CN109917249A - 一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置及方法 - Google Patents
一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109917249A CN109917249A CN201910266429.8A CN201910266429A CN109917249A CN 109917249 A CN109917249 A CN 109917249A CN 201910266429 A CN201910266429 A CN 201910266429A CN 109917249 A CN109917249 A CN 109917249A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultrasonic
- antenna
- shelf depreciation
- detection
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 88
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 21
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 16
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 13
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 12
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置及方法，装置包括：局部放电检测装置，安装于无人机上，包括：天线、电磁信号调理电路、超声传感器、超声调理电路、模数转换电路、微处理器、机载WiFi通讯模块和供电电源；地面便携计算机，用于接收微处理器处理的检测结果信息进行存储和显示，并能够控制局部放电检测装置。本发明可对10kV架空绝缘线的绝缘状态进行快速评估，解决当前10kV架空绝缘线路巡检无人机在巡检过程中不能快速确定局放位置信息的难题，提高系统的抗噪声能力，同时避免使用昂贵的超声阵列以及天线阵列，还具有体积小、重量轻的优点，便于在无人机上安装，具有较大的工程实用价值。
Description
技术领域
本发明属于电力设备的绝缘状态检测技术领域，特别涉及一种用于10kV架空绝缘线路及变电站巡检无人机的局部放电检测装置及方法。
背景技术
在我国城市的主城区、郊区及广大的农村地区，目前架空绝缘线及架空导线广泛用于10kV中压配电电网中。这些线路广泛穿行于城市的道路旁或农田间的树林覆盖区域。线路电杆上的绝缘子劣化以及线路与树枝的摩擦和接触等导致架空导线中会逐渐产生异常放电/局部放电，这些放电点会降低线路的绝缘水平，最终导致供电的中断。鉴于此，近二十年来，科研部门及测试设备制造厂家提出了超声及天线阵列方法来检测线路上的异常放电点，在电力企业得到了认可及一定应用：
1)超声巡检方法。线路上劣化的绝缘会发生局部放电，辐射出声波，线路工人拿着手持式超声测量仪器沿着线路巡视，一旦检出超声波就很直观地发现线路绝缘缺陷。这种方法的缺点是工作效率低，工人劳动强度大，沿线一些位置由于地理条件的局限性难以接近，存在检测死角。
2)电磁波检测方法。采用天线阵列，通过检测绝缘缺陷辐射的电磁波的方法，能够发现并定位线路缺陷。这种方法的缺点由于用到多通道天线以及高速电子测试仪器造成检测设备费用高昂、设备庞大，存在检测死角。
2015年以来，随着国家对供电可靠性要求的提高，尤其是智能电网建设重心由输电网下沉到配电网，架空绝缘线路运维的智能化问题也随之凸显。主要表现在对运维设备的智能化程度提出了新的需求。因此，近两年，以无人机作为运载平台，将检测设备搭载在无人机上进行线路巡检的技术也就应运而生，初步应用表明相较于传统的方法，测试效率和效果都有极大提高，然而在背景强噪声环境下如何可靠检测以及如何快速定位线路上局部放电点的问题依然是无人机巡检技术面临的一个瓶颈问题，阻碍着这项新技术的进一步推广应用。
鉴于以上可知，目前如何定位局部放电是科研部门以及电力企业在10kV架空绝缘线路巡检无人机应用中亟待解决的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置及方法，可对10kV架空绝缘线的绝缘状态进行快速检测，解决当前10kV架空绝缘线路巡检无人机在巡检过程中不能快速确定局放位置信息的难题，提高系统的抗噪声能力，同时避免使用昂贵的超声阵列以及天线阵列，还具有体积小、重量轻的优点，便于在无人机上安装，极大提升相关领域的技术水平，具有较大的工程实用价值。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，包括：
