CN107367674A - 无人机搭载绝缘子测试设备进行零值测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机搭载绝缘子测试设备进行零值测试的方法，包括：步骤一：启动无人机驱动系统指令，控制所述传动装置，使所述探头在所述传动装置的带动下运动；步骤二：调用无人机系统的目标检测识别程序，初步判断所述探头是否大致对准待测目标绝缘子；步骤三：接收来自无人机操控人员的操控指令，无人机驱动系统响应于该操控指令，驱动所述探触针接触待测目标绝缘子，精确定位到待测目标绝缘子；步骤四：接收来自所述信号采集装置的信号数据并处理，回传到无人机回传数据的装置或系统。本发明显著降低了无人机飞控程序的实现难度，极大地提高了效率，节约了成本。

Description

无人机搭载绝缘子测试设备进行零值测试的方法

技术领域

本发明涉及电网检测技术领域，具体是一种无人机搭载绝缘子设备进行零值测试的方法。

背景技术

绝缘子是一种常用在架空输电线路中电线连接塔、电线杆上的绝缘体。大多数的绝缘子为盘状绝缘子，主要分类有陶瓷绝缘子、玻璃绝缘子等。在输电线路运行中，随着环境变化和电负荷条件作用等的影响，绝缘子的绝缘性能会发生变化，甚至失效，影响输电线路正常供电，影响经济发展和人们的正常生活秩序，严重时可能造成安全事故。所以，在电网运行管理中，国家有强制性规定，绝缘子必须按照一定时间周期进行检修或更换。

对绝缘子进行检修，即为检测绝缘子的绝缘性能。在业内，通常称为绝缘子测零，也叫零值测试。以往的绝缘子检测方式主要是通过人工检测，电工爬电杆、爬电线连接塔，而且往往需要至少两个人配合进行，一人攀爬到距离绝缘子一定距离的位置，使用绝缘操作杆，在绝缘操作杆上设置放电间隙检测探头，将探头放置到待测绝缘子两端，利用绝缘子两端的电压差使火花探针放电，通过倾听火花放电的声音和远距离观察火花图像来判断绝缘子的绝缘性能，依赖于人工操作，电工工作辛苦，一天的时间完成的绝缘子测试数量十分有限，效率低下。而且，不论是攀爬杆塔，还是带电测试，均存在风险。如果电工因为安全带未系好，则可能发生高空坠落，如果电工因为绝缘手套等防护措施没有做好、操作不规范或者一时疏忽，则随时面临触电事故，危及生命安全。

随着科学技术的进步，逐渐发展起了一些零值测试设备，但这些设备往往需要在停电的情况下才能测试，测试方式单一，数据难以远传，测试成本较高，大多数在停电状态使用。如果带电测试，则设备工作性能较差。但是，如果停电测试，那么停电的时间将造成大面积的地区没有电能供应，则会影响人们的正常生活，严重时影响社会经济发展，例如工业工车间对电能的持续性、稳定供应有着高的要求，不能随意停电。因此，断电测试虽然具有较好的测试效果，但是不符合实际需求。现有的零值测试设备或方法，存在火光弱，肉眼观察难，放电声音小，耳朵听不清，容易误判，而且火光和声音暴露在外观察和倾听，容易受到天气环境影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无人机搭载绝缘子设备进行零值测试的方法，在保障测试准确度的前提下，显著降低了无人机飞控程序实现难度，极大节约了成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：无人机搭载绝缘子测试设备进行零值测试的方法，包括无人机本体、绝缘子测试设备和无人机飞控程序，所述无人机本体用于搭载绝缘子测试设备，所述的绝缘子测试设备包括探头、传动装置、探触针、放电针和观察腔，探触针与放电针电连接，放电针在观察腔中进行间隙放电，传动装置带动探头旋转，观察腔中有信号采集装置，信号采集装置采集的信号数据通过接口传输到无人机的数据接收处理系统，用于存储或发送；所述无人机程序，用于控制所述绝缘子测试设备的运动轨迹和用于传输所述绝缘子设备测试过程中采集的数据，进一步地，被处理器运行时，执行如下步骤：

