CN105785172A - 绝缘子劣化在线检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种绝缘子劣化在线检测装置，它的水平移动定位机构包括水平铺设在杆塔上的轨道、设置在轨道上并能在轨道上运行的轨道车，绝缘杆的一端固定在轨道车上，绝缘杆的另一端固定有设备架，激光发生器、光学电场传感器和光电转换器固定在设备架上，激光发生器的激光信号输出端连接光学电场传感器的激光信号输入端，光学电场传感器的强光反馈信号输出端通过光电转换器连接中央处理器的反馈信号输入端，中央处理器的轨道车控制信号输出端连接轨道车的控制信号输入端，中央处理器的激光发生器控制信号输出端连接激光发生器的控制信号输入端，计算机连接中央处理器。本发明具有较高的检测效率和较低的检测误差。
Description
技术领域
本发明涉及输绝缘子劣化检测技术领域，具体涉及一种绝缘子劣化在线检测装置及方法。
技术背景
绝缘子的劣化将直接影响电力系统的安全稳定运行，如果绝缘子中存在零值，一旦发生闪络，零值绝缘子的钢帽可能会炸裂或脱开，从而出现绝缘子的掉串和电力线路的导线落地等严重事故，有可能造成人员和财产的巨大损失。目前对绝缘子的劣化检测为手动操作登塔检测的形式，检测误差大，操作不便，危险性高。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种绝缘子劣化在线检测装置及方法，该装置及方法能对绝缘子的劣化进行实时在线检测，具有较高的检测效率和较低的检测误差。
为实现此目的，本发明所设计的一种绝缘子劣化在线检测装置，其特征在于：它包括计算机、中央处理器、激光发生器、水平移动定位机构、绝缘杆、光学电场传感器和光电转换器，其中，所述水平移动定位机构包括水平铺设在杆塔上的轨道、设置在轨道上并能在轨道上运行的轨道车，所述绝缘杆的一端固定在轨道车上，所述绝缘杆的另一端固定有设备架，所述激光发生器、光学电场传感器和光电转换器固定在设备架上，所述激光发生器的激光信号输出端连接光学电场传感器的激光信号输入端，光学电场传感器的强光反馈信号输出端通过光电转换器连接中央处理器的反馈信号输入端，所述中央处理器的轨道车控制信号输出端连接轨道车的控制信号输入端，中央处理器的激光发生器控制信号输出端连接激光发生器的控制信号输入端，所述计算机的控制信号通信端连接中央处理器的控制信号通信端。
所述绝缘杆为电控可伸缩绝缘杆，所述中央处理器的绝缘杆伸缩控制信号输出端连接电控可伸缩绝缘杆的控制信号输入端。
一种利用上述绝缘子劣化在线检测装置进行绝缘子在线检测的方法，它包括如下步骤：
步骤1：操作人员将轨道车和电控可伸缩绝缘杆底端的光学电场传感器均调整到坐标零点位置，然后操作人员根据待测绝缘子的位置信息在计算机上输入水平移动定位机构目标坐标和光学电场传感器目标坐标，所述计算机根据上述目标坐标生成水平移动定位机构控制信号和电控可伸缩绝缘杆控制信号；
步骤2：所述计算机将上述水平移动定位机构控制信号和电控可伸缩绝缘杆控制信号发送给中央处理器；
步骤3：中央处理器根据上述水平移动定位机构控制信号和电控可伸缩绝缘杆控制信号控制轨道车和电控可伸缩绝缘杆运动，使固定在绝缘杆底端的光学电场传感器到达预定的监测位置；
步骤4：操作人员在计算机上设置激光控制指令，中央处理器根据上述激光控制指令控制激光发生器发出绝缘子劣化在线检测激励激光，绝缘子劣化在线检测激励激光进入光学电场传感器，在待测绝缘子附近的电场作用下，激光在光学电场传感器的晶体中感生双折射，光的相位发生变化，形成与电场强度线性相关的相位差，通过光学电场传感器中的检偏器将相位调制光转换为振幅调制光，并返回场强光信号；
步骤5：光学电场传感器将返回的场强光信号输送入光电转换器，光电转换器将返回的场强光信号转换为返回的场强电信号，光电转换器将返回的场强电信号传输至中央处理器，中央处理器根据返回的场强电信号得到电场强度值数据，该电场强度值数据为待测绝缘子处的电场强度值；
