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一種絕緣子污穢檢測(cè)方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電力絕緣設(shè)備檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種絕緣子污穢檢測(cè)方法及裝置，方法包括：建立天線溫度、環(huán)境溫度、大氣濕度、等值鹽密度、等值灰密度之間的關(guān)系式；檢測(cè)天線溫度、環(huán)境溫度、大氣濕度，并帶入關(guān)系式中；等值鹽密度和等值灰密度進(jìn)行以迭代步長(zhǎng)為η1的雙循環(huán)增長(zhǎng)，計(jì)算天線溫度與公式迭代輸出的天線溫度的最小均方差；再以迭代步長(zhǎng)為η1/10進(jìn)行精確雙循環(huán)迭代，當(dāng)誤差達(dá)到最小時(shí)，就得到了最終結(jié)果的等值鹽密度和等值灰密度。裝置包括：微波輻射計(jì)、溫度傳感器、濕度傳感器、中央處理器、存儲(chǔ)器、顯示屏、操作按鍵、電池、信號(hào)線、電源線。本發(fā)明能在線非接觸測(cè)量絕緣子污穢程度，具有精度高、檢測(cè)快速、使用便捷等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種絕緣子污穢檢測(cè)方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力絕緣設(shè)備檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種絕緣子污穢檢測(cè)方法及裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力系統(tǒng)中，通過(guò)檢測(cè)工作絕緣子的污穢來(lái)判斷絕緣子的污穢等級(jí)，以便確定 污穢清掃時(shí)間，并合理安排停電檢修，及時(shí)準(zhǔn)確地確定絕緣子污穢狀態(tài)對(duì)減少污閃放電的 影響有較大的幫助作用。過(guò)多地進(jìn)行絕緣子污穢檢測(cè)會(huì)經(jīng)常停電，影響經(jīng)濟(jì)效益，而過(guò)少地 檢測(cè)又可能造成污閃放電，造成停電事故，進(jìn)而影響人民生活和企業(yè)生產(chǎn)。
[0003] 目前采用的人工污穢檢測(cè)手段普遍存在著設(shè)備復(fù)雜、操作流程繁瑣、檢測(cè)精度有 待提1?的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種絕緣子污穢檢測(cè)方法及裝置。
[0005] -種絕緣子污穢檢測(cè)方法，包括：
[0006] 步驟1、建立天線溫度TA、環(huán)境溫度Te、大氣濕度R H、等值鹽密度ESDD和等值灰密度 NSDD之間的關(guān)系式；
[0007] 步驟2、通過(guò)實(shí)際測(cè)量得到N組不同環(huán)境溫度Τε、大氣濕度RH、等值鹽密度E SDD和等 值灰密度NSDD的環(huán)境條件下的數(shù)據(jù)組成矩陣A，并將在矩陣A對(duì)應(yīng)不同測(cè)量條件下測(cè)量得到 的天線溫度矩陣T A作為優(yōu)化時(shí)的訓(xùn)練樣本，來(lái)確定步驟1中建立的關(guān)系式的最優(yōu)參數(shù)值；
[0008] 步驟3、用微波輻射計(jì)測(cè)量得到絕緣子污穢的天線溫度Ta，用溫度計(jì)測(cè)得環(huán)境溫度 Te(l，用濕度計(jì)測(cè)量大氣濕度RH(I，將T&和RH(I測(cè)量值組成一個(gè)四維向量，即初始值 X(l = [Te(l， Rh0,0,0];
[0009] 步驟4、把初始值X(l = [Te(l，RH(I，0,0]代入關(guān)系式，計(jì)算實(shí)測(cè)天線溫度八與公式迭 代輸出的天線溫度1\的最小均方差為δ = (TA-Ta)2,用以衡量計(jì)算迭代是否能結(jié)束；
