一種絕緣子污穢檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于電力絕緣設備檢測【技術領域】，尤其涉及一種絕緣子污穢檢測方法及裝置，方法包括：建立天線溫度、環境溫度、大氣濕度、等值鹽密度、等值灰密度之間的關系式；檢測天線溫度、環境溫度、大氣濕度，并帶入關系式中；等值鹽密度和等值灰密度進行以迭代步長為η1的雙循環增長，計算天線溫度與公式迭代輸出的天線溫度的最小均方差；再以迭代步長為η1/10進行精確雙循環迭代，當誤差達到最小時，就得到了最終結果的等值鹽密度和等值灰密度。裝置包括：微波輻射計、溫度傳感器、濕度傳感器、中央處理器、存儲器、顯示屏、操作按鍵、電池、信號線、電源線。本發明能在線非接觸測量絕緣子污穢程度，具有精度高、檢測快速、使用便捷等優點。
【專利說明】一種絕緣子污穢檢測方法及裝置
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力絕緣設備檢測【技術領域】，尤其涉及一種絕緣子污穢檢測方法及裝 置。
【背景技術】
[0002] 在電力系統中，通過檢測工作絕緣子的污穢來判斷絕緣子的污穢等級，以便確定 污穢清掃時間，并合理安排停電檢修，及時準確地確定絕緣子污穢狀態對減少污閃放電的 影響有較大的幫助作用。過多地進行絕緣子污穢檢測會經常停電，影響經濟效益，而過少地 檢測又可能造成污閃放電，造成停電事故，進而影響人民生活和企業生產。
[0003] 目前采用的人工污穢檢測手段普遍存在著設備復雜、操作流程繁瑣、檢測精度有 待提1?的問題。
【發明內容】
[0004] 針對以上問題，本發明提出了一種絕緣子污穢檢測方法及裝置。
[0005] -種絕緣子污穢檢測方法，包括：
[0006] 步驟1、建立天線溫度TA、環境溫度Te、大氣濕度R H、等值鹽密度ESDD和等值灰密度 NSDD之間的關系式；
[0007] 步驟2、通過實際測量得到N組不同環境溫度Τε、大氣濕度RH、等值鹽密度E SDD和等 值灰密度NSDD的環境條件下的數據組成矩陣A，并將在矩陣A對應不同測量條件下測量得到 的天線溫度矩陣T A作為優化時的訓練樣本，來確定步驟1中建立的關系式的最優參數值；
[0008] 步驟3、用微波輻射計測量得到絕緣子污穢的天線溫度Ta，用溫度計測得環境溫度 Te(l，用濕度計測量大氣濕度RH(I，將T&和RH(I測量值組成一個四維向量，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]代入關系式，計算實測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,用以衡量計算迭代是否能結束；
[0010] 步驟5、初步迭代：取迭代步長為η i，ESDD的取值從其取值范圍的下限開始，NSDD的 取值從其取值范圍的下限開始按步長增加，最大不超過取值范圍的上限，N SDD每增加一步步 長計算一次誤差S = (TA-Ta)2,當NSDD的取值為其取值范圍的上限時，E SDD增加一步步長， NSDD的取值重新從其取值范圍的下限開始按步長增加，直到ESDD的取值為取值范圍的上限； 即E SDD和NSDD進行以迭代步長為1的雙循環增長；當誤差δ = (TA-Ta)2達到最小時，初步 迭代結束，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：再取迭代步長為η2 = η i/10進行精確計算，迭代次數為10次； 用初步迭代的結果ESDD1和NSDD1進行按步長為h進行增減，尋找更優的等值鹽密度和等值 灰密度，每迭代一次計算誤差S = (TA_Ta)2,當誤差達到最小時，就得到了最終結果的等值 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 間的關系式為：
[0013]
【權利要求】
1. 一種絕緣子污穢檢測方法，其特征在于，包括： 步驟1、建立天線溫度Ta、環境溫度I；、大氣濕度rh、等值鹽密度esdd和等值灰密度n sdd之間的關系式； 步驟2、通過實際測量得到N組不同環境溫度I；、大氣濕度&、等值鹽密度ESDD和等值灰 密度NSDD的環境條件下的數據組成矩陣A，并將在矩陣A對應不同測量條件下測量得到的天 線溫度矩陣TA作為優化時的訓練樣本，來確定步驟1中建立的關系式的最優參數值； 步驟3、用微波輻射計測量得到絕緣子污穢的天線溫度Ta，用溫度計測得環境溫度T&， 用濕度計測量大氣濕度RH(I，將Te(^PRH(l測量值組成一個四維向量，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]代入關系式，計算實測天線溫度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,用以衡量計算迭代是否能結束； 步驟5、初步迭代：取迭代步長為的取值從其取值范圍的下限開始，NSDD的取值 從其取值范圍的下限開始按步長增加，最大不超過取值范圍的上限，NSDD每增加一步步長計 算一次誤差S = (TA-Ta)2，iNSI)D的取值為其取值范圍的上限時，E SDD增加一步步長，NSDD的 取值重新從其取值范圍的下限開始按步長增加，直到Esdd的取值為取值范圍的上限；即Esdd和Nsdd進行以迭代步長為1的雙循環增長；當誤差S = (TA-Ta)2達到最小時，初步迭代結 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：再取迭代步長為n2= L/10進行精確計算，迭代次數為10次；用 初步迭代的結果esdd1和nsdd1進行按步長為n2進行增減，尋找更優的等值鹽密度和等值灰 密度，每迭代一次計算誤差s = (TA-Ta)2,當誤差達到最小時，就得到了最終結果的等值鹽 密度esdd和等值灰密度nsdd。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述天線溫度Ta、環境溫度Te、大氣濕度 RH、等值鹽密度ESDD和等值灰密度NSDD之間的關系式為：