步骤一：启动无人机驱动系统指令，控制所述传动装置，使所述探头在所述传动装置的带动下运动；

步骤二：调用无人机系统的目标检测识别程序，初步判断所述探头是否大致对准待测目标绝缘子；

步骤三：接收来自无人机操控人员的操控指令，无人机驱动系统响应于该操控指令，驱动所述探触针接触待测目标绝缘子，精确定位到待测目标绝缘子；

步骤四：接收来自所述信号采集装置的信号数据，并存储，直到本次飞行任务结束；或实时发送到远端接收装置；或先存储，再根据需要发送到接收无人机回传数据的装置或系统。

进一步地，还包括：

步骤五：在执行步骤一至步骤四以后，完成对选定绝缘子的一次测试，如果在接收无人机回传数据的远端设备上，操控人员成功观察到火花图像或听到火花放电声音，则说明绝缘子正常，否则绝缘子损坏；在没有火花图像和没有火花放电声音的情形下，重复执行步骤三至步骤四。

进一步地，所述的重复执行步骤三至步骤四，设定一个重复阈值，只要超过该阈值，则得出结论：该绝缘子确认已经损坏。

进一步地，所述的信号采集装置的信号数据采用光纤传输到无人机。

进一步地，所述信号采集装置的信号数据通过基站发送或通过无线传感器网络发送。

进一步地，在无人机定顶部或腹部设置一挂架，用于安装所述的绝缘子测试设备。

进一步地，在无人机上设置配重单元，用于保持搭载了所述绝缘子测试设备的无人机的平衡。

进一步地，所述的无人机搭载摄像机，使用摄像机实时记录绝缘子测试过程。

进一步地，所述的探头包括转盘和第一齿轮，转盘与第一齿轮通过转轴连接，在转盘上设置探触针电接触点。

进一步地，所述的传动装置包括第二齿轮、电机和绝缘杆，绝缘杆的一端连接第二齿轮，另一端连接电机，第二齿轮与第一齿轮连接。

进一步地，所述的绝缘杆包括空心绝缘杆，在空心绝缘杆内，嵌套第二绝缘杆，所述的第二绝缘杆在绝缘杆中旋转活动。

进一步地，所述探触针，包括后端部分和前端部分，后端部分和前端部分一体成形；其中，前端部分呈类U字形，在使用时当该探触针的前端部分卡住绝缘子时，探触针整体借助接触力的作用自动收顶卡紧绝缘子，不会颤动。

进一步地，所述的信号采集装置包括声音信号采集装置和图像信号采集装置。

进一步地，所述的观察腔包括内表面是黑色亚光的观察腔。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的绝缘子测试设备利用测试探针接触绝缘子时受到的力，能够自动收顶卡口，立即卡紧待测绝缘子，有效防止发生颤动，增强了测试稳定性，当探触针接触到待测绝缘子时，探触针触压立即自动收顶，迅速卡紧绝缘子，实现快速对准目标绝缘子，降低了识别对准难度，不会颤动，保障在高压环境下测试过程的稳定性和可靠性，便于获得更加清晰的声音信号和更加准确的图像数据。

（2）本发明的绝缘子测试设备能够将放电探针间隙放电时采集的声音信号数据和火花图像数据，一起传输到其他终端设备或地面接收服务器，工作人员可以通过声音信号和火花图像，判断待测绝缘子是否工作正常。

（3）本发明的绝缘子测试设备设置观察腔，在观察腔中采集火花图像，可以防止火花受到天气环境影响不明显而导致的误判，并且，将观察腔的内部处理为亚光黑，提高成像质量；在观察腔中设置音频采集设备，并将音频设备采集的数据导出，工作人员可以根据音频数据分析测试过程。

（4）本发明的绝缘子测试设备的探头可以360度旋转，对于大量的绝缘子呈现不规则位置、角度分布的情形，通过探头的旋转可以满足不同的测试环境，例如可以避免无人机在高中做复杂动作，降低了无人机控制的技术难度，达到相同的目的下提高了工作效率。