[0010] 步驟5、初步迭代：取迭代步長(zhǎng)為η i，ESDD的取值從其取值范圍的下限開(kāi)始，NSDD的 取值從其取值范圍的下限開(kāi)始按步長(zhǎng)增加，最大不超過(guò)取值范圍的上限，N SDD每增加一步步 長(zhǎng)計(jì)算一次誤差S = (TA-Ta)2,當(dāng)NSDD的取值為其取值范圍的上限時(shí)，E SDD增加一步步長(zhǎng)， NSDD的取值重新從其取值范圍的下限開(kāi)始按步長(zhǎng)增加，直到ESDD的取值為取值范圍的上限； 即E SDD和NSDD進(jìn)行以迭代步長(zhǎng)為1的雙循環(huán)增長(zhǎng)；當(dāng)誤差δ = (TA-Ta)2達(dá)到最小時(shí)，初步 迭代結(jié)束，得出初步的等值鹽密度E SDD1和等值灰密度值NSDD1 ;
[0011] 步驟6、精確迭代：再取迭代步長(zhǎng)為η2 = η i/10進(jìn)行精確計(jì)算，迭代次數(shù)為10次； 用初步迭代的結(jié)果ESDD1和NSDD1進(jìn)行按步長(zhǎng)為h進(jìn)行增減，尋找更優(yōu)的等值鹽密度和等值 灰密度，每迭代一次計(jì)算誤差S = (TA_Ta)2,當(dāng)誤差達(dá)到最小時(shí)，就得到了最終結(jié)果的等值 鹽密度e sdd和等值灰密度nsdd。
[0012] 所述天線溫度TA、環(huán)境溫度?；、大氣濕度RH、等值鹽密度E SDD和等值灰密度NSDD之 間的關(guān)系式為：
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 一種絕緣子污穢檢測(cè)方法，其特征在于，包括： 步驟1、建立天線溫度Ta、環(huán)境溫度I；、大氣濕度rh、等值鹽密度esdd和等值灰密度n sdd之間的關(guān)系式； 步驟2、通過(guò)實(shí)際測(cè)量得到N組不同環(huán)境溫度I；、大氣濕度&、等值鹽密度ESDD和等值灰 密度NSDD的環(huán)境條件下的數(shù)據(jù)組成矩陣A，并將在矩陣A對(duì)應(yīng)不同測(cè)量條件下測(cè)量得到的天 線溫度矩陣TA作為優(yōu)化時(shí)的訓(xùn)練樣本，來(lái)確定步驟1中建立的關(guān)系式的最優(yōu)參數(shù)值； 步驟3、用微波輻射計(jì)測(cè)量得到絕緣子污穢的天線溫度Ta，用溫度計(jì)測(cè)得環(huán)境溫度T&， 用濕度計(jì)測(cè)量大氣濕度RH(I，將Te(^PRH(l測(cè)量值組成一個(gè)四維向量，即初始值 X(l = [Te(l，RH(l， 〇,〇]； 步驟4、把初始值X(l = [1^，RH(I，0,0]代入關(guān)系式，計(jì)算實(shí)測(cè)天線溫度Ta與公式迭代輸 出的天線溫度1\的最小均方差為S = (TA-Ta)2,用以衡量計(jì)算迭代是否能結(jié)束； 步驟5、初步迭代：取迭代步長(zhǎng)為的取值從其取值范圍的下限開(kāi)始，NSDD的取值 從其取值范圍的下限開(kāi)始按步長(zhǎng)增加，最大不超過(guò)取值范圍的上限，NSDD每增加一步步長(zhǎng)計(jì) 算一次誤差S = (TA-Ta)2，iNSI)D的取值為其取值范圍的上限時(shí)，E SDD增加一步步長(zhǎng)，NSDD的 取值重新從其取值范圍的下限開(kāi)始按步長(zhǎng)增加，直到Esdd的取值為取值范圍的上限；即Esdd和Nsdd進(jìn)行以迭代步長(zhǎng)為1的雙循環(huán)增長(zhǎng)；當(dāng)誤差S = (TA-Ta)2達(dá)到最小時(shí)，初步迭代結(jié) 束，得出初步的等值鹽密度ESDD1和等值灰密度值NSDD1 ; 步驟6、精確迭代：再取迭代步長(zhǎng)為n2= L/10進(jìn)行精確計(jì)算，迭代次數(shù)為10次；用 初步迭代的結(jié)果esdd1和nsdd1進(jìn)行按步長(zhǎng)為n2進(jìn)行增減，尋找更優(yōu)的等值鹽密度和等值灰 密度，每迭代一次計(jì)算誤差s = (TA-Ta)2,當(dāng)誤差達(dá)到最小時(shí)，就得到了最終結(jié)果的等值鹽 密度esdd和等值灰密度nsdd。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述天線溫度Ta、環(huán)境溫度Te、大氣濕度 RH、等值鹽密度ESDD和等值灰密度NSDD之間的關(guān)系式為：
