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1、福州大学科研团队提出识别玻璃绝缘子自爆缺陷的新方法

绝缘子是输电线路的重要元件，绝缘子缺陷会增大输电线路的故障停运风险，因此，对绝缘子缺陷状况的早期判别十分重要。福州大学电气工程与自动化学院的研究人员周宸、高伟、郭谋发，在2021年第5期《电气技术》上撰文，提出一种基于YOLOv4模型的玻璃绝缘子自爆缺陷辨识方法。模型通过在训练过程中采用多阶段迁移学习及检测过程优化输入图像能有效提高网络检测准确率。实验结果表明，所提的方法可准确、有效地实现对绝缘子缺陷的辨识。

随着智能电网的发展，电力系统自动化水平日渐提高，人们对电力系统日常运行的安全及稳定性提出了更高的要求。绝缘子作为电力系统的重要元件，应用广泛且数量庞大。绝缘子的工作环境通常位于层峦叠嶂的山路之间，工作环境恶劣，导致绝缘子故障频发，严重影响电力系统的安全及稳定。

绝缘子缺陷辨识一直是国内外研究的热点，传统的检测方式为人工观测法。该方法虽然精确度高，但在观测上存在工作量大、效率低等缺陷。此外，还有借助外加设备测量的方法，如红外图谱和巡检机器人等。

借助外界设备可以有效减小检测过程中的安全隐患，但外加设备一般较为昂贵。由于无人机成本低、易操控，且具备数据采集简单、运行风险较低等特点，已在电力巡检工作中逐渐普及。尽管无人机巡检可获得大量现场的图像信息，但采集到的图像仍是由人工进行处理，海量的图像数据带来了巨大的工作量；同时，由于工作人员自身专业水平不同、视觉疲劳等原因，检测过程中容易导致缺陷遗漏。

通过计算机自动辨识图像成为研究热门，常用的方法主要可以分为基于机器视觉与基于机器学习的方法。基于机器视觉的缺陷检测方法首先在原图中将待测目标与背景进行分割，分割后再根据人为设定的特征判断绝缘子是否存在缺陷。

基于机器视觉的缺陷检测方法实现较为简单，不需要复杂的训练过程，在特定的场景有较高的辨识准确率，但在使用过程中存在诸多局限性，如算法的准确率依赖分割算法的分割结果。由于绝缘子的工作环境复杂、现场条件恶劣，这会严重影响分割结果的准确性，且人工选定的缺陷判别特征缺乏鲁棒性，当拍摄条件发生改变，都有可能导致算法发生误判。

在图像辨识领域，机器学习算法的应用十分广泛，通过机器学习训练的模型对无人机航拍的绝缘子图像进行检测及缺陷辨识已逐渐成为电力系统绝缘子缺陷辨识方法研究的热门方向。机器学习算法训练出的模型能自适应地从海量的航拍图像中挖掘绝缘子的表层特征，对噪声干扰有很强的鲁棒性。模型的目标是既能准确地辨识出缺陷又能满足实时检测的要求，但事实上，检测速度与准确率很难同时提升。

针对这个问题，福州大学电气工程与自动化学院的研究人员提出基于改进YOLOv4的绝缘子缺陷检测模型。

图1 YOLOv4检测流程

图2 检测结果对比

图3 不同类型和结构的绝缘子检测结果

相比于现有方法，YOLOv4模型具有速度更快、精度更高的特点。针对检测图像中出现图像修改尺寸后失真的问题，提出了对图像加灰条处理的方法，同时在训练过程中采用了多阶段迁移学习策略显著提高了模型整体的性能。实验结果表明，所提方法的缺陷检测mAP值达到89.54%，所提方法在实际应用中可以满足绝缘子缺陷检测的准确性要求。

本文编自2021年第5期《电气技术》，论文标题为“基于YOLOv4模型的玻璃绝缘子自爆缺陷识别方法”，作者为周宸、高伟、郭谋发。

2、玻璃绝缘子是什么

玻璃绝缘子是什么？

玻璃绝缘bai子就是用来支持导线du并使其绝缘的器件。绝缘子器件由玻zhi璃制成，所以叫玻璃绝缘dao子。钢化玻璃绝缘子是线路中最广泛。玻璃绝缘子表层的机械强度高，所以表面不易发生裂缝。玻璃的电气强度一般在整个运行期间保持不变，并且其老化过程比瓷要缓慢得多，现在瓷绝缘子以淘汰，多用玻璃绝缘子，但玻璃绝缘子价格高。

玻璃绝缘子表层的机械强度高，使表面不易发生裂缝。玻璃的电气强度一般在整个运行期间保持不变，并且其老化过程比瓷要缓慢得多，因此玻璃绝缘子主要由于自损坏而报废，在运行第一年内发生，可是瓷绝缘子的缺陷只有在运行几年以后才开始发现。来源：玻璃绝缘子，参考：http://www.cijueyuanzi.com，网页链接

玻璃绝缘子自爆的主要原因有哪些

玻璃绝缘子自爆的原因可分为产品自身质量原因与外部运行环境原因两类，实际案例往往同时存在两种原因。

① 产品质量原因

主要是玻璃绝缘子玻璃件内部含有杂质颗粒，最常见的是NIS颗粒。NIS在玻璃件熔制、退火过程中相变状态不完全，在绝缘子投入运行后认为缓慢相变、发生膨胀，导致玻璃内部产生裂纹。当颗粒杂质的直径小于一定值，可能无法通过冷热冲击予以剔除，导致运行中绝缘子自爆率过高[500kV输电线路钢化玻璃绝缘子集中自爆现象分析_谢洪平]。杂质颗粒位于玻璃件的内部张应力层时，产生自爆的概率更高，因玻璃本身是一种脆性材料，耐压但不耐拉，所以玻璃的大部分破碎是张应力引发的。

特点：

a 内部杂质颗粒引发的自爆在投运前3年较高，此后将逐渐下降，这是判断自爆原因的一条重要规律。

b 绝缘子串不同位置自爆概率相同;

②外部原因

主要是污秽和温差变化。在积污、受潮和电场三者同时作用下，绝缘子表面泄露电流过大，产生部分干带，干带位置发生空气击穿时，产生的电弧将蚀伤玻璃伞裙，当蚀伤深度较深时将造成自爆。如果上述过程中绝缘子遭受雷击，已经受到电弧侵蚀的玻璃绝缘子自爆概率将大幅增加。积污过重是其中关键，可能是积污盐密过高，也可能是污秽中金属粉末颗粒过多。

特点：

a 可能投运前几年自爆并不明显，运行几年后某一时间集中发生(局部污源发生重大变化造成积污过重);

b 绝缘子串高压端、低压端自爆概率大于中部(高压端、低压端电场较强，积污过重时其绝缘子钢脚位置先发生局部爬电);

c 同塔未自爆绝缘子钢脚存在损伤(积污过重引发局部电弧造成钢脚附近玻璃件损伤)，伞面内部存在细微裂纹;

玻璃绝缘子因为哪些原因会自爆？

玻璃绝缘子自爆的原因可分为外部环境原因与产品自身原因原因两类。外部原因

主要是由于污秽和温差变化。在积污、受潮和电场三者同时作用下，绝缘子表面泄露电流过大，产生部分干带，干带位置发生空气击穿时，产生的电弧将蚀伤玻璃伞裙，当蚀伤深度较深时将造成自爆。产品自身原因

主要是玻璃绝缘子玻璃件内部有杂质颗粒，最常见的是NIS颗粒。之所以能明白这么多，主要是在威♥攻重耗“民熔电气集团”发现的，要回复“绝缘子”哦。

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