CN105571496B - 一种带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法，该方法包括以下步骤：(1)信号调制器产生频率信号驱动激光发射器发射稳定波长激光束；(2)激光束通过处理产生窄带扫描单色激光线，对被检测设备进行扫描投射；(3)获取被检测设备反射的窄带扫描单色激光线；(4)获取的图像信息经过处理模块处理得到被检测设备的三维图像，根据三维图像计算出被测电气设备的外绝缘配置特征参数；(5)激光接收及测相单元接收激光线，获取被测设备物体表面激光线上基准点云数据，对其计算结果数据进行修正。本发明采用稳定波长的单色激光线对被检测设备进行扫描，抑制背景其它波段的信息，提高获得被测设备图像相关信息的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法，属于电力系统电气设备带电检测技术领域。
背景技术
变电站电气设备外绝缘配置参数包括电气设备外绝缘最小直闪放电距离、设备表面爬电距离、设备外表面爬电比距等设备外绝缘系列参数，这些参数是否满足电网运行要求，是保障电气设备自身安全运行的必要条件，是保障电网安全稳定运行的前提条件之一，变电站电气设备在运行时要承受大气过电压、系统操作过电压的冲击以及正常运行的电压，同时还会遇到污秽污染、极端自然灾害等诸多情况，为全面做好应对电网防过电压、防污闪措施，提高电网抵御故障能力，在运维管理过程中需要对电气设备的外绝缘配置参数进行检测和校核工作，电子经纬仪、全站仪等测量仪器虽然相对大空间内的目标可以精确测量，但是遇到变电站测量活动空间受到带电安全距离限制，被检测设备外形尺寸杂状况下就无法有效检测，目前在对于电气设备外绝缘配置参数检测方法和手段研究较少，近年公开的专利(专利号201110330908.5、201410271701.9)等通过图像传感器和激光发射器组合，激光发射器发射激光线，获取包含激光线在内的设备影像信息进行计算获取，对单调背景目标的测量尚可以，但对于变电站的电气设备在有限空间安装设备数量多，形状、材质、颜色基本相同并且相互衬托的复杂检测背景，无法准确进行测量。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法，通过产生特定的激光波束照射在待检测设备上，抑制背景其它波段的信息，提高了获得被测设备图像相关信息的准确性。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法，包括以下步骤：
(1)同步控制装置控制信号调制器产生频率信号驱动激光发射器发射稳定波长激光束；
(2)激光束通过处理产生窄带扫描单色激光线，对被检测设备进行扫描投射；
(3)左视觉传感装置和右视觉传感装置在同步控制装置控制下获取被检测设备反射的窄带扫描单色激光线；
(4)左视觉传感装置和右视觉传感装置所获取的图像信息经过处理模块处理得到被检测设备的三维图像，根据三维图像计算出被测电气设备的外绝缘配置特征参数；
(5)同步控制装置控制激光接收及测相单元接收被检测设备表面漫反射的窄带扫描单色激光线，基于相位法测量获取被测设备物体表面激光线上基准点云数据，以此作为基准值与上述测量分析计算结果进行比对，对其计算结果数据进行修正。
作为优选，所述步骤(2)中激光束通过扩束整形单元和旋转扫描棱镜后产生窄带扫描单色激光线。
作为优选，三维图像采用光学测量三角法计算出电气设备外绝缘特征尺寸值，再根据被测电气设备运行电压等级，按照设备外绝缘有关标准计算得出外绝缘配置特征参数。
作为优选，所述步骤(5)包括以下步骤：
(a)激光线扫描到被测设备表面交汇形成反射的光线，选取检测范围中一条反射线的一部分或者全部长度作为基准线；
(b)将基准线划分为若干段，利用相位法对基准线进行长度检测；
(c)将检测的长度进行加权平均作为高精度的基准值与三维图像所测同一基准线数据进行比较，求其平均修正系数；
(d)将修正系数带入到电气设备外绝缘配置特征参数计算中，对结果进行修正。
三维图像检测数据是对传感器检测的像素点处理计算结果，图像采样存在的像点提取偏差，受到传感器可以检测多少像素点数制约，其精度往往不高，但是对被测设备表面漫反射调制激光线光信息利用相位法检测可获取比三维图像检测精度高很多的基准线测量尺度数据，将基准线分为若干段，测距进行加权平均作为高精度的基准值与三维图像所测同一基准线数据进行比较，求其平均修正系数，将修正系数带入电气设备外绝缘配置特征参数计算中，对结果可以起到修正，经过修正，通常可以将10％的相对误差控制在5％以下。
