基于智能算法的变电设备发热缺陷预判装置研发_彭健.pdf

基于智能算法的变电设备发热缺陷预判装置研发彭健，庄建煌，徐丽红，林丹丹，刘宇涵（国网福建省电力有限公司莆田供电公司，福建 莆田 ；国网福建省电力有限公司超高压分公司，福建 福州 ）摘要：针对红外热成像仪现场使用的必要性以及存在的不足，研发一款基于智能算法的变电设备红外测温发热缺陷智能预判装置。该装置根据现场采集的红外图谱等信息，可即时形成设备的图文缺陷报告单，并且能通过对设备发热缺陷信息的跟踪记录，利用融合的智能算法实现对设备发热缺陷的智能预判。关键词：智能算法；红外测温；变电设备；发热缺陷预判中图分类号：，（，；，）：，：；收稿日期：作者简介：彭健（），从事变电设备运行与检修工作；庄建煌（），从事输变电检修及相关技术的工作、研究与开发工作；徐丽红（），从事通信运检及相关技术工作。引言异常发热是变电设备常见的缺陷。而现场配备的红外热成像仪则是设备运维人员对设备运行工况分析判断的常用辅助工具，且主要应用于变电设备的预防性维护工作。但不同厂家的红外热成像仪由于规格、型号、功能、协议、测温准确度的不同，现场难以第一时间做到协调统一的测温数据读取、图谱信息挖掘等，对变电设备的运行工况分析和跟踪记录存在不足。变电设备发热缺陷传统巡检方式的不足变电设备的运行温度随着环境温度及负荷大小动态变化。在对设备异常发热缺陷定性时，传统方式上需人工对缺陷进行量化计算，再查阅 国网设备缺陷标准库对照定级，过程繁琐且无法即时明确缺陷性质。变电设备发热缺陷传统判定方式如图所示。图变电设备发热缺陷传统判定方式在填报发热缺陷时，将设备测温图谱拷贝、转存、上传等中间环节较多，并且从目前变电设备发热缺陷数据信息应用上看，数据仅用于测温时段的设备状态分析，缺乏对图谱信息的深入应用。变电设备发热缺陷预判装置研发 装置外观研发的变电设备发热缺陷预判装置（以下简称“预判人工智能与传感技术电工技术装置”）外观如图、图所示。图 预判装置软件首页图 预判装置硬件外观 算法原理预判装 置 以 图 像 识 别 技 术 及 智 能 人 工 神 经 网络 算法为开发技术原理。图像识别技术主要应用于变电设备运行现场文字信息及红外图谱信息的自动识别、采集，解决文字信息录入、红外图谱转存等问题。智能人工神经网络用于提取长时段跟踪的设备红外图谱中的变电设备发热缺陷信息，建立起对应的智能人工神经网络模型。即时报告单预判装置依托图像识别技术，通过装置摄像头扫射红外热成像仪屏幕显示的变电设备红外测温图谱，拾取图谱及图谱上的热点信息等，并且扫射变电设备外观及现场设备标识信息，获得现场的文字信息。在获得设备图谱信息和文字描述信息后，预判装置依据其内置的 国网设备缺陷标准库及 带电设备红外诊断应用规范，可即时生成测温节点设备的缺陷判别报告单。预判装置的文字、图像信息拾取操作界面如图所示。图预判装置的文字、图像信息拾取操作界面 变电设备发热缺陷信息记录及缺陷预测通过长时段跟踪异常发热设备，预判装置利用记录的设备红外测温信息、对应时间节点的负荷信息、环境信息等历史数据，对异常发热设备建立对应的发热预测模型，并通过设备历史发热数据，预测未来一个或多个连续时间节点可能的发热信息，为系统运行方式调整、人员安排、设备调拨争取时间。预判装置成效及优点 变电设备发热缺陷预判装置成效以“某变电站 石圣路 间隔 刀闸刀口处，相测温值 ，相测温值 ，相测温值 ，环境温度，同间隔环境参考体温度 ，负荷 ”缺陷为例，预判装置上的信息拾取、即时缺陷报告单、预测报告单、预测曲线分别如图所示。图缺陷案例的信息填报电工技术人工智能与传感技术 图缺陷案例的即时报告单图缺陷案例的预测报告单图缺陷案例的预测曲线通过预判装置的现场应用，实现了变电设备发热缺陷即时判别、发热信息跟踪记录、发热预测，并且预判装置生成的报告单信息丰富，信息展示清晰且可读性强。预判装置优点研制的变电设备发热缺陷预判装置在现场测试过程中优势明显。（）操作性强。预判装置通过软件及硬件功能配合，在对现场文字信息及红外图谱信息拾取上，将信息手动输入转为自动拾取填充，操作简单且不易录错。（）关联性强。预判装置通过内置程序，将设备发热缺陷信息按时间先后顺序记录，形成设备发热缺陷信息历史档案，便于后期调用以及发热缺陷预测数据读取。（）决策性强。预判装置通过记录的发热缺陷测温信息，根据智能神经网络算法，建立发热缺陷模型，实现对发热缺陷的单点或多点预测，为决策提供依据。结语变电设备发热缺陷预判装置通过硬件、软件功能开发，改变传统外红测温信息录入习惯、数据保存方式，并解决传统方式下变电设备红外测温数据利用单一、测温数据应用缺乏关联、数字化信息挖掘不深入等问题，为变电设备的智能运检提供数据和决策的支持，具有广阔应用前景。参考文献 王大伟，杨罡，张娜 故障的诊断及分析 电力电容器与无功补偿，（）：何宁辉，朱洪波，周秀，等 内部缺陷检测及诊断分析技术研究 电测与仪表，（）：庄建煌，彭健，陈重，等基于泛在电力物联网的多技术融合变电设备发热缺陷判别预测系统的研究设计 高压电器，（）：李特，陶瑞祥，张锐，等典型发热缺陷复合绝缘子红外特征及无人 机 红 外 测 试 参 数 选 择 高 电 压 技 术：叶剑涛，杨为，柯艳国，等基于红外图像实例分割的敞开式开关设备 发 热 缺 陷 智 能 诊断方法 高压电器，（）：刘黎，李特，赵浩然，等测试距离对现场发热复合绝缘子无人机红外测试影响研究及控制建议电瓷避雷器，（）：庄建煌，陈重，彭健，等变电设备红外测温发热缺陷判别工具开发与应用中国电业，（）：李军锋基于深度学习的电力设备图像识别及应用研究广州：广东工业大学，唐文虎，牛哲文，赵柏宁，等数据驱动的人工智能技术在电力设备状态分析中的研究与应用高电压技术，（）：严英杰，盛戈皞，陈玉峰，等基于大数据分析的输变电设备状态数据异常检测方法中国电机工程学报，（）：曹春耕，吴琥，李子欣，等人工神经网络在电网中的应用中国电业（技术版），（）：张振，王锋，陈敏曦基于 网络的电力负荷预测改进研究中国电业（技术版），（）：唐佳能，金鑫，张建志，等 带电设备红外诊断应用规范 的应用分析智能电网，（）：（上接第 页）吴雄，王秀丽，王建学，等微网经济调度问题的混合整数规划方法中国电机工程学报，（）：杨志鹏，张峰，梁军，等含热泵和储能的冷热电联供型微网经济运行电网技术，（）：郝超超，李晓明，刘胜，等基于 模型的多主体平衡的微网日前最优调度电力系统保护与控制，（）：人工智能与传感技术电工技术