无人机巡检电力线放电的紫外探测及定位

鉴于输电设施污秽、裂化等问题引起的放电故障一直威胁着输电网的安全,本文对放电紫外探测技术进行了研究,使用光电倍增管(PMT)作为探测器设计放电紫外探测方案,提出一种无人机巡检电力线放电的紫外探测及定位方法。通过舵机的摆动带动PMT进行多角度探测,记录当前的探测位置和探测角度,利用测向交叉定位法求解得到放电点的初步定位坐标;为了精确定位放电点,对n组数据进行求解得到n(n-1)/2个放电点的初步定位坐标,剔除放电点的初步定位坐标中的异常点后,导入到K-means聚类算法中进行二次解算得到放电点的精确坐标。通过实验测试了PMT探测角度与放电紫外信号的关系,选取θ=90°作为舵机的摆动角度,实验结果表明,18m,30m和50m的放电巡检中,放电点的定位误差均在9.0%以内。该方法能够在无人机巡检电力线时满足放电点快速定位的需求。     

应用于紫外检测技术的ICA图像融合算法

针对高压电气设备电晕放电故障点定位问题,对ICA图像融合算法、紫外检测技术和紫外成像系统等方面进行了研究。将ICA图像融合算法运用到高压设备电晕放电检测中,根据高压设备局部放电会发出紫外光的原理和紫外光波长在日盲200 nm~400 nm波段的特点,对高压设备局部放电区域采集紫外光图像和可见光图像进行图像融合,在融合图像中准确定位局放故障点。研究针对紫外图像和可见光图像灰度直方图差别大的特点,对传统Fast ICA算法进行优化,以优化后的权值对融合系数进行加权处理,建立融合规则使局放故障点表达更加清晰,并将算法运用于紫外成像系统。研究结果表明,改进后的Fast ICA算法对比于紫外成像仪的其他算法所得图像信息更加丰富、定位更加精准,融合图像可以有效地定位高压设备电晕放电故障点。     

无线日盲紫外光测距定位方法

在无人机的自主飞行及着陆引导中,测距与定位是其中的关键问题。本文提出了一种基于无线紫外光的测距定位方法,对无线紫外光直视通信模型和非直视通信模型进行了分析,推导出直视和非直视情况下的距离计算公式。根据四节点定位算法,可以解出未知节点的位置坐标。使用波长为255nm的"日盲"紫外LED及光电倍增管作为收发器件,测距信号采用10kHz的方波信号,在不同天气情况下进行测距实验。实验结果表明:在直视情况下,被测距离真值为0~100m的测距误差均小于5m;在非直视情况下,由于多径散射的影响,有效测距距离降为0~70m。当发送仰角和接收仰角均小于10°时,测距误差较小,均小于5m,当发送仰角和接收仰角均大于10°时,随着发送仰角和接收仰角的增大,有效测距距离明显降低。总的来说,该算法有着较高的精度,在GPS无法正常使用时能够为无人机提供导航数据,基本能够满足自主降落和飞行引导的要求。     

基于声发射技术的绝缘子在线监测方法的研究

通过对绝缘子现行的污秽监测方法的研究分析,提出了基于声发射技术的绝缘子污秽放电在线监测方法,对电晕放电和污秽放电声发射信号进行了实验研究,并对两者放电声发射在波形相位与强度上的差别进行了分析比较,基本消除了电晕放电对污秽放电声发射信号的干扰,从而揭示了污秽放电的严重程度和声信号之间的关系,证明了声发射技术在绝缘子在线检测上的可行性。     

基于紫外光功率法的电力设备电晕放电检测仪

针对传感器所接收到的设备放电中的紫外光信号的特点,采用高速数字积分技术测量其光功率,并推导了传感器接收到的紫外光功率与传感器输出的电信号之间的数值关系。在此基础上,推导出整个设备的放电光功率,用以表征设备放电的紫外辐射光强。另外,该仪器还可以利用其特有的数字积分的方法描绘出整个放电的发展过程,为分析放电规律提供了一种有借鉴意义的方法。     

