CN105467271A - 多谱段输电线路故障检测系统 - Google Patents

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隋永新
杨怀江
闫丰
章明朝
周跃
易翔宇
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Abstract

多谱段输电线路故障检测系统，涉及电力设备故障检测领域。解决了现有输电线路故障检测系统无法同时检测电压型故障和电流型故障、且对使用环境要求严苛等问题。本发明的检测系统主要包括：分光镜、紫外物镜、紫外滤光片、紫外探测器、红外物镜、红外探测器、步进电机、图像融合处理系统和用户交互界面；日盲紫外谱段的光依次经分光镜透射、紫外物镜、日盲紫外滤光片后，成像在紫外探测器上，长波红外谱段的光依次经分光镜反射、红外物镜后，成像在红外探测器上，图像融合处理系统同时采集日盲紫外图像和红外图像，融合处理后，送给用户交互界面进行显示。该系统结构简单，使用方便，可实现输电线路故障的实时检测，有效提高检测效率。

Description

多谱段输电线路故障检测系统
技术领域
本发明属于电力设备故障检测领域，具体涉及一种多谱段输电线路故障检测系统。
背景技术
输电线路在电力系统中有着重要的地位，它承担着输送电能的重要任务，一旦出现故障会影响电能的输送，对人们的生产和生活造成极大的影响。当电力线路发生故障后，需要准确而迅速地找到故障点，进行及时处理，以便缩短停电时间。
传统的电力线路故障检测采用人工目视检查，很难观察到小面积的电晕放电，即使观察到故障也无法准确记录故障位置。20世纪90年代，红外热像仪被用于输电线路故障检测，但由于白天太阳光谱中含有非常强的长波红外光，而电压型故障(电晕)放电产生的长波红外光能量弱，系统信噪比低，检测效果比较差，因此红外热像仪仅适用于电流致热型故障的检测和诊断。为了解决这一问题，近几年，国内外逐步将紫外/可见双谱段电晕检测系统应用于输电线路故障检测。这类系统通过日盲紫外谱段进行输电线路电晕现象的检测，并与可见光图像复合实现电晕位置的精确定位。但是，这类检测系统只能检测电压致晕型故障，而且在夜晚由于无可见光图像而无法定位故障，在雾天、雪天等恶劣天气下由于紫外光透过率低而无法使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中输电线路故障检测系统无法同时检测电压型故障和电流型故障、对使用环境要求严苛等问题，提供一种多谱段输电线路故障检测系统。
本发明解决上述技术问题，采取的技术方案如下。
多谱段输电线路故障检测系统，主要包括分光镜、紫外物镜、日盲紫外滤光片、紫外探测器、红外物镜、红外探测器、第一步进电机、第二步进电机、图像融合处理系统和用户交互界面；
日盲紫外谱段的光依次经分光镜透射、紫外物镜、日盲紫外滤光片后，成像在紫外探测器上，长波红外谱段的光依次经分光镜反射、红外物镜后，成像在红外探测器上，图像融合处理系统同时采集紫外探测器的日盲紫外图像和红外探测器的红外图像，并将红外图像进行伪彩色处理后，与日盲紫外图像进行图像级的融合，最后送给用户交互界面进行显示；
所述紫外物镜安装在第一步进电机上并在第一步进电机的控制下沿紫外物镜的光轴移动；
所述红外物镜安装在第二步进电机上并在第二步进电机的控制下沿红外物镜的光轴移动。
进一步的，该系统还包括光窗，日盲紫外谱段的光和长波红外谱段的光经光窗后再入射分光镜。
进一步的，该系统还包括反射镜，分光镜反射的长波红外谱段的光，经反射镜折转后入射红外物镜。
进一步的，该系统还包括红外滤光片，长波红外谱段的光经红外物镜后，先经红外滤光片滤光，再成像在红外探测器上。
进一步的，所述分光镜为45度入射分光镜。
进一步的，所述的日盲紫外谱段为240nm-280nm。
进一步的，所述的长波红外谱段为8um-14um。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的多谱段输电线路故障检测系统集成了日盲紫外、长波红外两个谱段的输电线路故障检测：长波红外谱段主要检测由于电流致热产生的故障，如高电阻缺陷、连接不良、带电绝缘子内部缺陷等产生的电晕和电弧；日盲紫外谱段利用240nm-280nm的太阳盲区，主要检测由于高压引起的电晕，如绝缘子/套管/导线/污染、导线损坏、分离器松弛、部件的尖部、安装不当的复合绝缘子、缺少弧型喇叭等产生电晕和电弧。
2、本发明的多谱段输电线路故障检测系统不受天气影响，能够在白天、夜晚、雾天、雪天等各种恶劣天气环境下进行输电线路故障检测，且检测的准确率高，可实现电流型故障和电压型故障的精确定位。
附图说明
图1为本发明所述的多谱段输电线路故障检测系统的结构示意图；
图2为本发明所述的多谱段输电线路故障检测系统的结构示意图；
图3为本发明所述的多谱段输电线路故障检测系统的使用流程图；
图中，1、光窗，2、分光镜，3、紫外物镜，4、日盲紫外滤光片，5、紫外探测器，6、反射镜，7、红外物镜，8、红外探测器，9、第一步进电机，10、第二步进电机，11、图像融合处理系统、12、用户交互界面，13、红外滤光片。
具体实施方式
以下结合附图1-3进一步说明本发明。
如图1所示，本发明的多谱段输电线路故障检测系统利用日盲紫外谱段和长波红外谱段对输电线路的电压型故障和电流型故障分别进行检测，并通过双光路复合实现各类故障的精确定位。该检测系统主要包括光窗1、分光镜2、紫外物镜3、紫外滤光片4、紫外探测器5、反射镜6、红外物镜7、红外探测器8、第一步进电机9、第二步进电机10、图像融合处理系统11和用户交互界面12。其中，为了对紫外光路进行焦距调节，紫外物镜3安装于第一步进电机9上，在第一步进电机9的控制下沿光轴移动；为了对红外光路进行焦距调节，红外物镜7安装于第二步进电机10上，在第二步进电机10的控制下沿光轴移动。检测系统中的光路走向为：日盲紫外谱段的光通过光窗1、分光镜2透射、紫外物镜3、紫外滤光片4后，成像在紫外探测器5上。长波红外谱段的光通过光窗1、分光镜2反射、反射镜6反射、红外物镜7、红外探测器8后，成像在红外探测器8上。图像融合处理系统11同时采集紫外探测器5的日盲紫外图像和红外探测器8的红外图像，并将红外图像进行伪彩色处理后，与日盲紫外图像进行图像级的融合，最后送给用户交互界面12进行显示。
上述检测系统中，反射镜6的作用是减小该系统的尺寸，如系统中有足够的空间，也可以不设置反射镜6。分光镜2一般为45°入射分光镜，其可透过日盲紫外谱段的光，而反射长波红外谱段的光。现有技术中，红外物镜7一般带有红外滤光功能，也可以根据实际需要，在系统中设置红外滤光片13，如图2所示，长波红外谱段的光经红外物镜7后，先经红外滤光片13滤光，再成像在红外探测器8上。
本发明中，日盲紫外谱段一般为240nm-280nm，相应的日盲紫外滤光片透过该谱段的光，紫外探测器5的探测范围涵盖该谱段。长波红外谱段的一般为8um-14um，相应的，红外物镜7的探测范围涵盖该谱段，如果系统还包括红外滤光片13，则红外滤光片13透过该谱段的光。
如图3所示，上述多谱段输电线路故障检测系统对输电线路进行故障检测的方法，可以包括以下步骤：
步骤一、打开多谱段输电线路故障检测系统，准备测试。
步骤二、进行通道设置，仅打开红外通道。
步骤三、设置红外通道调焦方式，可选择自动调焦，也可以根据输电线路距离检测点的距离进行手动调焦。
步骤四、观察红外图像，看是否存在电流致热型线路故障。如果存在，记录该电流型故障的位置，转至步骤五；如果不存在，直接转至步骤五。
步骤五、进行通道设置，仅打开日盲紫外通道。
步骤六、设置紫外通道调焦方式，可选择自动调焦，也可以根据输电线路距离检测点的距离进行手动调焦。
步骤七、观察日盲紫外图像，看是否存在电压型线路故障。如果存在，转至步骤八；如果不存在，转至步骤十。
步骤八、进行通道设置，同时打开日盲紫外通道和红外通道。
步骤九、将多谱段输电线路故障检测系统对准步骤七中检测到的电压型故障的方向，根据红外紫外双谱段复合图像，实现对电压型故障的精确定位，并记录该电压型故障的位置。
步骤十、结束输电线路故障检测。
需要说明的是，上述使用方法，也可以先检测电压型故障后检测电流型故障，没有特殊限制。