步骤6：重复上述步骤1～步骤5，实现对待测绝缘子附近从高压端到低压端电场强度的测量，中央处理器将上述待测绝缘子附近从高压端到低压端的电场强度传输给计算机，计算机将获得的待测绝缘子附近从高压端到低压端的电场强度数据进行拟合，获得电场分布曲线；
步骤7：计算机将获得电场分布曲线与预存的标准待测绝缘子附近电场分布曲线进行对比，从而判断待测绝缘子是否发生劣化现象。
本发明通过上述设计避免了作业人员登塔进行检测绝缘子状态，解决了人工操作产生的检测误差。另外，本发明操作简便，通过计算机控制水平移动定位机构和电控可伸缩绝缘杆，从而精确调节光学电场传感器的位置，实现对绝缘子附近区域电场强度准确测量，进而准确判断待测绝缘子是否发生劣化现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中水平移动定位机构及绝缘杆部分的侧视结构示意图；
图3为本发明中太阳能电池给激光发生器、轨道车和电控可伸缩绝缘杆供电的结构示意图。
其中，1—计算机、2—无线通信模块、3—中央处理器、4—激光发生器、5—水平移动定位机构、5.1—轨道、5.2—轨道车、6—绝缘杆、7—光学电场传感器、8—光电转换器、9—设备架、10—太阳能电池。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1～3所示的一种绝缘子劣化在线检测装置，它包括计算机1、中央处理器3、激光发生器4、水平移动定位机构5、绝缘杆6、光学电场传感器7和光电转换器8，其中，所述水平移动定位机构5包括水平铺设在杆塔上的轨道5.1、设置在轨道5.1上并能在轨道5.1上运行的轨道车5.2，所述绝缘杆6的一端固定在轨道车5.2上，所述绝缘杆6的另一端固定有设备架9，所述激光发生器4、光学电场传感器7和光电转换器8固定在设备架9上，所述激光发生器4的激光信号输出端通过光纤连接光学电场传感器7的激光信号输入端，光学电场传感器7的强光反馈信号输出端通过光电转换器8连接中央处理器3的反馈信号输入端(光学电场传感器7的强光反馈信号输出端与光电转换器8的输入端之间通过光纤连接)，所述中央处理器3的轨道车控制信号输出端连接轨道车5.2的控制信号输入端，中央处理器3的激光发生器控制信号输出端连接激光发生器4的控制信号输入端，所述计算机1的控制信号通信端连接中央处理器3的控制信号通信端。
上述技术方案中，所述绝缘杆6为电控可伸缩绝缘杆，所述中央处理器3的绝缘杆伸缩控制信号输出端连接电控可伸缩绝缘杆的控制信号输入端。光学电场传感器7可随着电控可伸缩绝缘杆和轨道车5.2的位置调节而测量不同位置处的电场强度。
上述技术方案中，它还包括无线通信模块2，所述计算机1的控制信号通信端通过无线通信模块2连接中央处理器3的控制信号通信端。无线通信模块2实现了计算机1与中央处理器3的远程无线通信，使得运检人员在地面即可完成相关操作。
上述技术方案中，所述激光发生器4、轨道车5.2和电控可伸缩绝缘杆由太阳能电池10进行供电，采用太阳能电池10可实现检测装置的长期在线运行。其余设备耗电量较少，均由自带电池供电。
上述技术方案中，中央处理器3和太阳能电池10通过装置壳体固定在杆塔上，计算机1设置在地面的检测工作室内。
一种利用上述绝缘子劣化在线检测装置进行绝缘子在线检测的方法，它包括如下步骤：
步骤1：操作人员将轨道车5.2和电控可伸缩绝缘杆底端的光学电场传感器7均调整到坐标零点位置，然后操作人员根据待测绝缘子的位置信息在计算机1上输入水平移动定位机构5目标坐标和光学电场传感器目标坐标，所述计算机1根据上述目标坐标生成水平移动定位机构5控制信号和电控可伸缩绝缘杆控制信号；
步骤2：所述计算机1将上述水平移动定位机构5控制信号和电控可伸缩绝缘杆控制信号发送给中央处理器3；
