当前位置： 绝缘体 >> 绝缘体介绍 >> 西南交大学者提出不同材质绝缘子表面污秽等
西南交通大学电气工程学院的张血琴、周志鹏、郭裕钧、杨坤、吴广宁，在年第7期《电工技术学报》上撰文，提出了适用于不同材质（陶瓷、玻璃和硅橡胶）绝缘子表面污秽等级的高光谱检测方法。研究结果表明：不同材质样本同一污秽等级下，高光谱谱线吸收峰、反射峰位置及变化趋势有明显差异；同一材质不同污秽等级谱线差异主要为幅值。检测模型对玻璃、陶瓷和硅橡胶样本的污秽等级检测准确率分别为98.3%、95.0%和91.7%，并利用人工积污试验对模型进行了验证，污秽等级检测准确率为83.3%，证明了该模型可有效实现不同材质绝缘子表面污秽等级的高光谱检测。
绝缘子作为支撑导线与线路杆塔和站内架构的绝缘器件，使用量巨大，主要有复合绝缘子、陶瓷绝缘子、玻璃绝缘子三大类。其长期暴露在空气中，容易积聚污秽。遇到潮湿天气，污层中的可溶盐溶于绝缘子表面的水膜，在表面形成导电通路，使其绝缘性能显著降低，在正常运行电压下可能发生污秽闪络，严重时可能引起电力系统运行故障，带来严重的经济损失。
为了预防污秽闪络，需对绝缘子表面污秽等级进行监测。目前，污秽等级评估方法主要有等值盐密（ESDD）法、泄漏电流（LC）法、表面污层电导率（SPLC）法等传统方法和非接触式的红外成像法、紫外成像法、可见光成像法等。
传统检测方法中的等值盐密法和表面电导率法需将线路绝缘子取下后进行离线测量；泄漏电流法虽然可用于在线监测，但受绝缘子结构材质、污秽程度、受潮情况等影响，难以直接建立测量结果和污秽程度间的关系。红外成像法和紫外成像法分别反映绝缘子的发热特征和放电特征，且易受到电磁等因素的干扰；可见光成像包含波段信息较少，无法直接对绝缘子表面污秽进行评定。
高光谱技术作为一种新型非接触检测技术，可在电磁波谱中的紫外至中红外区域的数十、数百个连续细密的光谱波段处对目标区域进行成像，具有较高的光谱分辨率，可以获得多个细密波段处的光谱反射率，构成近似连续的光谱曲线，在获取待测物空间信息的同时又能获得比多光谱更加丰富的光谱数据信息，反映了物质对不同波长电磁波的吸收、反射特性，对实现绝缘子表面污秽检测具有很大的应用潜力。
在电力行业方面，科研人员主要运用高光谱技术进行了复合绝缘子的相关研究。相关研究初步证实了高光谱技术在绝缘子污秽检测方面的可行性，但该方法主要针对复合绝缘子，未考虑不同材质的影响。自然积污绝缘子表面未被污秽完全覆盖，包含绝缘子材质信息，而根据高光谱技术检测原理，玻璃、陶瓷、硅橡胶绝缘子材质之间的差异在高光谱谱线数据上会有所表现，无法通过同一模型对不同材质绝缘子进行污秽等级检测。对每一种材质样本测得的光谱分别建模，不仅需要大量光谱与测量值均已知的样本，而且建模成本高、耗时长、效率低。
西南交通大学电气工程学院的研究者通过高光谱技术采集不同材质绝缘片不同污秽等级的谱线数据，进行相关预处理后，以玻璃材质试验数据建立支持向量机主检测模型，并运用分段直接标准化（PDS）对主检测模型进行传递，实现同一检测模型下不同材质样本的污秽等级检测。
图1不同材质绝缘子污秽等级检测流程他们发现不同材质绝缘子在相同污秽等级情况下，高光谱谱线差异明显，表现在吸收峰、反射峰位置及变化趋势完全不同；同一种材质不同污秽等级情况下，谱线差异主要表现在幅值方面，污秽等级越高，谱线幅值越低。
图2人工积污绝缘子图3绝缘子表面污秽等级检测结果另外，基于玻璃绝缘样本标签集建立的SVM污秽等级检测模型，对玻璃样本检测集污秽等级的检测准确率为98.3%。PDS算法能够有效减小陶瓷、硅橡胶样本谱线与玻璃样本谱线之间的差异。实现模型传递后，模型对陶瓷样本检测集污秽等级划分准确率由25.0%提高到95.0%，对硅橡胶样本检测集污秽等级划分准确率由25.0%提高到91.7%。
研究者表示，该检测方法可对不同材质的人工积污绝缘子污秽等级进行检测，准确率为83.3%，可以为不同材质绝缘子的污秽等级检测提供了技术参考。
本工作成果发表在年第7期《电工技术学报》，论文标题为“不同材质绝缘子污秽等级高光谱检测方法研究”。本课题得到国家自然科学基金项目、四川省杰出青年科技人才项目和国家电网有限公司科技项目的支持。
