一种绝缘子污秽检测方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明属于电力绝缘设备检测【技术领域】，尤其涉及一种绝缘子污秽检测方法及装置，方法包括：建立天线温度、环境温度、大气湿度、等值盐密度、等值灰密度之间的关系式；检测天线温度、环境温度、大气湿度，并带入关系式中；等值盐密度和等值灰密度进行以迭代步长为η1的双循环增长，计算天线温度与公式迭代输出的天线温度的最小均方差；再以迭代步长为η1/10进行精确双循环迭代，当误差达到最小时，就得到了最终结果的等值盐密度和等值灰密度。装置包括：微波辐射计、温度传感器、湿度传感器、中央处理器、存储器、显示屏、操作按键、电池、信号线、电源线。本发明能在线非接触测量绝缘子污秽程度，具有精度高、检测快速、使用便捷等优点。
【专利说明】一种绝缘子污秽检测方法及装置

【技术领域】
[0001] 本发明属于电力绝缘设备检测【技术领域】，尤其涉及一种绝缘子污秽检测方法及装 置。

【背景技术】
[0002] 在电力系统中，通过检测工作绝缘子的污秽来判断绝缘子的污秽等级，以便确定 污秽清扫时间，并合理安排停电检修，及时准确地确定绝缘子污秽状态对减少污闪放电的 影响有较大的帮助作用。过多地进行绝缘子污秽检测会经常停电，影响经济效益，而过少地 检测又可能造成污闪放电，造成停电事故，进而影响人民生活和企业生产。
[0003] 目前采用的人工污秽检测手段普遍存在着设备复杂、操作流程繁琐、检测精度有 待提1?的问题。


【发明内容】

[0004] 针对以上问题，本发明提出了一种绝缘子污秽检测方法及装置。
[0005] -种绝缘子污秽检测方法，包括：
[0006] 步骤1、建立天线温度TA、环境温度Te、大气湿度R H、等值盐密度ESDD和等值灰密度 NSDD之间的关系式；
[0007] 步骤2、通过实际测量得到N组不同环境温度Τε、大气湿度RH、等值盐密度E SDD和等 值灰密度NSDD的环境条件下的数据组成矩阵A，并将在矩阵A对应不同测量条件下测量得到 的天线温度矩阵T A作为优化时的训练样本，来确定步骤1中建立的关系式的最优参数值；
[0008] 步骤3、用微波辐射计测量得到绝缘子污秽的天线温度Ta，用温度计测得环境温度 Te(l，用湿度计测量大气湿度RH(I，将T&和RH(I测量值组成一个四维向量，即初始值 X(l = [Te(l， Rh0,0,0];
[0009] 步骤4、把初始值X(l = [Te(l，RH(I，0,0]代入关系式，计算实测天线温度八与公式迭 代输出的天线温度1\的最小均方差为δ = (TA-Ta)2,用以衡量计算迭代是否能结束；
[0010] 步骤5、初步迭代：取迭代步长为η i，ESDD的取值从其取值范围的下限开始，NSDD的 取值从其取值范围的下限开始按步长增加，最大不超过取值范围的上限，N SDD每增加一步步 长计算一次误差S = (TA-Ta)2,当NSDD的取值为其取值范围的上限时，E SDD增加一步步长， NSDD的取值重新从其取值范围的下限开始按步长增加，直到ESDD的取值为取值范围的上限； 即E SDD和NSDD进行以迭代步长为1的双循环增长；当误差δ = (TA-Ta)2达到最小时，初步 迭代结束，得出初步的等值盐密度E SDD1和等值灰密度值NSDD1 ;
[0011] 步骤6、精确迭代：再取迭代步长为η2 = η i/10进行精确计算，迭代次数为10次； 用初步迭代的结果ESDD1和NSDD1进行按步长为h进行增减，寻找更优的等值盐密度和等值 灰密度，每迭代一次计算误差S = (TA_Ta)2,当误差达到最小时，就得到了最终结果的等值 盐密度e sdd和等值灰密度nsdd。
[0012] 所述天线温度TA、环境温度?；、大气湿度RH、等值盐密度E SDD和等值灰密度NSDD之 间的关系式为：
[0013]

