电晕放电探测用紫外检测设备的研究∗

检测电晕放电是发现高压电气设备有无绝缘故障或潜在绝缘故障最直接、最有效的方法.传统的紫外成像 仪在电晕放电检测中不但价格昂贵且需专业人员操作,无法在电力系统中大规模推广使用.针对该现象,分析了电晕 放电的原理以及紫外光子数与电晕强度的联系,提出了基于UV传感器的紫外检测设备的研究课题,其主要功能模块 有主控模块、紫外线的采集与转换电路(光电转换电路)、成像模块、GPS定位模块、数据存储与通信模块以及显示 模块等,重点对光电转换电路、成像模块和定位模块进行了设计.通过在高压实验室测试,所设计的紫外检测设备可 以有效表征电晕放电强度,并能够准确定位放电位置.     

基于四旋翼无人机的二次屏柜巡检系统

随着人们对于电力的需求量越来越大,相应的电力巡检的要求也越来越高。文中设计了基于四旋翼无人机的二次屏柜巡检系统。为解决无人机在室内GPS拒止问题,文中通过AprilTag算法配合传感器高度信息,实现无人机室内飞行路径规划功能、姿态矫正、自主飞行;在机载树莓派内存入任务程序,该程序将利用飞控和传感器实现对任务地点二维码的寻找和判断,并在达到指定点后执行拍摄任务;通过局域网将采集的图像传输到地面服务器,并输入到预先训练好的CNN网络模型中进行异常检测;依据识别结果判断二次屏柜是否工作正常,并将检测结果上传到显示平台。最终项目在贵州铜仁变电站室内二次屏柜现场测试成功。     

基于四旋翼无人机的二次屏柜巡检系统

随着人们对于电力的需求量越来越大,相应的电力巡检的要求也越来越高。文中设计了基于四旋翼无人机的二次屏柜巡检系统。为解决无人机在室内GPS拒止问题,文中通过AprilTag算法配合传感器高度信息,实现无人机室内飞行路径规划功能、姿态矫正、自主飞行;在机载树莓派内存入任务程序,该程序将利用飞控和传感器实现对任务地点二维码的寻找和判断,并在达到指定点后执行拍摄任务;通过局域网将采集的图像传输到地面服务器,并输入到预先训练好的CNN网络模型中进行异常检测;依据识别结果判断二次屏柜是否工作正常,并将检测结果上传到显示平台。最终项目在贵州铜仁变电站室内二次屏柜现场测试成功。     

极不均匀场中正直流电晕放电紫外特性的研究

高压输电线路缺陷故障早期往往伴随着电晕放电,应用紫外成像仪检测线路缺陷中的电晕放电现象越来越广泛,为了对放电强弱进行评估,需对紫外光子计数进行定量分析。笔者通过棒—板电极中正直流电晕放电进行了电晕电流单位时间脉冲个数、电晕电流及紫外光子计数的测量。实验结果表明,正直流电晕放电存在3个阶段,在距离放电点相同距离、相同增益时:第1个阶段中电晕电流单位时间脉冲个数与试验电压近似呈线性关系,紫外光子计数与试验电压及电晕电流单位时间脉冲个数均近似呈二次关系;第2个阶段衰减较快,没有统一规律;第3个阶段中紫外光子计数与试验电压呈指数关系(N=a×ebx),其中a的取值随着棒—板距离的增加而减小,与电极结构及电晕起始电压有关,b的取值在两种电极结构中均在0.2~0.3之间。     

极不均匀电场中负直流电晕放电紫外特性

为了对极不均匀电场中负直流电晕放电强弱进行评估,必须对电晕放电产生的紫外光子计数进行定量分析。通过棒-板电极中负直流电晕放电进行了Trichel脉冲频率、电晕电流及紫外光子计数的测量,得到了试验电压、Trichel脉冲频率、电晕离子电流与紫外光子计数之间的相互关系。试验结果表明,在距离放电点相同距离、相同增益时,Trichel脉冲频率与试验电压近似呈线性关系,且在不同棒-板距离时,试验电压对脉冲频率的影响梯度基本相同,在3.6~4.2之间;紫外光子计数与试验电压及Trichel脉冲频率均近似呈2次方关系,而且紫外光子计数与频率在一定电极距离范围内存在固定函数关系。这一结论为紫外仪在电晕缺陷检测方面奠定了基础。     

变压器电晕放电紫外脉冲检测法

变压器局部放电常用检测方法包括脉冲电流法、油中溶解气体分析(DGA)法、超声波法、无线电干扰电压(RIV)法、光测法、射频检测法及化学方法等.在上述方法分析的基础上,根据电晕放电的紫外光特性提出了用紫外脉冲检测变压器内部放电的新方法.分析了变压器电晕放电与紫外光特性的关系、紫外光在变压器内部的传播特性,论证了电晕放电的紫外脉冲法检测原理,提出了变压器内部电晕放电故障定位方法,设计了紫外脉冲监测方法并进行了实验验证.结果表明,紫外脉冲法可用于变压器电晕放电的在线监测.     