一种上述的带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法的装置，包括同步控制装置、信号调制器和激光接收及测相单元，所述同步控制装置同时与信号调制器、激光接收及测相单元、左视觉传感装置和右视觉传感装置连接，信号调制器与激光发射器连接，激光发射器依次与扩束整形单元和旋转扫描棱镜连接，左视觉传感装置、右视觉传感装置和激光接收及测相单元分别与处理模块连接。
作为优选，所述左视觉传感装置和右视觉传感装置均为包含滤波片变焦镜头的视觉传感器。
在本发明中，窄带单色激光发射装置、信号调制器、同步控制装置、左视觉传感装置和右视觉传感装置、激光接收及测相单元固定在同一箱体内。左视觉传感装置和右视觉传感装置均为包含滤波片变焦镜头的视觉传感器。所述左视觉传感装置和右视觉传感装置在同一视场内与同步控制装置组成检测特定波段的立体视觉系统。左视觉传感装置和右视觉传感装置相当于人的双眼，左、右视觉传感装置获取被测量设备图像，从其图像中通过对像素比对，识别出两幅图像被测设备的物体全部图像特征信息，其中包含基准线特征点信息，将两幅图像基准线的特征点进行匹配，使得两幅二维图像信息统一换算到同一坐标系中融合为一幅图像的三维图像信息，重建三维被测设备。
在本发明中，稳定波长的激光发射器，产生稳定波长的一束激光，通过聚焦扩束整形、旋转扫描棱镜形成单色窄带激光线，对被检测设备进行扫描投射，光线在被检测设备表面相交形成一条可被视觉传感器获取到窄带单色光的信息特征，视觉传感器加载滤波片变焦镜头通过抑制背景其它信息，增强被测设备的对比度，对被测目标准确聚焦获得含有稳定波长信息特征实现立体视觉图像信息数据，通过图像识别、信息融合匹配对被测目标三维重构，基于光学测量的三角法数学模型计算可获取被测电气设备外绝缘配置基础参数；同时对激光发射器发射的激光进行调制，通过激光接收对被测设备表面漫反射激光线光信息基于相位法检测获取较高精度激光线基准数据，对上述计算结果进行修正，实现带电状态下快速、高精度检测电气设备外绝缘配置特征参数。
有益效果：本发明采用稳定波长的单色激光线对被检测设备进行扫描，稳定波长的单色激光线与被检测设备表面交汇并且反射，视觉传感器加载滤波片变焦镜头检测时，仅仅对被测量设备反射的稳定波长光敏感，其它背景的波段光通过量较少，增强被测设备的对比度作用，提高获得被测设备图像相关信息的准确性；通过对激光发射器发射的激光束进行调制，激光接收及测相单元接收对被测设备表面漫反射激光线获取到高精度基准点云数据，对上述测量计算结果进行修正；基于立体视觉三角法与相位法相融合的光学测量方法，解决变电站内带电状态下检测活动空间受限，安装电气设备数量多、形状、材质、颜色又基本相同导致检测背景复杂被检测设备识别困难、计算难度大等问题，实现带电状况下快速、准确对电气设备外绝缘配置参数地检测。
附图说明
图1是本发明系统基本原理图；
图2是本发明窄带单色光扫描装置原理图；
图3是本发明特定波段的立体视觉检测系统原理图；
图4是本发明激光相位法检测系统原理图；
图5是本发明检测数据分析计算流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至图5所示，本发明的带电检测电气设备外绝缘配置参数测量装置，包括同步控制装置1、信号调制器2和激光接收及测相单元8，所述同步控制装置1同时与信号调制器2、激光接收及测相单元8、左视觉传感装置6和右视觉传感装置7连接，所述左视觉传感装置6和右视觉传感装置7均为包含滤波片变焦镜头的视觉传感器，信号调制器2与激光发射器10连接，激光发射器10依次与扩束整形单元4和旋转扫描棱镜5连接，左视觉传感装置6、右视觉传感装置7和激光接收及测相单元8分别与处理模块连接，处理模块为计算机9。
如图1所示，同步控制装置1通过操作指令对信号调制器2、左视觉传感装置6和右视觉传感装置7、激光接收及测相单元8进行操作，控制信号调制器2产生一定频率的信号驱动窄带单色激光发射装置3发射稳定波长的窄带激光线对被测设备进行扫描；控制左视觉传感装置6和右视觉传感装置7在同一视场下同步聚焦，获取被测设备上含有稳定波长窄带激光线信息特征图像数据；控制信号调制器2产生不同频率信号对窄带单色激光发射装置发射的激光进行调制，本发明中，信号调制器2具有两个目的，一个是驱动产生激光束，另一个对激光束进行调制，激光接收及测相单元8接收被测设备表面漫反射的激光线信号，通过相位法检测，检测激光线的高精度基准数据，将上述获取、检测数据传送到计算机9供电气设备外绝缘配置特征参数分析计算。
如图3所示，同步控制装置1与信号调制器2相连接，控制信号调制器2产生指定的频率信号对窄带单色激光发射器10发射的激光进行调制，同时同步控制装置1对激光接收及测相单元8进行控制，接收对被测设备表面漫反射激光线光信号信息，通过相位法检测获取激光线的高精度基准数据，作为基准值上传到计算机9。
