基于可见光图像的铁路接触网绝缘子等值灰密检测方法研究
发布时间：2022-01-06 10:48
受地域气候、环境恶化及铁路运输工况等多种外界因素影响,铁路接触网绝缘子的自然积污情况不容忽视,过多的绝缘子积污将会在特定环境条件下引发“污闪”事件,严重时破坏接触网电路的正常运转,造成难以估量的经济损失。在现有的各种应用于绝缘子维护工作的技术方案或产品中,带电水冲洗车因其操作简单、清洁效果好、工作成本低等独特优越性能而受到重视并被多个铁路局应用。然而目前的带电水冲洗车过分依赖人工操作,存在工作效率低下、检测精度不足以及高电压工况下安全性不足等弊端。随着各领域科学技术的不断发展与应用,对于铁路电网系统的安全要求也不断提高,水冲洗车的自动化转型迫在眉睫。为了实现自动化水冲洗工作,绝缘子污秽度的在线检测是必不可少的。在现有的相关研究中,多数研究着力于提高检测精度,缺乏对实际应用的考虑,多数检测方法均不能在“污闪”事故发生前得到结果。等值盐密与等值灰密是目前最为权威的污秽度描述方法,等值盐密检测方法精度高却难以实现在线检测,而等值灰密方法虽然检测精度略低,但因其高实用性而受到青睐,且由于等值灰密方法的关注点在于绝缘子表面的可见污秽物,与当下快速发展的图像处理技术可以很好地结合。鉴于此,提出一种...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
绝缘子发生“污闪”在诸如晴天等空气湿度相对较低的环境条件下，干燥污秽层的绝缘性能较好；在
西南交通大学硕士研究生学位论文第2页大，干燥带的尺寸会在电弧的作用下扩大，造成爬电现象，严重时形成闪络，甚至有可能造成整个供电系统的临时崩溃。对于某些材料的绝缘子，当积污状况过于严重时，即使并未处在潮湿环境中，也会因材料表面过热而造成其外绝缘性能的下降。对于因绝缘子表面污秽所导致的电弧闪络现象，统称为“污闪”[1-2]，绝缘子发生污闪时如图1-1。1.1.2绝缘子污闪的危害随着我国社会经济的不断进步，各行各业处于高速发展姿态，工农业的废弃物排放愈加难以控制，空气中污染物的种类和密度也随之不断增加，恶化的自然环境在一定程度上造成绝缘子表面积污速度的增加，因此污闪事故发生的概率也在不断升高。例如，2011年3月21日，新疆电网因绝缘子污闪导致了严重的供电事故，造成了难以估算的经济损失[3]。与普通电网系统相比，铁路接触网工作环境更加特殊，接触网中绝缘子的受污染程度往往比普通电网更加严重[4]。同时，部分铁路运输线路受到所处地域的自然气候及运输工作特殊性的影响，绝缘子积污速度通常处于较高水平，如北方降雨量较少的地区、运煤铁路线路等。例如，2006年1月份，由于华北地区突发多日浓雾天气，朔黄铁路肃黄段大面积接触网绝缘子发生污闪，直接导致接触网临时崩溃，致使大部分列车运行晚点[5]；2014年2月22日，由于持续多日的雾霾，迁曹线部分绝缘子发生污闪，跳闸断电时长超过一个小时[6]。电气化铁路有70%左右的事故发生源自接触网绝缘子的污闪，而接触网中接近半数的安全维护工作的实际内容是人工擦拭瓷瓶，如图1-2。铁路接触网发生的每一次停电事故基本都是由接触网绝缘子的污闪事件直接或间接导致的[7]。图1-2人工擦拭绝缘子
西南交通大学硕士研究生学位论文第4页治方法。而带电水冲洗属于直接清扫方法中的带电清扫工作，其操作简单、工作效率高、无需停电，发展前景良好。1.1.4绝缘子水冲洗技术为了去除绝缘子表面污秽物，防止污闪发生，必须对污秽绝缘子进行清洁维护操作，绝缘子带电水冲洗因其独特优点而在该领域被广泛应用。西南交通大学针对铁路接触网绝缘子的清洁维护问题，研发了一套牵引式带电水冲洗设备，文中简称水冲洗车，目前被多个铁路局使用，工作效果良好，如图1-3为水冲洗工作现场图。图1-3水冲洗车工作现场图不同于普通电网巡检，水冲洗车作业于铁路沿线接触网，前后共安装四个水炮，可以进行各个角度的冲洗工作，因接触网绝缘子安装位置普遍较高，观测角度均为自下而上，在水冲洗车沿轨道行驶过程中，实时检测接触网中的绝缘子并操控水炮瞄准目标进行冲洗，其中水炮的最大冲洗距离约为25m。到目前为止，水冲洗车的所有水冲洗维护工作均依赖人工操作，这要求操作人员必须具备长期工作所积累的技术经验，对不同路段的接触网绝缘子制订周期性的维护计划，定期巡检绝缘子的污秽状况，并展开针对性的维护工作。然而，接触网中的服役绝缘子数量种类众多、安装分布广，导致污秽情况各异，人工观察法不但劳动强度过大，而且工作效率与可靠性较低，容易导致误冲洗、漏冲洗等情况，操作人员的人工瞄准精度不足也会造成水资源浪费，人工带电作业也存在一定的安全隐患。实现自动化水冲洗可以极大程度上替代传统的人工操作，理论上具有更高的准确性与可靠性。为了能够实现自动化、智能化的水冲洗工作，迫切需要一种具备简单、