步骤3：中央处理器3根据上述水平移动定位机构5控制信号和电控可伸缩绝缘杆控制信号控制轨道车5.2和电控可伸缩绝缘杆运动，使固定在绝缘杆6底端的光学电场传感器7到达预定的监测位置；
步骤4：操作人员在计算机1上设置激光控制指令，中央处理器3根据上述激光控制指令控制激光发生器4发出绝缘子劣化在线检测激励激光，绝缘子劣化在线检测激励激光进入光学电场传感器7，在待测绝缘子附近的电场作用下，激光在光学电场传感器7的晶体中感生双折射，光的相位发生变化，形成与电场强度线性相关的相位差，通过光学电场传感器7中的检偏器将相位调制光转换为振幅调制光，并返回场强光信号；
步骤5：光学电场传感器7将返回的场强光信号输送入光电转换器8，光电转换器8将返回的场强光信号转换为返回的场强电信号，光电转换器8将返回的场强电信号传输至中央处理器3，中央处理器3根据返回的场强电信号得到电场强度值数据，该电场强度值数据为待测绝缘子处的电场强度值；
步骤6：重复上述步骤1～5，实现对待测绝缘子附近从高压端到低压端电场强度的测量，中央处理器3将上述待测绝缘子附近从高压端到低压端的电场强度传输给计算机1，计算机1将获得的待测绝缘子附近从高压端到低压端的电场强度数据进行拟合，获得电场分布曲线；
步骤7：计算机1将获得电场分布曲线与预存的标准待测绝缘子附近电场分布曲线进行对比，从而判断待测绝缘子是否发生劣化现象，上述激光绝缘子劣化判断方式具有较高的检测效率和较低的检测误差。
上述技术方案的步骤1中，操作人员通过计算机1和中央处理器3控制轨道车5.2和光学电场传感器均调整到坐标零点位置。
上述技术方案中，轨道车5.2的坐标零点位置对应轨道的端部，电控可伸缩绝缘杆底端的光学电场传感器7的坐标零点位置对应电控可伸缩绝缘杆缩入的极限位置。
上述技术方案中，步骤7完成后，操作人员通过计算机1和中央处理器3控制轨道车5.2和光学电场传感器均调整回到坐标零点位置。
上述技术方案中，所述绝缘子劣化在线检测激励激光的频率为193THz，所述绝缘子劣化在线检测激励激光的波长为1.55μm，可以大幅度减小光线在传输过程及晶体中的损耗，提高测量精度。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种绝缘子劣化在线检测装置，其特征在于：它包括计算机(1)、中央处理器(3)、激光发生器(4)、水平移动定位机构(5)、绝缘杆(6)、光学电场传感器(7)和光电转换器(8)，其中，所述水平移动定位机构(5)包括水平铺设在杆塔上的轨道(5.1)、设置在轨道(5.1)上并能在轨道(5.1)上运行的轨道车(5.2)，所述绝缘杆(6)的一端固定在轨道车(5.2)上，所述绝缘杆(6)的另一端固定有设备架(9)，所述激光发生器(4)、光学电场传感器(7)和光电转换器(8)固定在设备架(9)上，所述激光发生器(4)的激光信号输出端连接光学电场传感器(7)的激光信号输入端，光学电场传感器(7)的强光反馈信号输出端通过光电转换器(8)连接中央处理器(3)的反馈信号输入端，所述中央处理器(3)的轨道车控制信号输出端连接轨道车(5.2)的控制信号输入端，中央处理器(3)的激光发生器控制信号输出端连接激光发生器(4)的控制信号输入端，所述计算机(1)的控制信号通信端连接中央处理器(3)的控制信号通信端。
2.根据权利要求1所述的绝缘子劣化在线检测装置，其特征在于：所述绝缘杆(6)为电控可伸缩绝缘杆，所述中央处理器(3)的绝缘杆伸缩控制信号输出端连接电控可伸缩绝缘杆的控制信号输入端。
3.根据权利要求1所述的绝缘子劣化在线检测装置，其特征在于：它还包括无线通信模块(2)，所述计算机(1)的控制信号通信端通过无线通信模块(2)连接中央处理器(3)的控制信号通信端。
4.根据权利要求2所述的绝缘子劣化在线检测装置，其特征在于：所述激光发生器(4)、轨道车(5.2)和电控可伸缩绝缘杆由太阳能电池(10)进行供电。