其中，x= [Te，RH，ESDD，NSDD]為一個(gè)四維變量，N為實(shí)際測(cè)量得到不同環(huán)境溫度T e、大氣 濕度RH、等值鹽密度ESDD和等值灰密度NSDD的環(huán)境條件下的四維輸入樣本向量A (i)的個(gè)數(shù)， i = 1，2-N，a i為第i組的四維輸入樣本向量的拉格朗日乘子，A⑴為第i組的四維輸入 樣本向量，〇 2為核函數(shù)參數(shù)，b為偏差量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中關(guān)系式的建立方法為： 設(shè)數(shù)據(jù)樣本集{A(i)，TA(i)}，i = 1，2-N ;其中A(i) e #是11 = 4時(shí)不同環(huán)境溫度Te、 大氣濕度Rh、等值鹽密度Esdd和等值灰密度Nsdd的環(huán)境條件下的四維輸入樣本向量[T e，Rh， Esdd，Nsdd]，Tji) G R是一維輸出向量即天線溫度，R是實(shí)數(shù)集；通過(guò)一個(gè)非線性變換供U(Z')） 將樣本集從原空間映射到高維特征空間F，在F空間構(gòu)造函數(shù)表達(dá)式：
其中，《為權(quán)矢量，b為偏差量，A(i)為第i組的四維輸入樣本向量； 基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則，引入誤差變量I，懲罰系數(shù)^ L為第i組的四維輸入樣本 向量的誤差變量，定義目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，即取函數(shù)最小值：
此優(yōu)化問(wèn)題需滿足約束條件：
直接求解式（4)的問(wèn)題極其困難，將優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化到其對(duì)偶空間中，引入拉格朗日函 數(shù)，令：
a為拉格朗日乘子，對(duì)式（5)各參數(shù)求偏微分并令其等于0求極值進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，即建 立下列方程組：
解方程組（6)，并將參數(shù)《和I消除掉后得函數(shù)推廣表達(dá)式：
由于核函數(shù)K(x，Xi)取徑向基函數(shù)時(shí)，具有優(yōu)秀的局部逼近性，因此取核函數(shù)表達(dá)式 為：
〇 2為核函數(shù)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中關(guān)系式的最優(yōu)參數(shù)值確定方 法為：將實(shí)際測(cè)量得到的N組不同[Te，RH，ESDD，NSDD]環(huán)境條件下的數(shù)據(jù)組成矩陣A，并將在 矩陣A對(duì)應(yīng)不同測(cè)量條件下測(cè)量得到的天線溫度矩陣TA，作為優(yōu)化時(shí)的訓(xùn)練樣本； 初始化一群隨機(jī)粒子，通過(guò)多次迭代搜索最優(yōu)解；在每一次迭代中，粒子通過(guò)跟蹤2個(gè) 極值來(lái)更新自己，個(gè)體極值Pbest和全局極值gbest ;Pbest是一個(gè)粒子曾經(jīng)經(jīng)過(guò)的最優(yōu)位置， gbest是個(gè)體粒子群中所有粒子曾經(jīng)經(jīng)過(guò)的最優(yōu)位置中最優(yōu)的一個(gè)；粒子根據(jù)式（11)來(lái)更新 自己的速度和位置：
