Page 137 - 《应用声学》2023年第3期

第 42 卷 第 3 期 梁基重等： 基于卷积神经网络的气体绝缘组合开关盆式绝缘子螺栓松动检测方法 575

表 6 测试样本分类结果
Table 6 Test sample classification results
预测类别
实际标签
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1.000 2.3×10 −7 1.6×10 −4 1.6×10 −3 4.6×10 −3 1.6×10 −4 8.6×10 −4 1.9×10 −5 1.7×10 −4 5.3×10 −5
1 1.9×10 −4 0.994 3.6×10 −4 1.6×10 −4 1.9×10 −4 5.6×10 −6 1.4×10 −9 1.5×10 −3 3.6×10 −9 1.9×10 −8
2 3.4×10 −8 7.6×10 −4 0.986 5.6×10 −4 5.6×10 −4 1.6×10 −9 5.6×10 −4 1.9×10 −8 9.0×10 −4 7.8×10 −8
3 8.8×10 −3 4.3×10 −4 8.7×10 −4 0.996 3.1×10 −4 1.6×10 −7 1.6×10 −8 1.2×10 −4 8.3×10 −9 8.8×10 −4
4 2.6×10 −9 7.6×10 −8 9.0×10 −7 1.6×10 −7 0.972 1.6×10 −9 8.6×10 −4 1.4×10 −9 1.4×10 −4 4.6×10 −8
5 9.4×10 −3 3.2×10 −4 8.6×10 −8 7.6×10 −4 3.2×10 −4 0.985 1.6×10 −8 1.8×10 −7 4.6×10 −8 9.3×10 −4
6 6.7×10 −4 2.9×10 −9 1.5×10 −3 1.9×10 −4 4.9×10 −9 8.1×10 −9 0.996 1.6×10 −4 7.5×10 −4 1.0×10 −7
7 6.2×10 −9 8.7×10 −3 3.9×10 −4 1.7×10 −4 3.6×10 −4 1.6×10 −4 1.9×10 −4 0.979 1.9×10 −6 1.8×10 −9
8 9.7×10 −4 7.6×10 −4 5.4×10 −4 1.4×10 −9 1.8×10 −9 1.6×10 −4 7.5×10 −4 1.5×10 −4 0.981 2.6×10 −4
9 4.8×10 −9 1.4×10 −4 1.8×10 −9 1.6×10 −8 1.6×10 −7 1.6×10 −4 1.8×10 −6 1.3×10 −9 1.7×10 −4 0.997

97.9% 以上。该型号的盆式绝缘子共有 12 个螺栓， Jiang Wentao, Liu Ronghai, Yang Yingchun, et al. Defect
每次可以对 3 螺栓的松动状态进行检测，检测一个 analysis of 110 kV GIS ZF4-126 epoxy resin support insu-
lation rod based on finite element analysis and DR test-
盆式绝缘子大约用时 20 min，相比于传统的扭矩扳
ing[J]. Insulators and Surge Arresters, 2020(1): 228–233.
手法，在检测速度和检测精度上都得到了提高。 [2] 刘通, 李洪涛, 刘建军, 等. 一起 GIS 盆式绝缘子应力开裂导
致绝缘击穿故障 [J]. 高压电器, 2020, 56(2): 240–245.
5 结论 Liu Tong, Li Hongtao, Liu Jianjun, et al. Insulation
breakdown fault caused by stress crack of GIS basin
针对螺栓松动导致 GIS 盆式绝缘子受力不均 type insulator[J]. High Voltage Apparatus, 2020, 56(2):
240–245.
甚至发生故障这一问题，本文提出一种基于 CNN
[3] 刘荣海, 臧春艳, 杨迎春, 等. 盆式绝缘子开裂故障的无损检
模型的 GIS 盆式绝缘子螺栓松动状态识别方法。搭
测技术研究 [J]. 高压电器, 2019, 55(3): 139–143.
建螺栓松动超声检测系统获得了螺栓不同状态下 Liu Ronghai, Zang Chunyan, Yang Yingchun, et al. Non-
的超声波传输数据，并对数据进行训练得到如下研 destructive testing technology of the cracking failure of the
Basin type insulator[J]. High Voltage Apparatus, 2019,
究结论：
55(3): 139–143.
(1) 通过在 GIS 盆式绝缘子法兰两侧进行超声
[4] 谢俊文. SF_6 气体变压器用盆式绝缘子出厂试验研究 [J]. 电
信号的发射与接收，根据接收信号的幅值衰减情况， 瓷避雷器, 2018(6): 150–154.
可以判断螺栓的工作状态。当螺栓松动数量固定 Xie Junwen. Experimental research on basin-type insu-
lator used in SF6 gas insulated transformer[J]. Insulators
时，螺栓松动程度越大，超声能量衰减越多。当螺栓
and Surge Arresters, 2018(6): 150–154.
松动程度固定时，螺栓松动数量越多，超声能量衰减 [5] 丁兆帅, 吴文海, 戴通令, 等. 800 kV 盆式绝缘子密封性能有
越多。 限元分析 [J]. 高压电器, 2021, 57(1): 62–67.
(2) 提出了基于 CNN 的盆式绝缘子螺栓松动 Ding Zhaoshuai, Wu Wenhai, Dai Tongling, et al. Fi-
nite element analysis on sealing performance of 800 kV
甄别模型。神经网络可以自主从超声数据中提取螺
insulating spacer[J]. High Voltage Apparatus, 2021, 57(1):
栓松动特征，通过调整网络参数，使神经网络性能得 62–67.
到了提升。 [6] 何伟明, 郝艳捧, 邹舟诣奥, 等. GIS 盆式绝缘子应力超声检
(3) 训练数据类型对模型准确率有较大的影 测技术应用与展望 [J]. 广东电力, 2021, 34(1): 13–20.
He Weiming, Hao Yanpeng, Zou Zhouyi’ao, et al. Ap-
响。输入特征量越多，模型训练准确率越高，但是训
plication and prospect of ultrasonic testing technology
练时间会增加。 for stress in GIS basin insulators[J]. Guangdong Electric
Power, 2021, 34(1): 13–20.
参 考 文 献 [7] 葛志成, 董冠良, 林琛, 等. 500 kV GIS 盆式绝缘子故障原因
[1] 姜文涛, 刘荣海, 杨迎春, 等. 基于有限元分析和 DR 检测的 分析与处理 [J]. 吉林电力, 2019, 47(4): 47–49.
110 kV GIS ZF4-126 型环氧树脂支撑绝缘杆缺陷分析 [J]. 电 Ge Zhicheng, Dong Guanliang, Lin Chen, et al. Cause
瓷避雷器, 2020(1): 228–233. analysis and treatment of 500 kV GIS basin insulator