CN104469288A - 一种局部放电故障源可视化标识装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种局部放电故障源可视化标识装置，该标识装置包含：支撑结构、标识支撑架、数控云台、CCD相机、驱动控制模块及显示器。标识支撑架设置在支撑结构上；数控云台设置在标识支撑架的顶部上端面上；CCD相机设置在数控云台上，与外部上位机连接；驱动控制模块设置在标识支撑架的顶部下端面上，并与数控云台、外部上位机连接；显示器设置在标识支撑架的侧面上，与外部上位机连接。当检测出局放故障源的空间坐标后，以此为输入，驱动控制模块会自动标识出局部放电故障源可视化标识装置对应二维图像坐标，控制数控云台动作，带动CCD相机移动至可以输出相关的可视化信息的位置，从而实现快速准确定位及标识故障源的目的。

Description

一种局部放电故障源可视化标识装置

技术领域

本发明涉及局部放电检测装置，具体涉及一种局部放电故障源可视化标识装置。

背景技术

电能是国家的经济命脉，是推动科学技术、国民经济和社会发展的主要动力。一个安全、稳定、高效的供电系统对社会发展、国家的经济建设以及人们的日常生活都具有重要意义。然而，电力设备的使用寿命往往取决于绝缘材料的绝缘强度，由于使用年限和工作环境等因素的影响，电力设备的绝缘材料可能发生裂痕现象，从而产生局部放电，导致一系列严重后果。比如影响供电品质，消耗大量电能，放电所产生的脉冲电磁波对无线电和高频通信会产生干扰等。

对于电力设备厂家和现场监护人员来说，在确定设备内部存在局部放电后，快速准确地对局放故障源定位，不仅对局部放电危害程度的评估有重要作用，而且对于迅速排除故障、保障电力系统的正常运行有重要意义。但是，由于故障定位设备给出的故障源位置为空间坐标形式，维护人员无法根据该坐标快速准确地找到故障位置，特别是存在多个局部放电故障源时。因此需要对故障源位置进行可视化标识，即将故障定位设备检测出的空间坐标在平面静态图像上标出，同时对局放故障量级进行标识，给人们直观的现场故障分布图像，这样维护人员根据图像上标识处的位置快速准确找到故障源位置，并根据局部放电故障源量级来采取不同的维修措施，对于保证电力系统正常运行具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种局部放电故障源可视化标识装置，通过设置标识支撑架、数控云台、CCD相机、驱动控制模块及显示器，当检测出局放故障源的空间坐标后，以此为输入，驱动控制模块会自动标识出局部放电故障源可视化标识装置对应二维图像坐标，控制数控云台动作，带动CCD相机移动至可以输出相关的可视化信息的位置，从而实现快速准确定位及标识故障源的目的。当现场空间不够，设备外形较大时，不能满足对设备外形的一次成像，此时可以通过调节相机成像角度，进行设备外形的多次成像，拼凑出一张完整的设备外形图。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种局部放电故障源可视化标识装置，其特点是，该标识装置包含：