基于小波变换的紫外光和可见光图像融合算法

针对高压设备电晕放电和故障点定位的问题,设计了一种基于紫外电晕技术的高压放电检测系统,并提出了一种适用于紫外光图像和可见光图像融合的小波算法。利用240 nm^280 nm这一日盲波段获取紫外放电图,引入了图像融合技术,实现了对电晕区域精确地定位。小波变换具有很好的时频特性,可以用于同时提取不同尺度上的有用信息,为图像融合提供了有利条件。通过仿真实验,将该算法与以往的加权平均方法和拉普拉斯金字塔变换方法进行了比较。研究结果表明,由该方法得到的融合图像可以有效地保留细节和边缘,图像更加清晰,细节更加丰富,融合效果明显优于其他两种方法。该方法满足紫外检测系统的需要,能够广泛应用于电晕放电的检测和定位,从而为解决电晕问题提供依据。     

基于紫外脉冲法的便携式绝缘子放电检测仪研制

随着电力系统电压等级的提高,电力设备的绝缘问题显得越来越重要。本文对目前存在的绝缘子放电检测方法进行了比较,分析了各自的优缺点,并针对绝缘子在放电时能产生日盲型紫外线的原理,设计了一种便携式的紫外型绝缘子放电检测仪,该检测仪充分考虑了环境温湿度、磁场,以及探测距离对探测结果的影响。通过利用该检测仪对明火及紫外灯等做模拟实验,并和UVC254紫外线强度计做了对比,证明了该设备的有效性。     

无人机电力巡检中定位绝缘子的方法

设计了一种将差分GPS和内部导航系统(INS)融合的无人机导航技术,应用仿真分析技术对无人机的飞行定位过程和定位误差进行计算分析,设计基于差分GPS/INS和图像识别的无人机飞行定位算法和控制程序,解决无人机定位误差和定位失效的问题。应用上述无人机导航定位技术,使无人机飞至距电线杆塔侧边一定距离的位置,通过无人机上的云台进行扫描和定位杆塔,拍摄杆塔全景照片,应用图像识别技术确定绝缘子位置,计算云台的转动角度,对准绝缘子拍照,获取清晰的绝缘子图像信息,用于识别绝缘子的故障。     

利用无人机采集高压线图像检测电晕放电的研究

在高压领域,电晕放电是最困扰电力输送企业的问题之一。电晕放电是由带电导体周围的气体发生电离引起的放电,为了克服这一现象,有必要对高压电线进行实时监视,并设法使损耗保持在合理范围内。为做到这一点,提出了使用无人驾驶飞行器的方法,即在飞行器上装配探测电晕放电所需要的设备,提取无人机采集的图像,使用Radon变换及Matlab函数进行分析,实现高压线路电晕放电的检测。     

高压绝缘子紫外在线检测器研制

本文介绍了利用高压绝缘子放电时发出的紫外线对高压输电线路运行状态进行监测的原理，提出了一种紫外型绝缘子在线监测的新方法，分析了紫外在线检测器各部分电路的工作原理。利用该检测器对放电火花进行了模拟实验，实验表明该装置具有灵敏度高、响应速度快、安全性好等优点，应用前景广泛。     

日盲紫外-可见光双光谱照相机系统

为准确检测电晕放电的位置和强弱,考虑电晕放电会发出日盲紫外波段(240～280nm)光,对这一波段的目标进行检测可以避免太阳光的干扰这一特点,研制了一种基于分光方式的日盲紫外-可见光双光谱照相机。设计了一种孔径为68mm、焦距为180mm的高分辨率折反射结构的日盲紫外镜头,并设计了基于TMS320DM642的DSP芯片的图像处理电路。借助DSP/BIOS实时内核和RF5框架,实现了图像采集、图像输出显示、和压缩存储任务的调度,采用加权平均算法实现了图像融合。在阳光强烈的夏天对90m处的汞灯紫外点光源和背景进行了野外成像实验,获得了较为清晰的紫外图像、可见光图像以及合成图像。此外,提出了相机的改进建议。     