Claims (7)

1.多谱段输电线路故障检测系统，其特征在于，主要包括分光镜(2)、紫外物镜(3)、日盲紫外滤光片(4)、紫外探测器(5)、红外物镜(7)、红外探测器(8)、第一步进电机(9)、第二步进电机(10)、图像融合处理系统(11)和用户交互界面(12)；
日盲紫外谱段的光依次经分光镜(2)透射、紫外物镜(3)、日盲紫外滤光片(4)后，成像在紫外探测器(5)上，长波红外谱段的光依次经分光镜(2)反射、红外物镜(7)后，成像在红外探测器(8)上，图像融合处理系统(11)同时采集紫外探测器(5)的日盲紫外图像和红外探测器(8)的红外图像，并将红外图像进行伪彩色处理后，与日盲紫外图像进行图像级的融合，最后送给用户交互界面(12)进行显示；
所述紫外物镜(3)安装在第一步进电机(9)上并在第一步进电机(9)的控制下沿紫外物镜(3)的光轴移动；
所述红外物镜(7)安装在第二步进电机(10)上并在第二步进电机(10)的控制下沿红外物镜(7)的光轴移动。
2.根据权利要求1所述的多谱段输电线路故障检测系统，其特征在于，该系统还包括光窗(1)，日盲紫外谱段的光和长波红外谱段的光经光窗(1)后再入射分光镜(2)。
3.根据权利要求1所述的多谱段输电线路故障检测系统，其特征在于，该系统还包括反射镜(6)，分光镜(2)反射的长波红外谱段的光，经反射镜(6)折转后入射红外物镜(7)。
4.根据权利要求1所述的多谱段输电线路故障检测系统，其特征在于，该系统还包括红外滤光片(13)，长波红外谱段的光经红外物镜(7)后，先经红外滤光片(13)滤光，再成像在红外探测器(8)上。
5.根据权利要求1所述的多谱段输电线路故障检测系统，其特征在于，所述分光镜(2)为45度入射分光镜。
6.根据权利要求1所述的多谱段输电线路故障检测系统，其特征在于，所述的日盲紫外谱段为240nm-280nm。
7.根据权利要求1所述的多谱段输电线路故障检测系统，其特征在于，所述的长波红外谱段为8um-14um。
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