“無人機+光譜圖像分析”安全高效檢測絕緣子污穢.pdf

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1、國網青海省電力公司超高壓公司匯報人：趙云龍基于多光譜圖像分析的輸電線路絕緣子污穢等級檢測技術CONTENTS背景介紹01創新點與核心技術02現場應用展示03目標市場前景04背景介紹01Company Overview10背景介紹中國能源大數據報告（2022）01發電量超8.5萬億千瓦時可再生能源發電量占全社會用電量的比重47.3%累計發電裝機容量23.7億千瓦用電負荷和電源時空分布不均衡背景介紹01線路巡檢工作量巨大電力能源輸送管道:電源電力網絡負荷中心電力設備電力設備項目 數據線路數量36條累計長度4.5萬公里累計輸送電量超2.8萬億千瓦時絕緣子超2億片大跨度、長距離大數量、高負荷高效率、高

2、精度背景介紹01圖示絕緣子類設備污穢閃絡絕緣子作為電力系統輸電線路中使用最廣泛的電氣絕緣設備，承擔著導線與桿塔之間、導線與站內架構之間的機械支撐和電氣絕緣。絕緣子的可靠運行是輸電線路安全運行的重要保障對于絕緣子來說，外絕緣污閃問題是電力系統常見的安全隱患。據數據統計污閃事故次數低于雷電閃絡事故，但由于短期內缺陷無法消除引發自動重合閘失敗，造成損失更是遠高于雷電閃絡事故背景介紹01圖示絕緣子污穢狀態傳統檢測方法污穢程度檢測等值鹽密法表面污層電導率法污閃電壓梯度法最大泄漏電流法電流脈沖計數法耗時長效率低破壞性難以普測缺乏分布信息多人配合作業登高作業風險程序繁雜，耗時長背景介紹01基于多光譜絕緣子污

3、穢狀態檢測方法不同污穢表面光譜反射關聯關系絕緣子污穢狀態多光譜檢測系統光譜成像技術創新點與核心技術02Innovation Points and Core Technologies20創新點與核心技術02高光譜成像系統根據研究內容需求，開展多環境多因素的絕緣子污穢狀態檢測人工實驗平臺搭建，具體包括高光譜成像系統搭建、環境因素校準系統搭建等。以浸污法為主要染污方法，分別制作了不同污穢等級（a,b,c,d,e）下玻璃、硅橡膠、瓷三種基底材料下的污穢樣品輸電線路絕緣子污穢檢測技術人工實驗平臺項目 數據鹵素光源100W（可調）光源入射角45（可調）檢測反射角0（可調）成像距離1.3m校準板反射率99.

4、9%相對濕度可調節0-100%人工染污樣品環境因素校準系統自然積污樣品創新點與核心技術02入射光源在空氣-污穢層-基底材料的混合介質層中發生多次折反射，形成反射光譜指紋，以光譜指紋為基礎，結合特征提取方法構建污穢狀態智能診斷模型，從而形成像素級光譜分析和污穢檢測結果可視化輸電線路絕緣子污穢檢測技術反射光譜圖像光線與污穢層多次折反射光譜成像系統光譜圖像三維數據立方光譜指紋玻璃絕緣子反射率光譜復合絕緣子反射率光譜陶瓷絕緣子反射率光譜創新點與核心技術02在掌握了不同污穢程度下絕緣子反射率光譜曲線特征的基礎上，進一步地通過光譜和圖像分析引入特征提取和污穢等級分類建模方法，即可實現絕緣子污穢程度的識別和

5、可視化重構輸電線路絕緣子污穢檢測技術基于反射光譜特性的污穢狀態診斷模型污穢狀態診斷模型構建過程目標檢測數據采集預處理分類模型特征提取可視化分類模型分類精度%MSC-SPA-LD1.2980MSC-SPA-QD1.4029MSC-SPA-QSVM6.3538MSC-SPA-LSVM6.3263MSC-SPA-KNN1.4617模型訓練時間/s97.595.092.592.592.5創新點與核心技術02多光譜成像技術，可提供具有3至20個非連續波段的圖像數據和光譜數據。與高光譜成像技術相比波段數量較少，具有成本低、數據量小、成像質量高等優勢，更適合搭載于移動平臺輸電線路絕緣子污穢檢測技術多光譜成像