（5）本发明的绝缘子测试设备采用中空的轻质绝缘杆，保障支撑强度和传动设计的同时，重量轻，绝缘性能好，使用时不容易造成触电事故，并且内层杆能够旋转，方便向探头传动，将传动部件设置在轻质绝缘杆上，通过控制绝缘杆控制探头的旋转和绝缘杆的收顶、前进和高度等，便于灵活测试不同场景下绝缘子。

（6）本发明的绝缘子测试设备将声音和火花图像的观察转移到观察腔里，防止受到干扰，提高了测试准确度，便于发现电网中的不合格绝缘子，及时做出清洗或更换处理，以保证电网的安全可靠、持续稳定运行。

（7）本发明的绝缘子测试设备传动装置带动探头旋转，实现对不同位置、角度的绝缘子的测试，提高了效率。

（8）本发明的绝缘子测试设备检测结果直观，可以将检测结果量化，所以能有效的判断出已经漏电，但尚未完全击穿的临界损坏绝缘子，便于检修部门及时做出处理，预防事故发生。

（9）本发明的绝缘子测试设备检测过程自动化，操作者将本发明放置在被测绝缘子上，让探触针与被测绝缘子两端可靠接触，测量结果能够在接收终端设备上显示。

（10）本发明的绝缘子测试设备测量精度高、迅速、准确、稳定和直观，防电磁干扰强。

（11）本发明的绝缘子测试设备本发明解决了对绝缘子的带电高效、准确测试问题。

（12）本发明的方法基于绝缘子测试设备，通过硬件装置的改进，极大降低了无人机在高中识别定位绝缘子的难度，减少了无人机控制对准待测目标绝缘子的程序复杂度，降低了资源开销。

（13）本发明的方法基于绝缘子测试设备，无人机数据接收系统接收来自无人机操控人员的操控指令，无人机响应于该操控指令，辅助操控人员定位到待测目标绝缘子，精确对准的同时，人工和机器结合对准待测绝缘子，能够有效避障的同时，降低技术实现复杂度，降低开发成本。

（14）本发明的方法基于绝缘子测试设备，无人机搭摄像机，使用摄像机实时记录绝缘子测试过程，将拍摄到的图像数据传输到后台，便于后续分析，尤其是针对重大区域，后续针对重大区域的测试录像数据，可以再进行检测。

（15）本发明的方法基于绝缘子测试设备，可实现测试过程可视化，远程化，提高绝缘子测试的准确性。

附图说明

图1为本发明的探触针的结构示意图。

图2为本发明的探头的结构示意图。

图3为本发明的绝缘杆的结构示意图。

图4为本发明的实施例的结构示意图。

图5为本发明的方法步骤流程图。

图中，121-探触针的前端部分，122-探触针的后端部分，221-第一齿轮，222-第二齿轮，121-观察腔，401-绝缘杆，501-机械齿条，601-微型电机，701-操作架，801-电机驱动导线，100A-第一探触针，100B-第二探触针，111-观察腔内壁，211-第一放电针，212-第二放电针，311-第一导线，312-第二导线，412-第三导线，511-第一探触针接触点，512-第二探触针接触点，611-第三探触针接触点，612-第四探触针接触点，711-第四导线，811-旋转轴承，911-盖板，912-转盘，100A-第一探触针，100B-第二探触针，1-9-探头，555-无人机，888-挂架。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1-5，无人机搭载绝缘子测试设备进行零值测试的方法，包括无人机本体、绝缘子测试设备和无人机飞控程序，所述无人机本体用于搭载绝缘子测试设备，所述的绝缘子测试设备包括探头、传动装置、探触针、放电针和观察腔，探触针与放电针电连接，放电针在观察腔中进行间隙放电，传动装置带动探头旋转，观察腔中有信号采集装置，信号采集装置采集的信号数据通过接口传输到无人机的数据接收处理系统，用于存储或发送；所述无人机程序，用于控制所述绝缘子测试设备的运动轨迹和用于传输所述绝缘子设备测试过程中采集的数据，进一步地，被处理器运行时，执行如下步骤：