其中：W是動(dòng)量系數(shù)，V為粒子的速度，S為當(dāng)前粒子的位置，RandO是介于0-1之間的 隨機(jī)數(shù)是學(xué)習(xí)因子，通常q和C2均取1. 5 ; 采用粒子群優(yōu)化算法，優(yōu)化后得到的懲罰系數(shù)Y、核函數(shù)參數(shù)〇 2 ;根據(jù)式（1)及矩陣 A、TA對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練樣本計(jì)算出偏差量b，樣本向量對(duì)應(yīng)的拉格朗日乘子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述環(huán)境溫度I；、大氣濕度RH、等值鹽密 度ESDD和等值灰密度NSDD的取值范圍分別為：Te = 10°C?40°C，RH = 10%?100%，ESDD = 0 ?0? 5mg/cm2, NSDD = 0 ?3. Omg/cm2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述N = 24,矩陣A以及對(duì)應(yīng)條件下測(cè)量 得到的天線溫度矩陣TA分別為：
最終確定的最優(yōu)參數(shù)值分別為：懲罰系數(shù)Y = 1000,核函數(shù)參數(shù)〇2 = 8.0174,偏 差量 b = -0? 1151，拉格朗日乘子 a = [-34. 7374, -1. 5758, 8. 0635, -39. 6086,18. 8227， 39. 9825, 26. 3888, 36. 4441，-52. 4226, -27. 2756, -78. 0927, -42. 6497,66. 9065, 31. 6993， 64. 1849,61. 8119, -25. 6223, -125. 6420, -74. 7399, -53. 7275,22. 1543,81. 2758,65. 927, 32. 4327] 〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在微波輻射計(jì)的工作波段為 35±lGHz。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述初步迭代中的迭代步長(zhǎng)1 = 0.01， n2 = 〇? 〇〇1。
9. 一種基于絕緣子污穢檢測(cè)方法的裝置，其特征在于，包括：微波輻射計(jì)、溫度傳感 器、濕度傳感器、中央處理器、存儲(chǔ)器、顯示屏、操作按鍵、電池、信號(hào)線、電源線； 其中，該裝置以中央處理器為核心，中央處理器通過(guò)信號(hào)線分別與微波輻射計(jì)、溫度傳 感器、濕度傳感器、存儲(chǔ)器、顯示屏、操作按鍵相連；電池通過(guò)電源線分別和微波輻射計(jì)、溫 度傳感器、濕度傳感器、中央處理器、存儲(chǔ)器、顯示屏、操作按鍵相連； 微波輻射計(jì)將檢測(cè)到的天線溫度傳入到中央處理器中； 溫度傳感器將檢測(cè)到的環(huán)境溫度傳入到中央處理器中； 濕度傳感器將檢測(cè)到的大氣濕度傳入到中央處理器中； 存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了所述天線溫度TA、環(huán)境溫度I；、大氣濕度RH、等值鹽密度ESDD和等值灰 密度NSDD之間的關(guān)系式，以及初步迭代、精確迭代的算法； 中央處理器負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)、運(yùn)行算法、輸出結(jié)果； 顯示屏顯示檢測(cè)到的天線溫度TA、環(huán)境溫度T6、大氣濕度RH，以及中央處理器計(jì)算得到 的等值鹽密度ESDD和等值灰密度NSDD ; 操作按鍵負(fù)責(zé)該裝置的開(kāi)啟、關(guān)閉，參數(shù)設(shè)置，檢測(cè)界面操作的功能； 電池負(fù)責(zé)為其他各個(gè)部件提供電源。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK104280072SQ201410564068
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】高強(qiáng), 劉麗沙, 余萍 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)（保定）