絕緣子在連接導體的同時,起著電氣絕緣作用,它是輸電線路的必備器件,大量應用于電力系統(tǒng)中。絕緣子的運行狀態(tài)影響著電力系統(tǒng)的可靠性和安全性,甚至影響整個電力系統(tǒng)的運行壽命。定期巡檢,及時發(fā)現(xiàn)故障絕緣子,對于維護電網(wǎng)的正常運行具有重要意義。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展,無人機已被用于絕緣子狀態(tài)的巡查,但應用場景的復雜多變性給大數(shù)據(jù)環(huán)境下絕緣子故障圖像的自動識別帶來了很大挑戰(zhàn)�；谏疃葘W習,本文對絕緣子故障圖像的自動檢測問題進行研究。首先對比分析了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的實現(xiàn)模型,結(jié)合絕緣子航拍圖像的特點,選取了基于掩碼區(qū)域卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Mask R-CNN）來識別絕緣子故障圖像。研究了Mask R-CNN的特征提取網(wǎng)絡(luò),探討了Mask R-CNN網(wǎng)絡(luò)訓練參數(shù)對學習絕緣子樣本的影響,設(shè)計了適合于學習絕緣子故障圖像的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與參數(shù)配置。提出了基于Mask R-CNN的絕緣子故障圖像檢測算法,建立了適合絕緣子故障圖像檢測的Mask R-CNN模型,使用Labelme搭建了絕緣子故障圖像樣本庫,實現(xiàn)了絕緣子故障圖像的學習與檢測。在Python環(huán)境下,利用Tensor Flow和Keras開發(fā)工具對所提出的算... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學天津市

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

復雜地域環(huán)境下的電力線路

第一章緒論3圖1-2絕緣子塔同時，隨著計算機處理器與硬件技術(shù)的快速發(fā)展，計算機的計算速度與性能有了很大提升。1999年，NVIDIA公司正式提出了圖形處理器單元(GraphicsProcessingUnit，GPU)的概念。于是從那時起，NV顯卡的芯就用GPU這個新名字來命名[15]。GPU是大數(shù)據(jù)和深度學習研究的基礎(chǔ)，一個GPU芯片可以集成上千個核，其強大的并行計算能力使它能夠高效地處理大量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)“增值”，這也使得大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練能夠進行[16]。如今，圖像處理與識別領(lǐng)域已經(jīng)大范圍使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如手寫體識別[17]、字符識別[18]、人臉識別[19]、交通信號識別[20]、圖像分割[21]、目標追蹤[22]等。使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從圖像中進行絕緣子目標識別，快速檢測出狀態(tài)劣化的絕緣子，降低輸電線路安全運行的威脅，是眾多絕緣子故障診斷技術(shù)中最為有效的方法之一。目前，使用深度學習進行絕緣子狀態(tài)檢測已引起了相關(guān)人員的注意，有了許多相關(guān)的研究成果，例如課題組在前期研究中，提出了一種基于深卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Deepconvolutionneuralnetworks,DCNN)的絕緣子自爆檢測方法[23]。該方法將原始圖像分割成若干個子圖像，通過分別檢測每個子圖像來識別絕緣子的自爆故障。然而，這種方法只能得到一個總的識別率，不能準確定位絕緣子的位置。另外，在后面的研究中發(fā)現(xiàn)，這種方法并不能正確地識別每個子圖像。因此，仍然需要尋找更好的絕緣子自爆識別方法�；诖�，本文將掩碼區(qū)域卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Maskregionwithconvolutionalneuralnetwork,MaskR-CNN)用于絕緣子的故障檢測，并借助GPU來實現(xiàn)加速。著重研究絕緣子自爆故障的識別，提出基于

第一章緒論5成像技術(shù)、自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，使用無人機進行電網(wǎng)系統(tǒng)巡檢已經(jīng)成為大勢所趨，進行各種故障的智能檢測已經(jīng)成為當下研究的主要方向[31]。(a)人工巡檢方式[25](b)人工巡檢方式[26](c)無人機巡檢方式[29]圖1-3輸電線路的三種巡檢方式直升機和無人機巡檢系統(tǒng)流程圖如圖1-4所示[32]。由直升機或無人機搭載數(shù)字攝像設(shè)備，按既定的巡檢路線飛行，對沿路輸電線路進行拍攝或錄像，拍攝絕緣子等元件設(shè)備圖像，回基地后，首先對航拍圖像進行圖像預處理，然后由智能算法進行圖像識別與狀態(tài)檢測。圖1-4直升機和無人機航拍巡檢系統(tǒng)流程[32]早在1980年，中國就開始研究利用直升機進行電網(wǎng)巡檢，但由于經(jīng)濟實力的限制，長期以來并沒有較大進展。直到21世紀，經(jīng)濟實力和技術(shù)水平飛速提升，才逐漸推廣應用直升機巡檢方式。2002年，華北電網(wǎng)第一次在輸電線路巡檢任務(wù)中使用直升機巡檢方式；2005年，內(nèi)蒙古電網(wǎng)企業(yè)也開始使用直升機巡檢方式[33]。近年來，無人機越來越廣泛地應用于輸電線路巡檢任務(wù)中。國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)分別在2009年、2011年開始無人機巡檢試點。2013年，南方電網(wǎng)開始在整個電網(wǎng)系統(tǒng)中實施線路機巡方式，國家電網(wǎng)也在2015年和2016年，于十個省份全面推廣這種新興的巡檢方式[34]。廣東電網(wǎng)在《“十三五”輸配電線路“機巡十人巡”協(xié)同巡檢實施方案》中指出：到2020年，110KV及以上電力傳輸路線機巡覆蓋率要達到90%，機巡占比要超過60%，巡檢所需費用下降20%


本文編號：3108747