光纤式GIS局部放电检测装置的研究

传统的GIS局部放电检测的方法主要是电测法和声测法,这些方法很容易受到现场环境的干扰。本文通过检测GIS内电晕产生的紫外光实现其内部局部放电的在线监测,介绍了非接触式紫外光功率检测法的基本原理及基于该方法的在线装置的基本构成和实现方法,并使用该实验装置对高压放电进行了模拟实验。结果表明,该装置具有很高的灵敏度和响应速度,具有很好的应用前景。     

绝缘子带电水冲洗车浅析

为解决电气化铁路绝缘子污闪问题,引进了绝缘子带电水冲洗车。主要从结构、原理、冲洗方法等方面细致的介绍绝缘子带电水冲洗车,可为相应工作人员的操作、调试、保养提供参考。     

EDM放电位置在线检测的电位差法研究

本文深入地研究了在电火花加工过程中利用电位差法在线检测放电位置的方法，推导了电位差与放电位置的关系式，绘制了关系曲线，并与实验结果进行了对经，证明该检测方法的灵敏度只与电极材料及电极形状和结构有关，不受脉冲宽度，供电分支导线长度的影响。     

基于嵌入式计算机的紫外内窥系统研究

电气设备在长时间运行中,由于绝缘材料的老化、破损等情况会引起局部放电现象。这种电气设备内部不易被发现的故障可能会加速设备的损坏,甚至会造成严重的事故。为了实现电气设备内部的故障检查,针对电气设备特殊的内部环境,将紫外放电检测和视频内窥技术相结合,研制了具有紫外放电检测和图像采集功能的紫外内窥检测系统。文中详细介绍了紫外脉冲放电信号的检测原理,检测系统硬件平台的构建,嵌入式Linux操作系统和Qtopia文件系统的启动与运行,USB摄像头的视频图像采集,并给出了该新型电气设备内窥系统的应用程序流程图,最后通过实验验证了该紫外内窥系统在电力设备检测方面的实用性。     

激振-拾振距离对 220 kV 瓷支柱绝缘子 振动检测的影响研究

为解决双节瓷支柱绝缘子的振动检测问题,以220 kV串联瓷支柱绝缘子为研究对象,采取SolidWorks软件建模并导入ANSYS软件中,设置模型参数计算分析;验证了通过振动声学法检测串联双节瓷支柱绝缘子的可行性,同时探究了激振-拾振距离及拾振点在下法兰底端的具体位置对绝缘子检测精度的影响,得到其一般性规律,通过搭建220 kV绝缘子实验台对仿真得到的规律进行验证;最终结论表明,激振-拾振距离对瓷支柱绝缘子的振动检测结果存在影响,对于双节支柱绝缘子,当激振点与拾振点位于通过下法兰中心的同一直线上时,关于下法兰中心对称的两个拾振点所采集信号表现出的频谱特征不随激振-拾振距离变化而变化,并根据实验结果得出型号为B03.8-1的220 kV双节瓷支柱绝缘子的最佳激振-拾振距离为35 mm。     

基于Hough检测和C-V模型的航拍绝缘子 自动协同分割方法*

绝缘子分割是通过图像处理技术实现其运行状态自动检测及故障诊断的重要前提。针对航拍图像具有背景复杂、分辨率较低、数量多和伪目标多等特点,使用传统分割方法会产生大量的用户交互导致分割效果不佳。本文把协同分割引入到绝缘子航拍图像处理中,提出一种Hough检测修复结合自动初始化轮廓C-V模型的航拍绝缘子图像协同分割方法。本方法利用航拍绝缘子图像帧之间的关系作为先验信息以达到更高的分割精度。首先对航拍图像进行去除文本预处理;然后对预处理过的图像进行Hough检测修复以处理输电线与绝缘子粘连问题并用SLIC进行超像素分割;最后利用广义霍夫变换实现C-V模型初始轮廓的选取并进行基于图像间的C-V模型的绝缘子协同分割。实验结果表明,本文分割方法的准确率明显比其他算法高,能够有效地区分目标和背景并去除杆塔、输电线等伪目标,自动化性能良好,为无人机航拍绝缘子的状态检测及故障诊断奠定基础。