步骤一：启动无人机驱动系统指令，控制所述传动装置，使所述探头在所述传动装置的带动下运动；

步骤二：调用无人机系统的目标检测识别程序，初步判断所述探头是否大致对准待测目标绝缘子；

步骤三：接收来自无人机操控人员的操控指令，无人机驱动系统响应于该操控指令，驱动所述探触针接触待测目标绝缘子，精确定位到待测目标绝缘子；

步骤四：接收来自所述信号采集装置的信号数据，并存储，直到本次飞行任务结束；或实时发送到远端接收装置；或先存储，再根据需要发送到接收无人机回传数据的装置或系统。

进一步地，还包括：

步骤五：在执行步骤一至步骤四以后，完成对选定绝缘子的一次测试，如果在接收无人机回传数据的远端设备上，操控人员成功观察到火花图像或听到火花放电声音，则说明绝缘子正常，否则绝缘子损坏；在没有火花图像和没有火花放电声音的情形下，重复执行步骤三至步骤四。

进一步地，所述的重复执行步骤三至步骤四，设定一个重复阈值，只要超过该阈值，则得出结论：该绝缘子确认已经损坏。

进一步地，所述的信号采集装置的信号数据采用光纤传输到无人机。

进一步地，所述信号采集装置的信号数据通过基站发送或通过无线传感器网络发送。

进一步地，在无人机定顶部或腹部设置一挂架，用于安装所述的绝缘子测试设备。

进一步地，在无人机上设置配重单元，用于保持搭载了所述绝缘子测试设备的无人机的平衡。

进一步地，所述的无人机搭载摄像机，使用摄像机实时记录绝缘子测试过程。

进一步地，所述的探头包括转盘912和第一齿轮401，转盘912与第一齿轮401通过转轴811连接，在转盘912上设置探触针电接触点。

进一步地，所述的传动装置包括第二齿轮222、电机601和绝缘杆401，绝缘杆401的一端连接第二齿轮222，另一端连接电机601，第二齿轮222与第一齿轮401连接。

进一步地，所述的绝缘杆401包括空心绝缘杆，在空心绝缘杆内，嵌套第二绝缘杆，所述的第二绝缘杆在绝缘杆401中旋转活动。

进一步地，所述探触针，包括后端部分122和前端部分121，后端部分122和前端部分121一体成形；其中，前端部分121呈类U字形，在使用时当该探触针的前端部分121卡住绝缘子时，探触针整体借助接触力的作用自动收顶卡紧绝缘子，不会颤动。

进一步地，所述的信号采集装置包括声音信号采集装置和图像信号采集装置。

进一步地，所述的观察腔包括内表面是黑色亚光的观察腔。

所述的探触针为一根具有弹性的探触针，具有防颤功能，在实际使用时包括两根，分别是100A和100B。例如对一根探触针100A，如图1，它包括后端部分122和前端部分121，后端部分122和前端部分121一体成形，其中，前端部分121呈类U字形，在使用时当该探触针的前端部分121卡住绝缘子时，借助接触力的作用自动收顶卡紧绝缘子，避免发生接触颤动，稳定性强。探触针设置在转盘912上，转盘912通过旋旋转轴承承321连接观察腔121。

如图2，放电针与探触针的电连接，可以设计为铜导线连接。铜导线的设置位置和形式根据实际装置的需要来定。第一探触针100A包括有两个连接端点，其中，第一连接端点连接至转盘912的第一探触针接触点511，第二连接端点连接至转盘912的第二探触针接触点512；第二测试探针100B包括两个连接端点，其中，第一连接端点连接至转盘912的第三探触针接触点611，第二连接端点连接至转盘912的第四探触针接触点612，独特的测试探针设计防止在高空作业中，测试探针难以准确定位到目标绝缘子的问题，减少了装置重量，减轻了工作人员对准绝缘子的负担。当探触针接触到待测绝缘子两端的钢帽时，将探触针两端的高压导入到观察腔121中，可选的，观察腔121的内壁111设置为亚光黑色，便于使用图像传感器采集火花图像数据。如果绝缘子绝缘性能正常，则在观察腔121中产生持续间隙放电，通过观察腔121可以看到第一放电针211与第二放电针212之间产生火花，并发出放电声音，可以采集火花图像和声音信号，便于后续分析和判断。更进一步地，第一放电针211可以与第一导线311连接，第二放电针212可以与第二导线312连接，可选的，第一导线311和第二导线312均通过第三导线412电连接到转盘912上的相应探触针接触点。可选的，本领域技术人员也可以通过其他方式使放电针连接到探触针上，例如可通过第四导线711（可以设计为铜带）与旋转轴承811连接，在旋转轴承811上设置电子线路，连接到放电针上，可选的，第四导线711可以设置在第一探触针接触点位置511，也可以设置在第二探触针接触点位置512，整个线路进行防电磁干扰设计，盖板911与观察腔121连接，保障工作的稳定性和可靠性。