其中，x= [Te，RH，ESDD，NSDD]為一個四維變量，N為實際測量得到不同環境溫度T e、大氣 濕度RH、等值鹽密度ESDD和等值灰密度NSDD的環境條件下的四維輸入樣本向量A (i)的個數， 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為核函數參數，b為偏差量。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中關系式的建立方法為： 設數據樣本集{A(i)，TA(i)}，i = 1，2-N ;其中A(i) e #是11 = 4時不同環境溫度Te、 大氣濕度Rh、等值鹽密度Esdd和等值灰密度Nsdd的環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是實數集；通過一個非線性變換供U(Z')） 將樣本集從原空間映射到高維特征空間F，在F空間構造函數表達式：
其中，《為權矢量，b為偏差量，A(i)為第i組的四維輸入樣本向量； 基于結構風險最小化原則，引入誤差變量I，懲罰系數^ L為第i組的四維輸入樣本 向量的誤差變量，定義目標優化函數，即取函數最小值：
此優化問題需滿足約束條件：
直接求解式（4)的問題極其困難，將優化問題轉化到其對偶空間中，引入拉格朗日函 數，令：
a為拉格朗日乘子，對式（5)各參數求偏微分并令其等于0求極值進行參數優化，即建 立下列方程組：
解方程組（6)，并將參數《和I消除掉后得函數推廣表達式：
由于核函數K(x，Xi)取徑向基函數時，具有優秀的局部逼近性，因此取核函數表達式 為：
〇 2為核函數參數。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中關系式的最優參數值確定方 法為：將實際測量得到的N組不同[Te，RH，ESDD，NSDD]環境條件下的數據組成矩陣A，并將在 矩陣A對應不同測量條件下測量得到的天線溫度矩陣TA，作為優化時的訓練樣本； 初始化一群隨機粒子，通過多次迭代搜索最優解；在每一次迭代中，粒子通過跟蹤2個 極值來更新自己，個體極值Pbest和全局極值gbest ;Pbest是一個粒子曾經經過的最優位置， gbest是個體粒子群中所有粒子曾經經過的最優位置中最優的一個；粒子根據式（11)來更新 自己的速度和位置：
其中：W是動量系數，V為粒子的速度，S為當前粒子的位置，RandO是介于0-1之間的 隨機數是學習因子，通常q和C2均取1. 5 ; 采用粒子群優化算法，優化后得到的懲罰系數Y、核函數參數〇 2 ;根據式（1)及矩陣 A、TA對應的訓練樣本計算出偏差量b，樣本向量對應的拉格朗日乘子。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述環境溫度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. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述N = 24,矩陣A以及對應條件下測量 得到的天線溫度矩陣TA分別為：
最終確定的最優參數值分別為：懲罰系數Y = 1000,核函數參數〇2 = 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. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在微波輻射計的工作波段為 35±lGHz。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述初步迭代中的迭代步長1 = 0.01， n2 = 〇? 〇〇1。
9. 一種基于絕緣子污穢檢測方法的裝置，其特征在于，包括：微波輻射計、溫度傳感 器、濕度傳感器、中央處理器、存儲器、顯示屏、操作按鍵、電池、信號線、電源線； 其中，該裝置以中央處理器為核心，中央處理器通過信號線分別與微波輻射計、溫度傳 感器、濕度傳感器、存儲器、顯示屏、操作按鍵相連；電池通過電源線分別和微波輻射計、溫 度傳感器、濕度傳感器、中央處理器、存儲器、顯示屏、操作按鍵相連； 微波輻射計將檢測到的天線溫度傳入到中央處理器中； 溫度傳感器將檢測到的環境溫度傳入到中央處理器中； 濕度傳感器將檢測到的大氣濕度傳入到中央處理器中； 存儲器中存儲了所述天線溫度TA、環境溫度I；、大氣濕度RH、等值鹽密度ESDD和等值灰 密度NSDD之間的關系式，以及初步迭代、精確迭代的算法； 中央處理器負責接收數據、運行算法、輸出結果； 顯示屏顯示檢測到的天線溫度TA、環境溫度T6、大氣濕度RH，以及中央處理器計算得到 的等值鹽密度ESDD和等值灰密度NSDD ; 操作按鍵負責該裝置的開啟、關閉，參數設置，檢測界面操作的功能； 電池負責為其他各個部件提供電源。
【文檔編號】G01D21/02GK104280072SQ201410564068
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】高強, 劉麗沙, 余萍 申請人:華北電力大學（保定）
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