6、技術選擇輪轉式多光譜相機成像質量高成像重疊度高需要機械輪轉機載穩定性差多通道多光譜相機成像質量高成像重疊度一般不需要機械輪轉機載穩定性高分光式多光譜相機成像質量差成像重疊度高不需要機械輪轉機載穩定性高創新點與核心技術02波段通道選擇：六通道（450nm，555nm，660nm，720nm，750nm，840nm）輸電線路絕緣子污穢檢測技術多光譜相機選型樣機實拍圖圖示相機控制軟件頁面相機硬件結構示意圖1.相機狀態浮窗2.系統狀態欄3.預覽視頻4.自動灰板拍攝按鈕5.相機設置6.定時觸發模式7.單次拍照8.回放按鍵9.無人機飛行狀態欄創新點與核心技術02圖像配準模型基于級聯深度神經網絡進行構建，針

7、對輸電線路絕緣子多源光譜圖像設計，快捷融合不同波段的光譜數據輸電線路絕緣子污穢檢測技術絕緣子多源光譜圖像配準模型圖像配準模型結構圖配準效果展示圖目標定位模塊結構圖特征匹配模塊結構圖創新點與核心技術02將絕緣狀態可視化模型進行軟件封裝，使外絕緣狀態的評估過程更加高效、簡便。輸電線路絕緣子污穢檢測技術絕緣子狀態評估系統開發絕緣子狀態評估軟件頁面1、導入灰板圖像2、導入原始圖像3、圖像自動配準4、圖像手動配準5、絕緣子區域勾選6、絕緣子污穢狀態可視化報告生成絕緣子污穢狀態可視化報告示例創新點與核心技術02論文與專利情況研究內容發表SCI、EI、卓越期刊論文相關論文11篇申請發明專利6項授權實用新型專

8、利3項現場應用展示03Live Application Demonstration30現場應用展示03青海省電力有限公司應用地點：國網青海省超高壓公司實施對象：2022年3月，西寧、海東、海北330kV和750kV高壓線路，2人，15天采集完并檢測280基桿塔的模擬絕緣子污穢等級實施項目：輸電線路絕緣子表面污穢等級檢測現場應用展示03青海省電力有限公司應用地點：國網青海省超高壓公司實施對象：2023年4月，格爾木、德令哈330kV和750kV高壓線路絕緣子，2人，20天采集并檢測375基桿塔模擬絕緣子污穢等級實施項目：輸電線路絕緣子表面污穢等級檢測現場實拍圖污穢狀態評估結果絕緣子污穢狀態高效巡

9、檢并預警污閃事故a級b級c級d級e級目標市場前景04Target Market Outlook40目標市場前景04行業需求設備可靠性要求高人工巡檢安全需求絕緣子量多、巡檢覆蓋范圍小故障早期檢測能力弱可以大幅度提高絕緣子污穢檢測效率；（2）通過輸電線路絕緣子污穢狀態的檢測和收集統計，實現輸電線路污穢狀態的開展統計分析，為輸電線路污穢等級區域劃分提供參考及佐證材料；（3）實現輸電線路絕緣子污穢狀態由點到線再到面的更完整更全面的系統分析，滿足管理人員對信息匯總、綜合管控及大數據分析的需求。優勢定位大幅度提高絕緣子污穢檢測效率絕緣子污穢狀態統計分析，為輸電線路污穢等級區域劃分提供參考及佐證材料更完整的

10、絕緣子污穢狀態系統分析，滿足信息匯總、綜合管控及大數據分析的需求目標市場前景04目標用戶輸電絕緣子類設備污穢缺陷嚴重，高效率巡檢需求大系統優勢01檢測過程高效準確本設備代替了人工巡檢，提高了巡檢效率和安全性，高準確度的檢測結果為設備狀態評估提供依據02診斷結果可視直觀本設備實現了診斷結果可視化，提供了缺陷分布信息，為制定更智能科學的檢修計劃提供參考03應用方式靈活智能本設備可根據應用場景和檢測對象，與工業無人機、智能機器人、無人值守定點監控等平臺融合，具有靈活智能的應用方式變電目前正在試點，逐步向變電拓展目標市場前景04市場前景電力建設規模增長迅猛電力設備檢測需求量大，前景廣闊伴隨著投資和智能改造規模強勁增長謝 謝