Image Processing Based Contamination Level Monitoring of High Voltage Insulators. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Luqman_Maraaba_MS_Thesis_Final.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

يعد فقدان عازلية العوازل ذات الفولتية العالية المستخدمة في خطوط نقل الطاقة و المحطات الكهربائية مشكلة أساسية من شأنها التأثير سلبا على كفاءة نقل كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية لمسافات بعيدة. يعد التلوث في المناطق الساحلية و الصناعية و الصحراوية و الزراعية في ظروف بيئية من الضباب و المطر الخفيف و الندى السبب الرئيس لفقدان العوازل ذات الفولتية العالية عازليتها . يؤدي فقدان العازلية في معظم الحالات إلى انقطاع مطول للخدمة و بالتالي فقدان العازلية لها أثر معتبر و مهم على المقدرة على الاعتماد على نظام الطاقة. و على هذا النحو ، فإن العديد من الطرق تم استخدامها من أجل تحسين أداء العوازل ذات الفولتية العالية في ظروف التلوث تلك. من هذه الطرق : زيادة المسافة بين طرفي العازل ، و طلاء العوازل ، و غسل العوازل بانتظام. غسل العوازل هي الطريقة الأكثر شيوعا بحيث أن شركات خدمات نظام الطاقة تنفق الكثير من المال و الوقت حيث أن اختيار الوقت الأفضل لغسل العازل ما تزال قضية تعتمد على مستوى التلوث. تم تطوير طرق مختلفة لمراقبة و تقييم مستوى التلوث على سطح العوازل ذات الفولتية العالية حاليا . مقدار التيار المتسرب ، و تقدير الانبعاث الصوتي على سطح العازل ، و الرؤية الحرارية ، و الطرق الفوق بنفسجية هي أمثلة لطرق المراقبة هذه.في هذه الأطروحة ، تم تطوير أداة لمراقبة مستوى تلوث العوازل ذات الفولتية العالية . تم استخدام كاميرا رقمية لالتقاط الصور. كما تمت الاستعانة بتقنية معالجة الصور لاستخلاص السمات المطلوبة من الصور ال ملتَقَطة حتى يتم تقييم مستوى التلوث الذي قد يؤدي إلى فقدان العازلية . تم اعتماد نوعين من السمات . أما النوع الأول فهو: الرسم البياني المبني على بعض المقاييس الإحصائية مثل المعدل و التباين و الحيود و الطاقة و غيرها . أما النوع الثاني فهو نظرية تجزئة القيمة المفردة المعتمدة على سمة الجبر الخطي مثل القيم المفردة . باستخدام المقاييس الإحصائية أو سمات الجبر الخطي أو الاثنين معا ، تم تصميم الشبكات الذكية الصناعية بنجاح لربط صورة العازل ال ملتَقَطة مع مستوى التلوث. ستقدم أداة مراقبة مستوى التلوث هذه معلومات هامة لإدارات الصيانة في شركات خدمات الكهرباء من أجل جدولة مناسبة لخط الماء الحي ذي الضغط العالي جدا وغسل عوازل محطات الكهرباء دون الحاجة للتدخل البشري . سيؤدي هذا إلى التوفير الكبير في تكاليف الصيانة و التحسين من القدرة على الاعتماد على الأنظمة الكهربائية.

English Abstract

Flashover of high voltage insulators used in transmission system and substations is treated as a major problem that can affect the transfer of large amount of electrical energy over long distances. Contamination in coastal, industrial, desert and agricultural areas under environmental conditions of fog, light rain and dew is the main cause of high voltage insulator flashovers. Flashover in most cases leads to lengthy service outage; hence it has a considerable impact on power system reliability. As such, several methods have been used in order to improve the performance of high voltage insulators under polluted conditions. Among these methods are creepage extender, Coating and regular washing of insulators. Washing of insulators is the most common suppressing method where power system utilities spend huge amount of money and time. Selection of the optimal time for insulator washing is still an issue that depends on the contamination level. At present, different methods have been developed to monitor and assess the surface contamination level of high voltage insulators. Leakage current, Acoustic estimation, Thermovision and ultraviolet methods are examples of these monitoring methods. In this thesis, contamination level monitoring tool for high voltage insulators has been developed. A digital camera has been used to capture pictures. Image processing has been used to extract needed features form the captured images to assess the contamination level that would lead to a flashover. Two types of features were considered. The first is “histogram based statisticalfeature” such as mean, variance, skewness, kurtosis, energy and normalized histogram error. The second feature is “singular value decomposition theorem based linear algebraic feature” such as the singular values. Using statistical features / linear algebraic feature or a combination of both, a neural network has been successfully designed to correlate the insulator captured image and the contamination level. This contamination level monitoring tool will provide essential information for maintenance departments in the electric utility companies to properly schedule the expensive and extensive high-pressure water live line and substation insulator washing without the need of human intervention. This will result in huge savings in maintenance costs and improves the electrical system reliability.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	AL-HAMOUZ, ZAKARIYA
Committee Co-Advisor:	AL-DUWAISH, HUSSAIN
Committee Members:	ZUMMO, SALAM and MOUSA, WAIL and AL-ABSI, MUNIR
Depositing User:	MARAABA LU SULYMAN (g201103710)
Date Deposited:	22 Jan 2014 05:11
Last Modified:	01 Nov 2019 15:40
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139086