式套管以油纸或胶纸为主要绝缘，并以电容屏来均匀径向及轴向电场分布的套管。现代高压电气设备的电器套管及穿墙套管多为电容式套管。电容式套管的核心部分是电容芯，它是由多层油纸或胶纸构成的密集绝缘体。绝缘层间夹进金属箔电极，构成多个同心圆柱形的电容器。同心圆柱形电容器电极的直径由内向外依次增加，而其长度则依次减少。电极的直径及长度按一定规律选取，使径向及轴向的电场分布趋于均匀，以使在满足电气性能要求的前提下套管的尺寸最小。为改善金属箔电极边缘处的电场分布，有时采用半导体极板或半导体滚边的金属箔极板。
[0003]目前GIS套管的检测方法，主要是以红外图片为研究基础，来研究GIS套管异常发热的问题。但是由于红外图片包含多种伪彩色，拍摄环境复杂导致的被拍摄设备干扰严重、训练数据类型少等问题，导致目前现有的方法存在检测准确率低、模型泛化能力较差等缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种用于电力设备检测的GIS套管定位方法及其系统。本专利技术具有检测准确率高、模型泛化能力强的特点。
[0005]本专利技术的技术方案：用于电力设备检测的GIS套管定位方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将GIS套管根据电压分成66kV的GIS套管gis_c1、110kV的GIS套管gis_c2、220kV的GIS套管、500kV GIS套管和1000kV的GIS套管；
[0007]S2、将220kV的GIS套管根据均压环、瓷套和柱头的不同形状分成3类，将500kV的GIS套管根据均压环和瓷套的不同形状分成2类，将1000kV的GIS套管根据瓷套的不同形状分成2类；
[0008]S3、对上述9个类别的GIS套管，分别经红外热像仪拍摄红外图像，从每个类别的GIS套管的红外图像中任意采集1000条温度数据，作为网络模型的数据集；
[0009]S4、搭建Faster RCNN网络模型，随机选择每种GIS套管类别的数据集中50％的温度数据做为训练集，10％的温度数据作为验证集，40％的温度数据作为测试集，使用Resnet50作为主干特征提取网络，使用反向传播和随机梯度下降进行端到端的网络训练，获得针对GIS套管设备的目标检测模型；
[0010]S5、将未知的GIS套管的温度数据，输入到目标检测模型中，得到位于红外图像的中心位置的GIS套管的设备框坐标。
[0011]前述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法中，所述步骤S2中，220kV的GIS套管
的3种类别分别为gis_c3、gis_c4和gis_c5，其中gis_c3为有均压环，瓷套外部无明显凸起部分；gis_c4为有均压环，瓷套外部有明显凸起部分；gis_c5为无均压环，瓷套外部无明显凸起部分；500kV的GIS套管的2种类别分别为gis_c6和gis_c7，其中gis_c6为有均压环，瓷套为圆柱状；gis_c7为有均压环，瓷套为圆台状；1000kV的GIS套管的2种类别分别为gis_c8和gis_c9，其中gis_c8为瓷套为圆台状，gis_c9为瓷套为圆柱状。
[0012]前述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法中，所述步骤S3中，GIS套管位于红外图像的中心位置。
[0013]前述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法中，所述步骤S3中，温度数据包括异常发热温度数据和正常温度数据。
[0014]前述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法中，所述步骤S3中，将温度数据使用z
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score进行标准化和分类处理，得到(640*480*1)的标准化数据的数据集，作为网络模型的数据集。
[0015]前述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法中，所述步骤S4中，Faster RCNN网络模型中的前20次迭代，学习率的初始值设置为1e
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4，20次迭代后，学习率的初始值设置降低为1e
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5，共迭代训练500次，每次迭代1000步。
[0016]一种用于电力设备检测的GIS套管定位的系统，包括依次连接的数据预处理器、模型模块和数据成像显示器，所述数据预处理器的内部安装有电路板，数据预处理器的前端设置有通信接口，电路板上安装有信号采集器、数据接收器和信号发射器，信号采集器用来采集每种类别的GIS套管红外图像中的1000条温度数据作为数据集，数据接收器用来接收数据集并进行分类和处理，信号发射器用来将整理好的数据集发送给模型模块进行检测；
[0017]所述模型模块用来根据数据集中的50％的温度数据做为训练集，10％的温度数据作为验证集，40％的温度数据作为检测集，使用Resnet50作为主干特征提取网络，使用反向传播和随机梯度下降进行端到端的网络训练，得到针对GIS套管设备的目标检测模型；
[0018]所述数据成像显示器用来接收模型模块的检测结果并成像显示电力设备类型和设备框坐标。
[0019]前述的用于电力设备检测的GIS套管定位的系统中，所述数据接收器包括依次连接的数据处理单元和数据整理单元，数据处理单元的输入端与信号采集器连接，用来将温度数据使用z