无线紫外光通信下基于改进人工势场法的无人机编队控制研究

无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）因其保密性好、易于操作、安全系数高等优点,近些年来被广泛研究并应用在军事和民事等多个领域中。虽然目前关于无人机的研究已经取得了许多成果,但无人机在复杂环境下机间通信的稳定、局部极小值问题和目标不可达问题仍然存在,本文提出了一种将无线紫外光通信与人工势场法相结合的改进方法,利用无线紫外光通信稳定、干扰小特点,保证机间通信稳定的同时进行机间测距,预防动态运行时机间碰撞的发生;对人工势场加以改进解决飞行过程可能出现的局部极小值和路径振荡问题,保证飞行任务的顺利进行。通过实验验证,结果表明本文提出的方法能为无人机在复杂环境下保持机间通信稳定的同时顺利达到目标点提供保障,解决了无人机通信不稳定、飞行局部极小值和目标不可达问题。     

基于四旋翼无人机的电气设备在线监测系统的设计

本文设计了一款基于四旋翼无人机的电气设备在线监测系统。该系统主要包括飞行控制模块、电气量检测模块和无线充电模块。飞机在稳定飞行及精确定位的基础上,以采集电气设备的电气量为主,热红外成像仪采集高压线路或设备的热红外图像为辅助,及时检测出电气设备的故障和隐患并记录下出现故障和隐患的GPS坐标,其中采集的电气量通过软件平台进行初步分析以便工作人员判断电气设备的健康情况。同时增加无线充电平台以保证飞行器的飞行距离与工作时长。     

无人机在输电线路巡检中应用的探索

为了将无人飞行器应用于电力线路巡视,通过与常见的线路巡检方式对比,表明无人飞行器线路巡检的优势。介绍了无人机线路巡检系统的组成,针对无人机续航时间短、飞行距离有限的问题,提出了在无人机线路巡检过程中采用无线电能传输的方法,并探讨了无人机线路巡检面临的问题和挑战。     

无人飞行器巡检输电线路的杆塔和导线跟踪算法

研制了一种无人飞行器(UAV)巡线系统,利用可见光相机、红外热像仪、紫外成像仪对输电线路、杆塔、绝缘子等输电设备进行综合检测。提出了一种杆塔和导线跟踪算法,在已知UAV当前位置以及巡检线路中杆塔GPS信息的前提下,利用由GPS信息快速计算两点间距离的算法和地理坐标系转换,计算出相机对于杆塔和导线的理想拍摄角度,进一步对云台角度进行自动调节,实现巡线过程中对杆塔和导线的跟踪。同时,文中讨论了该算法对于GPS定位精度的要求,并通过试验证明了该算法的可行性。     

基于紫外成像的电晕放电检测技术改进研究

针对当前电晕放电检测存在检测精度低的问题,提出一种基于紫外成像的电晕放电检测方法。该方法将基于紫外成像的电晕放电检测效果的干扰因素划分为距离、增益、温度和湿度检测等;构建了紫外线成像电晕放电检测体系,采用物镜系统解决电晕放电目标成像问题,利用光传感器将电晕放电图像进行光电转换,结合紫外滤光片滤除日盲区之外的光波,采用控制分析体系将光的强度量进行统计并分析,同时控制整个检测体系。利用图像显示体系将电晕放电图像信息融合、显示。在紫外线成像电晕放电检测体系基础上,分别对检测干扰因素逐一处理,设计基于紫外成像的电晕放电检测流程图,完成电晕放电高质量检测。实验表明,文章所提方法不仅有效处理了电晕放电检测干扰因素,还提高了放电源检测的检测精度。     

输电线路人机协同巡检模式的研究与应用

正近年来,利用无人机进行输电线路巡检已在国网系统各单位广泛开展,其高效、高质的特点受到一线作业人员的普遍好评。但目前无人机巡检尚未形成一套完整的作业体系,飞行巡视、数据存储和缺陷识别等环节仍然相对独立。针对现有研究的不足,提出了人机协同巡检模式。无人机在电力系统中的应用已趋于普遍,尤其在输电线路巡视方面更是极大地提高了作业的效率和质量。目前,国内利用无人机进行可见光巡视的技术逐渐成熟,其大致流程分为:到达塔位、飞行巡视、     

无人飞艇输电线路巡线系统研究与应用前景探讨

为提高巡线效率,采用无人飞艇输电线路巡线系统对输电线路进行巡视。该系统以无人飞艇作为检测设备搭载平台,具备以可见光、紫外光混合成像和红外成像作为检测手段,自动导航进行输电线路巡视的功能。通过对南宁地区2回220 kV输电线路进行飞行巡视试验,验证了该系统的实际应用效果。与人工巡线相比,飞艇巡线工作效率高;但是使用成本高、可操作性低,造成飞艇巡线技术现阶段难以推广应用。     