如图5所示，一种带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法，包括以下步骤：
(1)同步控制装置1控制信号调制器2产生频率信号驱动激光发射器10发射稳定波长激光束，所述激光束只要可以提高分辨能力选择任何值稳定的波长激光都可以用，一般在535±20nm范围内；
(2)激光束通过处理产生窄带扫描单色激光线，对被检测设备进行扫描投射；
(3)左视觉传感装置6和右视觉传感装置7在同步控制装置1控制下获取被检测设备反射的窄带扫描单色激光线；
(4)左视觉传感装置6和右视觉传感装置7所获取的图像信息经过处理模块处理得到被检测设备的三维图像，根据三维图像计算出被测电气设备的外绝缘配置特征参数；
(5)同步控制装置1控制激光接收及测相单元8接收被检测设备表面漫反射的窄带扫描单色激光线，基于相位法测量获取被测设备物体表面激光线上基准点云数据，以此作为基准值与上述测量分析计算结果进行比对，对其计算结果数据进行修正。
步骤(4)中，首先左视觉传感装置6和右视觉传感装置7的系统截获图像信息上传计算机9，生成相应图像参数文件，其文件通过图像识别定位、信息融合匹配对被测目标完成被测设备三维重建，三维重建信息数据可以进行三维显示，三维重建信息数据、图像参数系统标定数据基于光学三角法测量数学模型分析计算得到被测电气设备外绝缘配置参数所需基本数据，基于激光相位法测量获取的基准线的基准值进行修正，完成了系统检测数据的计算分析，其计算分析结果通过计算机9存储，生成检测报告。
步骤(5)中，对计算结果数据进行修正，包括以下步骤：
(a)激光线扫描到被测设备表面交汇形成反射的光线，选取检测范围中一条反射线的一部分或者全部长度作为基准线；
(b)将基准线划分为若干段，利用相位法对基准线进行长度检测；
(c)将检测的长度进行加权平均作为高精度的基准值与三维图像所测同一基准线数据进行比较，求其平均修正系数；
(d)将修正系数带入到电气设备外绝缘配置特征参数计算中，对结果进行修正。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）同步控制装置控制信号调制器产生频率信号驱动激光发射器发射稳定波长激光束；
（2）激光束通过处理产生窄带扫描单色激光线，对被检测设备进行扫描投射；
（3）左视觉传感装置和右视觉传感装置在同步控制装置控制下获取被检测设备反射的窄带扫描单色激光线；
（4）左视觉传感装置和右视觉传感装置所获取的图像信息经过处理模块处理得到被检测设备的三维图像，根据三维图像计算出被测电气设备的外绝缘配置特征参数；
（5）同步控制装置控制激光接收及测相单元接收被检测设备表面漫反射的窄带扫描单色激光线，基于相位法测量获取被测设备物体表面激光线上基准点云数据，以此作为基准值与上述测量分析计算结果进行比对，对其计算结果数据进行修正；
所述步骤（5）包括以下步骤：
（a）激光线扫描到被测设备表面交汇形成反射的光线，选取检测范围中一条反射线的一部分或者全部长度作为基准线；
（b）将基准线划分为若干段，利用相位法对基准线进行长度检测；
（c）将检测的长度进行加权平均作为基准值与三维图像所测同一基准线数据进行比较，求其平均修正系数；
（d）将修正系数带入到电气设备外绝缘配置特征参数计算中，对结果进行修正。
2.根据权利要求1所述的带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法，其特征在于：所述步骤（2）中激光束通过扩束整形单元和旋转扫描棱镜后产生窄带扫描单色激光线。
3.根据权利要求1所述的带电检测电气设备外绝缘配置参数测量方法，其特征在于：所述步骤（4）根据三维图像采用光学测量三角法计算出电气设备外绝缘特征尺寸值，再根据被测电气设备运行电压等级，按照设备外绝缘有关标准计算得出外绝缘配置特征参数。
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Date of cancellation: 20201229 Granted publication date: 20180123 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing City South Branch Pledgor: NANJING ZHUOSHI ELECTRIC Co.,Ltd. Registration number: Y2020980000847 |