【参考文献】：
期刊论文
[1]电气化铁路接触网绝缘子污闪预警检测技术综述[J]. 孙忠国,张文轩,王卫东. 中国铁路. 2016(10)
[2]基于近义词自适应软分配和卡方模型的图像目标分类方法[J]. 赵永威,周苑,李弼程,柯圣财. 电子学报. 2016(09)
[3]一种基于多特征的绝缘子识别方法[J]. 于兰英,姚波,吴文海,刘桓龙,谭万秋. 电瓷避雷器. 2016(03)
[4]基于紫外图像的接触网棒瓷绝缘子污秽状态检测[J]. 艾建勇,金立军. 电工技术学报. 2016(10)
[5]基于多光源图像的接触网外绝缘健康状态评估[J]. 金立军,艾建勇,段伟. 高电压技术. 2016(11)
[6]浅谈接触网绝缘子防污闪治理[J]. 张金胜. 电气化铁道. 2016(01)
[7]基于紫外成像技术的接触网绝缘子污秽状态检测[J]. 金立军,姜浩然,杨帆,段伟. 高电压技术. 2015(11)
[8]基于彩色可见光图像的绝缘子污秽等级判别[J]. 田治仁,金立军. 电工电能新技术. 2015(09)
[9]铁道供电高压污秽绝缘子泄漏电流在线检测系统研究[J]. 李华柏,张莹. 高压电器. 2015(06)
[10]电气化铁路27.5kV绝缘子污秽状态在线监测系统研究[J]. 蒋渊博. 高速铁路技术. 2015(01)
博士论文
[1]异常检测方法及其关键技术研究[D]. 陈斌.南京航空航天大学 2013
[2]硅橡胶复合绝缘子憎水性与污闪特性研究[D]. 赵林杰.华北电力大学（北京） 2008
硕士论文
[1]基于图像信息和改进SVDD的绝缘子污秽度异常检测方法研究[D]. 党帅涛.西南交通大学 2018
[2]基于视觉词包模型的扣件检测算法研究[D]. 李爽.西南交通大学 2018
[3]基于双目视觉的接触网绝缘子识别定位[D]. 林文文.西南交通大学 2017
[4]基于视觉词包模型目标检测算法研究[D]. 张峰源.燕山大学 2014
[5]基于颜色特征的图像检索技术研究[D]. 余芳.中国石油大学 2007
本文编号：3572312
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
绝缘子发生“污闪”在诸如晴天等空气湿度相对较低的环境条件下，干燥污秽层的绝缘性能较好；在
西南交通大学硕士研究生学位论文第2页大，干燥带的尺寸会在电弧的作用下扩大，造成爬电现象，严重时形成闪络，甚至有可能造成整个供电系统的临时崩溃。对于某些材料的绝缘子，当积污状况过于严重时，即使并未处在潮湿环境中，也会因材料表面过热而造成其外绝缘性能的下降。对于因绝缘子表面污秽所导致的电弧闪络现象，统称为“污闪”[1-2]，绝缘子发生污闪时如图1-1。1.1.2绝缘子污闪的危害随着我国社会经济的不断进步，各行各业处于高速发展姿态，工农业的废弃物排放愈加难以控制，空气中污染物的种类和密度也随之不断增加，恶化的自然环境在一定程度上造成绝缘子表面积污速度的增加，因此污闪事故发生的概率也在不断升高。例如，2011年3月21日，新疆电网因绝缘子污闪导致了严重的供电事故，造成了难以估算的经济损失[3]。与普通电网系统相比，铁路接触网工作环境更加特殊，接触网中绝缘子的受污染程度往往比普通电网更加严重[4]。同时，部分铁路运输线路受到所处地域的自然气候及运输工作特殊性的影响，绝缘子积污速度通常处于较高水平，如北方降雨量较少的地区、运煤铁路线路等。例如，2006年1月份，由于华北地区突发多日浓雾天气，朔黄铁路肃黄段大面积接触网绝缘子发生污闪，直接导致接触网临时崩溃，致使大部分列车运行晚点[5]；2014年2月22日，由于持续多日的雾霾，迁曹线部分绝缘子发生污闪，跳闸断电时长超过一个小时[6]。电气化铁路有70%左右的事故发生源自接触网绝缘子的污闪，而接触网中接近半数的安全维护工作的实际内容是人工擦拭瓷瓶，如图1-2。铁路接触网发生的每一次停电事故基本都是由接触网绝缘子的污闪事件直接或间接导致的[7]。图1-2人工擦拭绝缘子