用于长距离电力巡线的轻型太阳能无人机设计

当前高压电力线路的山火灾害监测方法存在火点现场可见光信息缺失、山火隐患无法提前排查、无法准确对火灾发生点进行定位、人员巡检效率低下等问题,提出了一种轻型太阳能无人机(UAV)作为电力传输线山火灾害监测方法,该UAV是一款利用太阳辐射作为推进能源的长距离巡线的新型UAV,既可以弥补人工或其他设备巡检电力线路的不足,又解决了电力巡线UAV续航能力难题,做到了长时间长距离电力线路巡检。提供了一种太阳能充电系统和UAV系统的有效综合实现方法,从飞行平台的总体设计、启动参数、动力方案选择、材料使用、结构分析、飞行表现等方面进行分析和实现,该方案合理利用了太阳能,提高了UAV的续航能力,可携带轻型可见光监测设备,有效降低了巡检的成本,是今后电力长线路无人巡检技术的一个发展方向。     

电晕紫外光脉冲与电晕电流脉冲相关性研究

为解决传统上多采用接触式检测电晕产生的电流脉冲研究电晕特征存在的最大缺陷是易受外界干扰严重的问题,采用光电倍增管精确测量短距离内紫外光的强度,研究了电晕电流脉冲和紫外光脉冲的相关性特征。结果表明,短距离内,电晕产生的紫外光强度与距离平方成反比,且与电晕电流脉冲信号相关性很强,其幅值特性及统计个数特性与电流脉冲信号对应较好,故紫外光信号可作为特征量代替电晕电流脉冲信号分析电晕特征。     

外界条件对紫外成像仪检测结果的影响

介绍紫外成像仪将CCD传感器成像后的可见光和紫外光图像进行融合叠加在一起,以检测电晕和清楚地显示放电点精确位置的原理,分析观测距离、观测角度、设备增益、气压与温度、湿度、电焊干扰、污秽等外界条件对紫外成像仪检测结果产生的影响,针对这些影响条件给出防范外界条件对检测结果影响的建议。     

用于电力巡线的新型油动固定翼无人机设计

针对目前巡线无人机(UAV)不能兼具高速大航程、全线快速普查及故障疑似地段低速低空精细巡查的功能,以及所携带科学设备尺寸与UAV机身尺寸不匹配的问题,研制了一种可实现机翼变形和携带科学设备吊舱的新型电力巡线油动固定翼UAV。以固定翼UAV为载体,对新型UAV各分系统的组成及功能进行了探讨,并对机翼变形分系统、遥控遥测分系统、科学设备吊舱分系统进行了详细设计,根据设计结果制作验证模型进行飞行试验,结果表明可以通过实时控制机翼的气动外形配合可移动科学设备吊舱保持较高的气动效率,提高飞机在巡航状态下的升力和高速飞行状态下的机动性,满足UAV在不同任务剖面上的性能要求。对比分析了所设计的UAV和一种电动固定翼UAV的优缺点,提出了新型UAV与电动固定翼UAV综合作业巡线方案。     

试验电压对输电线路缺陷电晕放电紫外光子计数率的影响

高压输电线路缺陷故障早期往往伴随着电晕放电,会产生特定波长的紫外光,因此可以利用紫外成像仪检测这些电晕放电现象。为研究试验电压对输电线路缺陷电晕放电的紫外光子计数率的影响,通过模拟架空线路在不同电压下的电晕放电现象对不同长度的断裂铝股进行了紫外测量,对试验结果进行分析得到了影响规律。试验结果表明,在距离放电点距离相同,且成像增益相同时,断裂铝股起晕后的光子计数率与试验电压的平方近似呈线性关系,试验电压平方对不同长度断裂铝股的影响梯度基本相同,在0.25～0.3之间。这一结论在实际输电线路中也得到了有效验证,为紫外仪在输电线路电晕缺陷检测上的应用奠定了基础。     

无人机技术在输电线路电晕放电检测中的实际应用

电晕放电对高压输电线路的运行安全构成重大威胁,是当前电网输电管理部门最重要的巡检工作之一.为提高输电线路电晕放电的检测水平,提升电网线路运行的安全可靠性,文章对输电线路电晕放电检测现状进行了分析和探讨,提出了基于无人机技术的高压输电线路电晕放电检测方法.根据云南某地高压输电线路电晕放电实时检测困难的实情,研制了基于无人机技术的高压输电线路电晕放电检测系统.通过实际应用取得了良好效果,为高压输电线路电晕放电缺陷的预防和治理提供了有效技术支撑。     

基于机翼变形的新型电力巡线固定翼无人机的研制

针对目前输电线路巡检无人机不能兼具高速、低阻力、大航程全线快速普查,以及在故障疑似地段进行低速、低空精细巡查功能的问题,研制了一种可实现机翼变形的新型油动电力巡线固定翼无人机及输电线路巡检系统,以提高巡线效率。新型无人机以固定翼无人机为载体,携带影像采集设备进行航拍巡视,搜索、定位、采集线路缺陷和隐患的影像数据;根据线路杆塔的GPS坐标信息,预设航迹点进行全自主飞行巡检,并可实时显示机载影像;以实时传回的机载影像为操作指导,在线路的重点巡检地段进行无人机机翼变形,实现低速、低空精细巡查,飞行航时长达3 h,可用于开展地面起伏相对较小的山区、平原地区的日常巡线和大面积电力线路灾情的监控工作。