ガス絶縁スイッチギア（GIS）における重み付き楕円デュアルスペクトル再構成（WEDSR）と畳み込みニューラルネットワーク（CNN）を組み合わせたオンラインSO₂およびCS₂検出システム
Zongxiang Sun1, Fei Xie1, Jie Gao1
1Measurement Technology & Instrumentation Key Laboratory of Hebei Province, Institute of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao, 066004, China.
Talanta
|January 10, 2026
まとめ
ガス絶縁スイッチギア（GIS）中の二酸化硫黄（SO₂）および二硫化炭素（CS₂）を正確に定量する新しい手法。この技術は、スペクトルの重複問題を克服し、信頼性の高い絶縁状態評価と早期の障害検出を可能にします。
科学分野:
- 電気工学
- 分析化学
- 分光法
背景:
- 二酸化硫黄（SO₂）および二硫化炭素（CS₂）は、ガス絶縁スイッチギア（GIS）の絶縁健全性を評価するための重要な指標です。
- UV帯におけるSO₂とCS₂の顕著なスペクトル重複は、UV差分光学吸収分光法（UV-DOAS）を用いた同時定量化を複雑にします。
研究 の 目的:
- GISにおけるSO₂およびCS₂濃度の正確かつ同時定量のための新しい方法を開発すること。
- スペクトル重複と低い信号対雑音比による既存のUV-DOAS技術の限界に対処すること。
主な方法:
- SO₂およびCS₂スペクトル信号の強化と分離のために、重み付き楕円デュアルスペクトル再構成（WEDSR）法を提案しました。
- 楕円フィッティング精度を向上させ、ノイズを抑制するために、重み付きフィッティングと反復最適化を組み合わせた相乗アルゴリズムを実装しました。
- SO₂およびCS₂の定量検出のために、畳み込みニューラルネットワーク（CNN）モデルを開発しました。
主要な成果:
- WEDSR法は、SO₂とCS₂のスペクトル信号を効果的に分離しました。
- CNNモデルは、SO₂で0.818%、CS₂で0.963%という低い平均絶対誤差（MAPE）で、定量検出において高い精度を達成しました。
- SO₂で7.71 ppb·m、CS₂で0.35 ppb·mという低い検出限界を達成し、超低濃度での効果的なノイズ抑制を示しました。
結論:
- 開発されたシステムは、GISにおけるSO₂およびCS₂の同時定量化に対して、高精度かつ安定したソリューションを提供します。
- この技術は、GIS運用中の障害の早期警告と監視に大きな可能性を秘めており、グリッドの信頼性を向上させます。