【权利要求】
1. 一种绝缘子污秽检测方法，其特征在于，包括： 步骤1、建立天线温度Ta、环境温度I；、大气湿度rh、等值盐密度esdd和等值灰密度n sdd之间的关系式； 步骤2、通过实际测量得到N组不同环境温度I；、大气湿度&、等值盐密度ESDD和等值灰 密度NSDD的环境条件下的数据组成矩阵A，并将在矩阵A对应不同测量条件下测量得到的天 线温度矩阵TA作为优化时的训练样本，来确定步骤1中建立的关系式的最优参数值； 步骤3、用微波辐射计测量得到绝缘子污秽的天线温度Ta，用温度计测得环境温度T&， 用湿度计测量大气湿度RH(I，将Te(^PRH(l测量值组成一个四维向量，即初始值 X(l = [Te(l，RH(l， 〇,〇]； 步骤4、把初始值X(l = [1^，RH(I，0,0]代入关系式，计算实测天线温度Ta与公式迭代输 出的天线温度1\的最小均方差为S = (TA-Ta)2,用以衡量计算迭代是否能结束； 步骤5、初步迭代：取迭代步长为的取值从其取值范围的下限开始，NSDD的取值 从其取值范围的下限开始按步长增加，最大不超过取值范围的上限，NSDD每增加一步步长计 算一次误差S = (TA-Ta)2，iNSI)D的取值为其取值范围的上限时，E SDD增加一步步长，NSDD的 取值重新从其取值范围的下限开始按步长增加，直到Esdd的取值为取值范围的上限；即Esdd和Nsdd进行以迭代步长为1的双循环增长；当误差S = (TA-Ta)2达到最小时，初步迭代结 束，得出初步的等值盐密度ESDD1和等值灰密度值NSDD1 ; 步骤6、精确迭代：再取迭代步长为n2= L/10进行精确计算，迭代次数为10次；用 初步迭代的结果esdd1和nsdd1进行按步长为n2进行增减，寻找更优的等值盐密度和等值灰 密度，每迭代一次计算误差s = (TA-Ta)2,当误差达到最小时，就得到了最终结果的等值盐 密度esdd和等值灰密度nsdd。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线温度Ta、环境温度Te、大气湿度 RH、等值盐密度ESDD和等值灰密度NSDD之间的关系式为：
其中，x= [Te，RH，ESDD，NSDD]为一个四维变量，N为实际测量得到不同环境温度T e、大气 湿度RH、等值盐密度ESDD和等值灰密度NSDD的环境条件下的四维输入样本向量A (i)的个数， i = 1，2-N，a i为第i组的四维输入样本向量的拉格朗日乘子，A⑴为第i组的四维输入 样本向量，〇 2为核函数参数，b为偏差量。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中关系式的建立方法为： 设数据样本集{A(i)，TA(i)}，i = 1，2-N ;其中A(i) e #是11 = 4时不同环境温度Te、 大气湿度Rh、等值盐密度Esdd和等值灰密度Nsdd的环境条件下的四维输入样本向量[T e，Rh， Esdd，Nsdd]，Tji) G R是一维输出向量即天线温度，R是实数集；通过一个非线性变换供U(Z')） 将样本集从原空间映射到高维特征空间F，在F空间构造函数表达式：
其中，《为权矢量，b为偏差量，A(i)为第i组的四维输入样本向量； 基于结构风险最小化原则，引入误差变量I，惩罚系数^ L为第i组的四维输入样本 向量的误差变量，定义目标优化函数，即取函数最小值：
此优化问题需满足约束条件：
直接求解式（4)的问题极其困难，将优化问题转化到其对偶空间中，引入拉格朗日函 数，令：
a为拉格朗日乘子，对式（5)各参数求偏微分并令其等于0求极值进行参数优化，即建 立下列方程组：
解方程组（6)，并将参数《和I消除掉后得函数推广表达式：
由于核函数K(x，Xi)取径向基函数时，具有优秀的局部逼近性，因此取核函数表达式 为：
〇 2为核函数参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中关系式的最优参数值确定方 法为：将实际测量得到的N组不同[Te，RH，ESDD，NSDD]环境条件下的数据组成矩阵A，并将在 矩阵A对应不同测量条件下测量得到的天线温度矩阵TA，作为优化时的训练样本； 初始化一群随机粒子，通过多次迭代搜索最优解；在每一次迭代中，粒子通过跟踪2个 极值来更新自己，个体极值Pbest和全局极值gbest ;Pbest是一个粒子曾经经过的最优位置， gbest是个体粒子群中所有粒子曾经经过的最优位置中最优的一个；粒子根据式（11)来更新 自己的速度和位置：
其中：W是动量系数，V为粒子的速度，S为当前粒子的位置，RandO是介于0-1之间的 随机数是学习因子，通常q和C2均取1. 5 ; 采用粒子群优化算法，优化后得到的惩罚系数Y、核函数参数〇 2 ;根据式（1)及矩阵 A、TA对应的训练样本计算出偏差量b，样本向量对应的拉格朗日乘子。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境温度I；、大气湿度RH、等值盐密 度ESDD和等值灰密度NSDD的取值范围分别为：Te = 10°C?40°C，RH = 10%?100%，ESDD = 0 ?0? 5mg/cm2, NSDD = 0 ?3. Omg/cm2。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N = 24,矩阵A以及对应条件下测量 得到的天线温度矩阵TA分别为：
最终确定的最优参数值分别为：惩罚系数Y = 1000,核函数参数〇2 = 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. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在微波辐射计的工作波段为 35±lGHz。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初步迭代中的迭代步长1 = 0.01， n2 = 〇? 〇〇1。
9. 一种基于绝缘子污秽检测方法的装置，其特征在于，包括：微波辐射计、温度传感 器、湿度传感器、中央处理器、存储器、显示屏、操作按键、电池、信号线、电源线； 其中，该装置以中央处理器为核心，中央处理器通过信号线分别与微波辐射计、温度传 感器、湿度传感器、存储器、显示屏、操作按键相连；电池通过电源线分别和微波辐射计、温 度传感器、湿度传感器、中央处理器、存储器、显示屏、操作按键相连； 微波辐射计将检测到的天线温度传入到中央处理器中； 温度传感器将检测到的环境温度传入到中央处理器中； 湿度传感器将检测到的大气湿度传入到中央处理器中； 存储器中存储了所述天线温度TA、环境温度I；、大气湿度RH、等值盐密度ESDD和等值灰 密度NSDD之间的关系式，以及初步迭代、精确迭代的算法； 中央处理器负责接收数据、运行算法、输出结果； 显示屏显示检测到的天线温度TA、环境温度T6、大气湿度RH，以及中央处理器计算得到 的等值盐密度ESDD和等值灰密度NSDD ; 操作按键负责该装置的开启、关闭，参数设置，检测界面操作的功能； 电池负责为其他各个部件提供电源。
【文档编号】G01D21/02GK104280072SQ201410564068
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】高强, 刘丽沙, 余萍 申请人:华北电力大学（保定）