支撑结构，

标识支撑架，设置在所述支撑结构上；

数控云台，设置在所述标识支撑架的顶部上端面上；

CCD相机，设置在所述数控云台上，与外部上位机连接；

驱动控制模块，设置在所述标识支撑架的顶部下端面上，并与所述数控云台、外部上位机连接；

显示器，设置在所述标识支撑架的侧面上，与外部上位机连接。

优选地，所述数控云台包含：

云台支架，纵截面呈L形，设置在所述标识支撑架的顶部上端面上；

X轴同步部件，设置在所述云台支架底部上，并与所述标识支撑架的顶部上端面连接；所述X轴同步部件与所述驱动控制模块连接；

Y轴同步部件，设置在所述云台支架侧壁上，所述CCD相机设置在所述Y轴同步部件上；所述Y轴同步部件与所述驱动控制模块连接。

优选地，所述X轴同步部件包含：

第一X轴同步轮，设置在所述云台支架底部下端面上；

第二X轴同步轮，所述第二X轴同步轮直径大于所述第一X轴同步轮，该第二X轴同步轮固定设置在该云台支架底部下端面上，并与所述标识支撑架的顶部上端面连接；

X轴同步带，套置在所述第一X轴同步轮、第二X轴同步轮上；

X轴电机，设置在所述云台支架底部上端面上，并分别与所述第一X轴同步轮、驱动控制模块连接。

优选地，所述Y轴同步部件包含：

第一Y轴同步轮，设置在所述云台支架侧壁的一侧面上，

第二Y轴同步轮，所述第二Y轴同步轮直径大于所述第一Y轴同步轮直径，该第二Y轴同步轮设置在与该第一Y轴同步轮同一侧面上的该云台支架侧壁；

Y轴同步带，套置在所述第一Y轴同步轮、第二Y轴同步轮上；

Y轴电机，设置在所述云台支架侧壁的另一侧面上，并与所述第一Y轴同步轮连接；

相机支撑架，与所述Y轴同步带固定连接，所述CCD相机设置在所述相机支撑架上。

优选地，所述驱动控制模块包含：

控制驱动电路，分别与所述X轴电机、Y轴电机连接；

USB转串口电路，分别与所述控制驱动电路、外部上位机连接；

开关电源，分别与所述控制驱动电路、USB转串口电路、X轴电机、Y轴电机连接。

一种利用局部放电故障源可视化标识装置识别局部放电故障源的方法，其特点是，该方法包含如下步骤：

S1，外部上位机设置驱动控制模块的参数；

S2，所述驱动控制模块控制X轴电机、Y轴电机转动，带动CCD相机在水平方向、垂直方向进行运动；

S3，当所述CCD相机到达指定位置时，该CCD相机对局部放电故障源进行识别、拍照，并将照片发送至所述外部上位机；

S4，所述外部上位机将获取的局部放电故障源照片显示至显示器。

优选地，所述步骤S1包含：

S1.1，所述外部上位机输入实际故障源的空间三维坐标，通过坐标转换获取在云台支架实际的坐标；

S1.2，根据当前位置距离故障源在云台支架实际的坐标，所述外部上位机计算出所述CCD摄像机实际需要在X轴、Y轴的旋转角度，并将X轴旋转角度、Y轴旋转角度通过USB转串口电路发送至控制驱动电路。

优选地，所述步骤S2包含：

所述控制驱动电路分别控制所述X轴电机、Y轴电机的转动频率、转动时长；

所述X轴电机带动第一X轴同步轮转动，所述第一X轴同步轮带动X轴同步带、第二X轴同步轮运动，所述第二X轴同步轮带动云台支架转动，所述云台支架带动CCD相机转动，最终改变所述CCD相机的旋转角度；

当所述CCD相机到达X轴方向的设定旋转角度时，所述X轴电机停止工作；

所述 Y轴电机带动第一Y轴同步轮转动，所述第一Y轴同步轮带动Y轴同步带、第二Y轴同步轮运动，最终改变所述CCD相机在Y轴向的高度；

当所述CCD相机到达Y轴方向的设定高度时，所述Y轴电机停止工作。

优选地，在所述第二Y轴同步轮顶部设有第一限位开关，在所述第一Y轴同步轮底部设有第二限位开关；

当所述CCD相机在所述Y轴同步带带动下到达该第二Y轴同步轮顶部时，所述第一限位开关动作，并将限位信号发送至所述控制驱动电路，该控制驱动电路控制所述Y轴电机停止工作；

当所述CCD相机在所述Y轴同步带带动下到达该第一Y轴同步轮底部时，所述第二限位开关动作，并将限位信号发送至所述控制驱动电路，该控制驱动电路控制所述Y轴电机停止工作。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明提供的一种局部放电故障源可视化标识装置，当检测出局放故障源的空间坐标后，以此为输入，驱动控制模块会自动标识出局部放电故障源可视化标识装置对应二维图像坐标，控制数控云台动作，带动CCD相机移动至可以输出相关的可视化信息的位置，从而实现快速准确定位及标识故障源的目的。当现场空间不够，设备外形较大时，不能满足对设备外形的一次成像，此时可以通过调节相机成像角度，进行设备外形的多次成像，拼凑出一张完整的设备外形图。该装置的操作使用，可以很方便的实现对局放故障源的可视化标识，以便维护人员快速准确的识别故障源，及时维护。

附图说明

图1为本发明一种局部放电故障源可视化标识装置的整体结构示意图。

图2为本发明一种局部放电故障源可视化标识装置的局部结构示意图。

图3为本发明一种利用局部放电故障源可视化标识装置识别局部放电故障源的方法的整体流程图。

图4为本发明一种局部放电故障源可视化标识装置的驱动控制模块结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种局部放电故障源可视化标识装置，该标识装置包含：支撑结构60、标识支撑架10、数控云台20、CCD相机30、驱动控制模块40及显示器50。