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score进行标准化和分类处理，得到(640*480*1)的标准化数据的数据集；数据整理模块用来将标准化的温度数据根据GIS套管的9种类别进行分类，GIS套管的9中类别分别为66kV的GIS套管gis_c1、110kV的GIS套管gis_c2、220kV的GIS套管gis_c3、gis_c4、gis_c5、500kV的GIS套管gis_c6、gis_c7和1000kV的GIS套管gis_c8和gis_c9。
[0020]前述的用于电力设备检测的GIS套管定位的系统中，所述模型模块包括依次连接的模型搭建单元、模型检测单元、数据标注单元、图像分析单元和图像储存单元，模型搭建单元用来根据数据集中的50％的温度数据做为训练集，10％的温度数据作为验证集，40％的温度数据作为测试集，使用Resnet50作为主干特征提取网络，使用反向传播和随机梯度下降进行端到端的网络训练，得到针对GIS套管设备的目标检测模型；模型检测单元用来对输入的温度数据进行检测；数据标注单元用来标注GIS套管的类型和设备框坐标；图像分析单元用来获取标注框中的最大温度值，并通过各部分的温差对比，分析判断设备是否异常发热；图像储存模块用来储存检测结果。
[0021]前述的用于电力设备检测的GIS套管定位的系统中，所述模型搭建单元中的网络训练，前20次迭代，学习率的初始值设置为1e
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4，20次迭代后，学习率的初始值设置降低为1e
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5，共迭代训练500次，每次迭代1000步。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于电力设备检测的GIS套管定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将GIS套管根据电压分成66kV的GIS套管gis_c1、110kV的GIS套管gis_c2、220kV的GIS套管、500kV GIS套管和1000kV的GIS套管；S2、将220kV的GIS套管根据均压环、瓷套和柱头的不同形状分成3类，将500kV的GIS套管根据均压环和瓷套的不同形状分成2类，将1000kV的GIS套管根据瓷套的不同形状分成2类；S3、对上述9个类别的GIS套管，分别经红外热像仪拍摄红外图像，从每个类别的GIS套管的红外图像中任意采集1000条温度数据，作为网络模型的数据集；S4、搭建Faster RCNN网络模型，随机选择每种GIS套管类别的数据集中50％的温度数据做为训练集，10％的温度数据作为验证集，40％的温度数据作为测试集，使用Resnet50作为主干特征提取网络，使用反向传播和随机梯度下降进行端到端的网络训练，获得针对GIS套管设备的目标检测模型；S5、将未知的GIS套管的温度数据输入到目标检测模型中，得到GIS套管的设备框坐标。2.根据权利要求1所述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法，其特征在于：所述步骤S2中，220kV的GIS套管的3种类别分别为gis_c3、gis_c4和gis_c5，其中gis_c3为有均压环，瓷套外部无明显凸起部分；gis_c4为有均压环，瓷套外部有明显凸起部分；gis_c5为无均压环，瓷套外部无明显凸起部分；500kV的GIS套管的2种类别分别为gis_c6和gis_c7，其中gis_c6为有均压环，瓷套为圆柱状；gis_c7为有均压环，瓷套为圆台状；1000kV的GIS套管的2种类别分别为gis_c8和gis_c9，其中gis_c8为瓷套为圆台状，gis_c9为瓷套为圆柱状。3.根据权利要求1所述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法，其特征在于：所述步骤S3中，GIS套管位于红外图像的中心位置。4.根据权利要求1所述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法，其特征在于：所述步骤S3中，温度数据包括异常发热温度数据和正常温度数据。5.根据权利要求1所述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法，其特征在于：所述步骤S3中，将温度数据使用z
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score进行标准化和分类处理，得到(640*480*1)的标准化数据的数据集，作为网络模型的数据集。6.根据权利要求1所述的用于电力设备检测的GIS套管定位方法，其特征在于：所述步骤S4中，Faster RCNN网络模型中的前20次迭代，学习率的初始值设置为1e
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4，20次迭代后，学习率的初始值设置降低为1e
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5，共迭代训练500次，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁川，高俊丽，朱怡良，
申请(专利权)人：浙江天铂云科光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：