西南交通大学硕士研究生学位论文第4页治方法。而带电水冲洗属于直接清扫方法中的带电清扫工作，其操作简单、工作效率高、无需停电，发展前景良好。1.1.4绝缘子水冲洗技术为了去除绝缘子表面污秽物，防止污闪发生，必须对污秽绝缘子进行清洁维护操作，绝缘子带电水冲洗因其独特优点而在该领域被广泛应用。西南交通大学针对铁路接触网绝缘子的清洁维护问题，研发了一套牵引式带电水冲洗设备，文中简称水冲洗车，目前被多个铁路局使用，工作效果良好，如图1-3为水冲洗工作现场图。图1-3水冲洗车工作现场图不同于普通电网巡检，水冲洗车作业于铁路沿线接触网，前后共安装四个水炮，可以进行各个角度的冲洗工作，因接触网绝缘子安装位置普遍较高，观测角度均为自下而上，在水冲洗车沿轨道行驶过程中，实时检测接触网中的绝缘子并操控水炮瞄准目标进行冲洗，其中水炮的最大冲洗距离约为25m。到目前为止，水冲洗车的所有水冲洗维护工作均依赖人工操作，这要求操作人员必须具备长期工作所积累的技术经验，对不同路段的接触网绝缘子制订周期性的维护计划，定期巡检绝缘子的污秽状况，并展开针对性的维护工作。然而，接触网中的服役绝缘子数量种类众多、安装分布广，导致污秽情况各异，人工观察法不但劳动强度过大，而且工作效率与可靠性较低，容易导致误冲洗、漏冲洗等情况，操作人员的人工瞄准精度不足也会造成水资源浪费，人工带电作业也存在一定的安全隐患。实现自动化水冲洗可以极大程度上替代传统的人工操作，理论上具有更高的准确性与可靠性。为了能够实现自动化、智能化的水冲洗工作，迫切需要一种具备简单、
【参考文献】：
期刊论文
[1]电气化铁路接触网绝缘子污闪预警检测技术综述[J]. 孙忠国,张文轩,王卫东. 中国铁路. 2016(10)
[2]基于近义词自适应软分配和卡方模型的图像目标分类方法[J]. 赵永威,周苑,李弼程,柯圣财. 电子学报. 2016(09)
[3]一种基于多特征的绝缘子识别方法[J]. 于兰英,姚波,吴文海,刘桓龙,谭万秋. 电瓷避雷器. 2016(03)
[4]基于紫外图像的接触网棒瓷绝缘子污秽状态检测[J]. 艾建勇,金立军. 电工技术学报. 2016(10)
[5]基于多光源图像的接触网外绝缘健康状态评估[J]. 金立军,艾建勇,段伟. 高电压技术. 2016(11)
[6]浅谈接触网绝缘子防污闪治理[J]. 张金胜. 电气化铁道. 2016(01)
[7]基于紫外成像技术的接触网绝缘子污秽状态检测[J]. 金立军,姜浩然,杨帆,段伟. 高电压技术. 2015(11)
[8]基于彩色可见光图像的绝缘子污秽等级判别[J]. 田治仁,金立军. 电工电能新技术. 2015(09)
[9]铁道供电高压污秽绝缘子泄漏电流在线检测系统研究[J]. 李华柏,张莹. 高压电器. 2015(06)
[10]电气化铁路27.5kV绝缘子污秽状态在线监测系统研究[J]. 蒋渊博. 高速铁路技术. 2015(01)
博士论文
[1]异常检测方法及其关键技术研究[D]. 陈斌.南京航空航天大学 2013
[2]硅橡胶复合绝缘子憎水性与污闪特性研究[D]. 赵林杰.华北电力大学（北京） 2008
硕士论文
[1]基于图像信息和改进SVDD的绝缘子污秽度异常检测方法研究[D]. 党帅涛.西南交通大学 2018
[2]基于视觉词包模型的扣件检测算法研究[D]. 李爽.西南交通大学 2018
[3]基于双目视觉的接触网绝缘子识别定位[D]. 林文文.西南交通大学 2017
[4]基于视觉词包模型目标检测算法研究[D]. 张峰源.燕山大学 2014
[5]基于颜色特征的图像检索技术研究[D]. 余芳.中国石油大学 2007
本文编号：3572312
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