如图3，绝缘杆401内部嵌套有可旋转的第二绝缘杆，第二绝缘杆通过微型电机601，电机驱动导线801，带动机械齿条501，带动第二齿轮222，可以使用操作架701作为支撑，与绝缘杆401连接进行齿轮旋转调节探头1-9，在探头1-9的转动下，探触针100可以满足不同位置分布的绝缘子测试需求。

如图4，作为本发明的实施例，也可以将操作架701固定在无人机555的挂架888位置，利用无人机驱动系统控制探头1-9的运动轨迹。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.无人机搭载绝缘子测试设备进行零值测试的方法，其特征在于，包括无人机本体、绝缘子测试设备和无人机飞控程序，所述无人机本体用于搭载绝缘子测试设备，所述的绝缘子测试设备包括探头、传动装置、探触针、放电针和观察腔，探触针与放电针电连接，放电针在观察腔中进行间隙放电，传动装置带动探头旋转，观察腔中有信号采集装置，信号采集装置采集的信号数据通过接口传输到无人机的数据接收处理系统，用于存储或发送；所述无人机程序，用于控制所述绝缘子测试设备的运动轨迹和用于传输所述绝缘子设备测试过程中采集的数据，进一步地，被处理器运行时，执行如下步骤：

步骤一：启动无人机驱动系统指令，控制所述传动装置，使所述探头在所述传动装置的带动下运动；

步骤二：调用无人机系统的目标检测识别程序，初步判断所述探头是否大致对准待测目标绝缘子；

步骤三：接收来自无人机操控人员的操控指令，无人机驱动系统响应于该操控指令，驱动所述探触针接触待测目标绝缘子，精确定位到待测目标绝缘子；

步骤四：接收来自所述信号采集装置的信号数据，并存储，直到本次飞行任务结束；或实时发送到远端接收装置；或先存储，再根据需要发送到接收无人机回传数据的装置或系统。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤五：在执行步骤一至步骤四以后，完成对选定绝缘子的一次测试，如果在接收无人机回传数据的远端设备上，操控人员成功观察到火花图像或听到火花放电声音，则说明绝缘子正常，否则绝缘子损坏；在没有火花图像和没有火花放电声音的情形下，重复执行步骤三至步骤四。

3.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的重复执行步骤三至步骤四，设定一个重复阈值，只要超过该阈值，则得出结论：该绝缘子确认已经损坏。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的信号采集装置的信号数据采用光纤传输到无人机。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述信号采集装置的信号数据通过基站发送或通过无线传感器网络发送。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在无人机定顶部或腹部设置一挂架，用于安装所述的绝缘子测试设备。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在无人机上设置配重单元，用于保持搭载了所述绝缘子测试设备的无人机的平衡。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的无人机搭载摄像机，使用摄像机实时记录绝缘子测试过程。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的探头包括转盘（912）和第一齿轮（401），转盘（912）与第一齿轮（401）通过转轴（811）连接，在转盘（912）上设置探触针电接触点。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的传动装置包括第二齿轮（222）、电机（601）和绝缘杆（401），绝缘杆（401）的一端连接第二齿轮（222），另一端连接电机（601），第二齿轮（222）与第一齿轮（401）连接。