其中，标识支撑架10设置在支撑结构60上；数控云台20设置在标识支撑架10的顶部上端面上；CCD相机30设置在数控云台20上，与外部上位机连接；驱动控制模块40设置在标识支撑架10的顶部下端面上，并与数控云台20、外部上位机连接；显示器50设置在标识支撑架10的侧面上，与外部上位机连接。

本实施例中，将显示器50设置在标识支撑架10的侧面上，便于显示浏览和实时查看CCD相机30的成像视野。支撑结构60为立体柜，便于支撑和移动，能够使用灵活。

如图2所示，数控云台20包含：云台支架21、X轴同步部件22及Y轴同步部件23。其中，云台支架21的纵截面呈L形，设置在标识支撑架10的顶部上端面上。X轴同步部件22设置在云台支架21底部上，并与标识支撑架10的顶部上端面连接；X轴同步部件22与驱动控制模块40连接。Y轴同步部件23设置在云台支架21侧壁上，CCD相机30设置在Y轴同步部件23上；Y轴同步部件23与驱动控制模块40连接。

本实施例中，CCD相机30采用ARTRAY公司的ARTCAM-150PⅢ型号CCD相机。

如图2所示，X轴同步部件22包含：第一X轴同步轮221、第二X轴同步轮222、X轴同步带223及X轴电机224。其中，第一X轴同步轮221设置在云台支架21底部下端面上。第二X轴同步轮222直径大于第一X轴同步轮221，该第二X轴同步轮222固定设置在该云台支架21底部下端面上，并与标识支撑架10的顶部上端面连接。X轴同步带223套置在第一X轴同步轮221、第二X轴同步轮222上。X轴电机224设置在云台支架21底部上端面上，并分别与第一X轴同步轮221、驱动控制模块40连接。

本实施例中，第一X轴同步轮221在X轴电机224控制下转动，从而带动X轴同步带223及第二X轴同步轮222转动。由于第二X轴同步轮222的中心轴部分别与云台支架21底部、标识支撑架10的顶部上端面连接，从而能够带动标识支撑架10在X轴方向实现360°旋转，从而带动CCD照相机30在X轴方向实现360°旋转。

如图2所示，Y轴同步部件23包含：第一Y轴同步轮231、第二Y轴同步轮、Y轴同步带233、Y轴电机234及相机支撑架235。其中，第一Y轴同步轮231设置在云台支架21侧壁的一侧面上。第二Y轴同步轮直径大于第一Y轴同步轮231直径，该第二Y轴同步轮设置在与该第一Y轴同步轮231同一侧面上的该云台支架21侧壁。Y轴同步带233套置在第一Y轴同步轮231、第二Y轴同步轮上。Y轴电机234设置在云台支架21侧壁的另一侧面上，并与第一Y轴同步轮231连接。相机支撑架235与Y轴同步带233固定连接，设置在相机支撑架235上。

本实施例中，Y轴电机234控制第一Y轴同步轮231转动，第一Y轴同步轮231带动第二Y轴同步轮及Y轴同步带233运动，CCD相机30可随着Y轴同步带233进行上下移动。

如图4所示，驱动控制模块40包含：控制驱动电路41、USB转串口电路42及开关电源43。其中，控制驱动电路41分别与X轴电机224、Y轴电机234连接；USB转串口电路42分别与控制驱动电路41、外部上位机连接；开关电源43分别与控制驱动电路41、USB转串口电路42、X轴电机224、Y轴电机234连接。

本实施例中，USB转串口电路42用于连接外部上位机与控制驱动电路41，实现外部上位机与控制驱动电路41之间的通信。开关电源43分别为控制驱动电路41、USB转串口电路42、X轴电机224、Y轴电机234提供电源。

如图3所示，一种利用局部放电故障源可视化标识装置识别局部放电故障源的方法，该方法包含如下步骤：

S1，外部上位机设置驱动控制模块40的参数。该步骤S1包含：

S1.1，外部上位机输入实际故障源的空间三维坐标，通过坐标转换获取在云台支架21实际的坐标。

S1.2，根据当前位置距离故障源在云台支架21实际的坐标，外部上位机计算出CCD摄像机30实际需要在X轴、Y轴的旋转角度，并将X轴旋转角度、Y轴旋转角度通过USB转串口电路42发送至控制驱动电路41。