5.一种利用权利要求1所述绝缘子劣化在线检测装置进行绝缘子在线检测的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：操作人员将轨道车(5.2)和电控可伸缩绝缘杆底端的光学电场传感器(7)均调整到坐标零点位置，然后操作人员根据待测绝缘子的位置信息在计算机(1)上输入水平移动定位机构(5)目标坐标和光学电场传感器目标坐标，所述计算机(1)根据上述目标坐标生成水平移动定位机构(5)控制信号和电控可伸缩绝缘杆控制信号；
步骤2：所述计算机(1)将上述水平移动定位机构(5)控制信号和电控可伸缩绝缘杆控制信号发送给中央处理器(3)；
步骤3：中央处理器(3)根据上述水平移动定位机构(5)控制信号和电控可伸缩绝缘杆控制信号控制轨道车(5.2)和电控可伸缩绝缘杆运动，使固定在绝缘杆(6)底端的光学电场传感器(7)到达预定的监测位置；
步骤4：操作人员在计算机(1)上设置激光控制指令，中央处理器(3)根据上述激光控制指令控制激光发生器(4)发出绝缘子劣化在线检测激励激光，绝缘子劣化在线检测激励激光进入光学电场传感器(7)，在待测绝缘子附近的电场作用下，激光在光学电场传感器(7)的晶体中感生双折射，光的相位发生变化，形成与电场强度线性相关的相位差，通过光学电场传感器(7)中的检偏器将相位调制光转换为振幅调制光，并返回场强光信号；
步骤5：光学电场传感器(7)将返回的场强光信号输送入光电转换器(8)，光电转换器(8)将返回的场强光信号转换为返回的场强电信号，光电转换器(8)将返回的场强电信号传输至中央处理器(3)，中央处理器(3)根据返回的场强电信号得到电场强度值数据，该电场强度值数据为待测绝缘子处的电场强度值；
步骤6：重复上述步骤1～步骤5，实现对待测绝缘子附近从高压端到低压端电场强度的测量，中央处理器(3)将上述待测绝缘子附近从高压端到低压端的电场强度传输给计算机(1)，计算机(1)将获得的待测绝缘子附近从高压端到低压端的电场强度数据进行拟合，获得电场分布曲线；
步骤7：计算机(1)将获得电场分布曲线与预存的标准待测绝缘子附近电场分布曲线进行对比，从而判断待测绝缘子是否发生劣化现象。
6.根据权利要求5所述的绝缘子在线检测的方法，其特征在于：所述步骤1中，操作人员通过计算机(1)和中央处理器(3)控制轨道车(5.2)和光学电场传感器均调整到坐标零点位置。
7.根据权利要求5所述的绝缘子在线检测的方法，其特征在于：所述轨道车(5.2)的坐标零点位置对应轨道的端部，电控可伸缩绝缘杆底端的光学电场传感器(7)的坐标零点位置对应电控可伸缩绝缘杆缩入的极限位置。
8.根据权利要求5所述的绝缘子在线检测的方法，其特征在于：所述绝缘子劣化在线检测激励激光的频率为193THz。
9.根据权利要求5所述的绝缘子在线检测的方法，其特征在于：所述绝缘子劣化在线检测激励激光的波长为1.55μm。
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|---|---|---|---|---|
| CN106932698A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-07-07 | 三峡大学 | 一种输电线路复合绝缘子缺陷检测的带电作业装置 |
| CN109061327A (zh) * | 2018-09-30 | 2018-12-21 | 国家电网有限公司 | 一种超特高压线路绝缘子电场分布监测装置 |
| CN112134358A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-25 | 国家电网有限公司 | 一种架空输电绝缘子绝缘性能监测分析方法 |
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