S2，驱动控制模块40控制X轴电机224、Y轴电机234转动，带动CCD相机30在水平方向、垂直方向进行运动。该步骤S2包含：

S2.1，控制驱动电路41分别控制X轴电机224、Y轴电机234的转动频率、转动时长。X轴电机224带动第一X轴同步轮221转动，第一X轴同步轮221带动X轴同步带223、第二X轴同步轮222运动，第二X轴同步轮222带动云台支架21转动，云台支架21带动CCD相机30转动，最终改变所述CCD相机30的旋转角度；当CCD相机30到达X轴方向的设定旋转角度时，X轴电机224停止工作。

 Y轴电机234带动第一Y轴同步轮231转动，第一Y轴同步轮231带动Y轴同步带233、第二Y轴同步轮运动，最终改变CCD相机30在Y轴向的高度；当CCD相机30到达Y轴方向的设定高度时，Y轴电机234停止工作。

S3，当CCD相机30到达指定位置时，该CCD相机30对局部放电故障源进行识别、拍照，并将照片发送至外部上位机。

S4，外部上位机将获取的局部放电故障源照片显示至显示器50。从而能够采集到含有局部放电故障源的静态成像图像，标定出故障源处对应的静态图像的二维坐标。

本实施例中，当现场空间不够，被标识设备外形较大时，不能满足对设备外形的一次成像，此时可以通过调节CCD相机30成像角度，进行被标识设备外形的多次成像，拼凑出一张完整的设备外形图。

本发明也可以通过手动操作数控云台20，根据外部上位机将获取的局部放电故障源照片显示至显示器50，手动改变CCD相机30分别在Y轴向高度、X轴向的旋转角度，可以满足用户的选择操作，从而能够调整CCD相机30的姿态，满足实际拍摄的需求。

本发明还可以在第二Y轴同步轮顶部设有第一限位开关，在第一Y轴同步轮231底部设有第二限位开关。

当CCD相机30在Y轴同步带233带动下到达该第二Y轴同步轮顶部时，第一限位开关动作，并将限位信号发送至控制驱动电路41，该控制驱动电路41控制Y轴电机234停止工作。

当CCD相机30在Y轴同步带233带动下到达该第一Y轴同步轮231底部时，第二限位开关动作，并将限位信号发送至控制驱动电路41，该控制驱动电路41控制Y轴电机234停止工作。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种局部放电故障源可视化标识装置，其特征在于，该标识装置包含：

支撑结构（60），

标识支撑架（10），设置在所述支撑结构（60）上；

数控云台（20），设置在所述标识支撑架（10）的顶部上端面上；

CCD相机（30），设置在所述数控云台（20）上，与外部上位机连接；

驱动控制模块（40），设置在所述标识支撑架（10）的顶部下端面上，并与所述数控云台（20）、外部上位机连接；

显示器（50），设置在所述标识支撑架（10）的侧面上，与外部上位机连接。

2.如权利要求1所述的局部放电故障源可视化标识装置，其特征在于，所述数控云台（20）包含：

云台支架（21），纵截面呈L形，设置在所述标识支撑架（10）的顶部上端面上；

X轴同步部件（22），设置在所述云台支架（21）底部上，并与所述标识支撑架（10）的顶部上端面连接；所述X轴同步部件（22）与所述驱动控制模块（40）连接；

Y轴同步部件（23），设置在所述云台支架（21）侧壁上，所述CCD相机（30）设置在所述Y轴同步部件（23）上；所述Y轴同步部件（23）与所述驱动控制模块（40）连接。

3.如权利要求2所述的局部放电故障源可视化标识装置，其特征在于，所述X轴同步部件（22）包含：

第一X轴同步轮（221），设置在所述云台支架（21）底部下端面上；

第二X轴同步轮（222），所述第二X轴同步轮（222）直径大于所述第一X轴同步轮（221），该第二X轴同步轮（222）固定设置在该云台支架（21）底部下端面上，并与所述标识支撑架（10）的顶部上端面连接；

X轴同步带（223），套置在所述第一X轴同步轮（221）、第二X轴同步轮（222）上；

X轴电机（224），设置在所述云台支架（21）底部上端面上，并分别与所述第一X轴同步轮（221）、驱动控制模块（40）连接。

4.如权利要求2所述的局部放电故障源可视化标识装置，其特征在于，所述Y轴同步部件（23）包含：

第一Y轴同步轮（231），设置在所述云台支架（21）侧壁的一侧面上，

第二Y轴同步轮，所述第二Y轴同步轮直径大于所述第一Y轴同步轮（231）直径，该第二Y轴同步轮设置在与该第一Y轴同步轮（231）同一侧面上的该云台支架（21）侧壁；

Y轴同步带（233），套置在所述第一Y轴同步轮（231）、第二Y轴同步轮上；

Y轴电机（234），设置在所述云台支架（21）侧壁的另一侧面上，并与所述第一Y轴同步轮（231）连接；

相机支撑架（235），与所述Y轴同步带（233）固定连接，所述CCD相机（30）设置在所述相机支撑架（235）上。

5.如权利要求4所述的局部放电故障源可视化标识装置，其特征在于，所述驱动控制模块（40）包含：

控制驱动电路（41），分别与所述X轴电机（224）、Y轴电机（234）连接；

USB转串口电路（42），分别与所述控制驱动电路（41）、外部上位机连接；

开关电源（43），分别与所述控制驱动电路（41）、USB转串口电路（42）、X轴电机（224）、Y轴电机（234）连接。

6.一种利用局部放电故障源可视化标识装置识别局部放电故障源的方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

S1，外部上位机设置驱动控制模块（40）的参数；

S2，所述驱动控制模块（40）控制X轴电机（224）、Y轴电机（234）转动，带动CCD相机（30）在水平方向、垂直方向进行运动；

S3，当所述CCD相机（30）到达指定位置时，该CCD相机（30）对局部放电故障源进行识别、拍照，并将照片发送至所述外部上位机；

S4，所述外部上位机将获取的局部放电故障源照片显示至显示器（50）。

7.如权利要求6所述利用局部放电故障源可视化标识装置识别局部放电故障源的方法，其特征在于，所述步骤S1包含：

S1.1，所述外部上位机输入实际故障源的空间三维坐标，通过坐标转换获取在云台支架（21）实际的坐标；

S1.2，根据当前位置距离故障源在云台支架（21）实际的坐标，所述外部上位机计算出所述CCD摄像机（30）实际需要在X轴、Y轴的旋转角度，并将X轴旋转角度、Y轴旋转角度通过USB转串口电路（42）发送至控制驱动电路（41）。

8.如权利要求6所述利用局部放电故障源可视化标识装置识别局部放电故障源的方法，其特征在于，所述步骤S2包含：

所述控制驱动电路（41）分别控制所述X轴电机（224）、Y轴电机（234）的转动频率、转动时长；

所述X轴电机（224）带动第一X轴同步轮（221）转动，所述第一X轴同步轮（221）带动X轴同步带（223）、第二X轴同步轮（222）运动，所述第二X轴同步轮（222）带动云台支架（21）转动，所述云台支架（21）带动CCD相机（30）转动，最终改变所述CCD相机（30）的旋转角度；

当所述CCD相机（30）到达X轴方向的设定旋转角度时，所述X轴电机（224）停止工作；

所述 Y轴电机（234）带动第一Y轴同步轮（231）转动，所述第一Y轴同步轮（231）带动Y轴同步带（233）、第二Y轴同步轮运动，最终改变所述CCD相机（30）在Y轴向的上下移动；

当所述CCD相机（30）到达Y轴方向的设定高度时，所述Y轴电机（234）停止工作。

9.如权利要求8所述利用局部放电故障源可视化标识装置识别局部放电故障源的方法，其特征在于，在所述第二Y轴同步轮顶部设有第一限位开关，在所述第一Y轴同步轮（231）底部设有第二限位开关；

当所述CCD相机（30）在所述Y轴同步带（233）带动下到达该第二Y轴同步轮顶部时，所述第一限位开关动作，并将限位信号发送至所述控制驱动电路（41），该控制驱动电路（41）控制所述Y轴电机（234）停止工作；

当所述CCD相机（30）在所述Y轴同步带（233）带动下到达该第一Y轴同步轮（231）底部时，所述第二限位开关动作，并将限位信号发送至所述控制驱动电路（41），该控制驱动电路（41）控制所述Y轴电机（234）停止工作。