局部放电检测装置，安装于无人机上，包括：天线、电磁信号调理电路、超声传感器、超声调理电路、模数转换电路、微处理器、机载WiFi通讯模块和供电电源；天线和超声传感器的输出端分别通过电磁信号调理电路和超声调理电路连接模数转换电路的输入端；模数转换电路的输出端连接微处理器的输入端，微处理器连接机载WiFi通讯模块；供电电源用于向天线、电磁信号调理电路、超声传感器、超声调理电路、模数转换电路、微处理器和机载WiFi通讯模块供电；
地面便携计算机，用于接收微处理器处理的检测结果信息进行存储和显示，并能够控制局部放电检测装置。
进一步的，超声传感器包括超声屏蔽罩、超声探头和固定泡沫；超声屏蔽罩的内表面呈现抛物线形状且光滑，用于减少超声信号衰减；超声屏蔽罩的外表面粗糙用于吸纳噪声；超声探头通过固定泡沫固定在超声屏蔽罩底部。
进一步的，超声屏蔽罩整体呈喇叭状。
进一步的，超声屏蔽罩的开口处采用卷边结构，用于防止无人机空气噪声干扰。
进一步的，模数转换电路包括第一通道和第二通道两个通道；
电磁信号调理电路包括依次连接的第一前置放大电路、滤波电路和峰值检测器，第一前置放大电路用于对天线输入的局部放电电磁信号放大100倍，滤波电路用于滤除通讯信号及干扰信号，峰值检测器用于实现局部放电电磁信号的脉冲峰值保持；峰值检测器的输出端连接模数转换电路的第一通道；
超声调理电路包括相互连接的第二前置放大电路和窄带通滤波电路，第二前置放大电路的输入端连接超声传感器的输出端，用于将超声传感器输入的超声检测信号放大100倍，窄带通滤波电路对放大后的信号实现中心频率40kHz，-3dB带宽4kHz的带通滤波；窄带通滤波电路的输出端连接模数转换电路的第二通道。
进一步的，模数转换电路是由两通道的A/D转换模块组成，采样率20MHz/s，采样位数12位。
进一步的，地面便携计算机还用于对接收的微处理器检测结果信息进行处理，获得局部放电的所在位置。
一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位方法，包括以下步骤：
启动局部放电检测装置和无人机，飞手操控无人机对架空线路进行巡检，局局部放电检测装置处于自动检测模式，局部放电检测装置只对天线和超声传感器的检测峰值进行处理，判断天线和超声传感器中任意一个的检测峰值是否超过设定阈值：如果没有，继续进行局部放电自动检测，如果是，局部放电检测装置的微处理器利用机载WiFi通讯模块向地面便携式计算机发出局部放电定位请求；当地面工作人员收到定位请求指令时，地面工作人员根据现场情况决定无人机是否悬停，若选择不悬停，局部放电检测装置继续回到自动检测模式，若发出悬停指令，无人机悬停，并将超声传感器和天线正对架空绝缘线路，判断此时超声传感器和天线的检测峰值是否同时超过设定阈值，如果没有，改变无人机姿态，直至同时超过设定阈值时保持位置，模数转换电路进行不低于20ms的多次数据采样，传输给地面便携计算机；地面便携计算机进行局部放电定位，获得定位结果。
进一步的，地面便携计算机基于放电点集中度进行局部放电源的定位，具体包括：
在选定时间段内，分别计算每一个超声检测脉冲与每一个天线检测脉冲的时间差，如下式(2)所示：
tij＝|t超声i-t天线j| (2)
式中：t超声i--第i个局部放电脉冲的超声检测检测到达时刻结果；
t天线j--第j个局部放电脉冲的天线检测检测到达时刻结果；
tij--第i个局部放电脉冲的超声检测检测到达时刻结果和第j个局部放电脉冲的天线检测检测到达时刻结果的时间差；
根据计算结果，画出tij的时间分布谱图，从时间差分布谱图中找出在时间轴上出现的集中点，集中点对应的时间差就为局部放电源到达两个传感器的时间差；通过集中点对应的时间差，利用式(1)准确计算出局部放电源距离局部放电检测装置的时间差，进而实现局部放电的定位；
L＝(t超声-t天线)·v声波 (1)
式中：L--局部放电源与局部放电检测装置的距离；
t超声--局部放电脉冲到达超声传感器的时刻；
t天线--局部放电脉冲到达天线的时刻；
v声波--超声传播速度。
本发明中，局放定位方法中，利用统计学的方法计算每一个天线传感器检测到的脉冲和每一个超声传感器检测到的脉冲的时间差，由于架空绝缘线不同时刻产生的脉冲从波形及发生时刻不具备相关性，而只有当天线传感器检测脉冲和超声传感器检测脉冲来自架空绝缘线上同一脉冲时，他们之间在时间上才会具备相关性，当求解的时间差的脉冲数增加时(每次采样时间不低于20ms)，就会出现明显的时间差集中性，所对应的时间就是局部放电以电磁波形式和声波形式到达传感器的时间差，由此就能实现对架空线上局部放电源的距离定位，当改变无人机的位置进行多组数据测量，就能进行准确定位。
所述装置能够与激光雷达和GPS定位系统配合使用，无人机可先用激光雷达对整条架空线路的各个部件及周围环境进行GPS坐标定位，还原整个配电线路的概况，无人机自身的GPS能够实现自身定位。当无人机和架空线路的GPS坐标都已知的前提下，局部放电检测模块只需两次测量就能精准的找出局部放电源的精确GPS坐标。
相对于现有技术，本发明至少具有如下优点：
1、本发明采用一个大深度、小口径、卷边聚波器，超声传感头采用高声波阻抗泡沫支撑材料，相比较于业界现有的小深度、大口径抛物面型聚波器，直接解决了无人机自身发出的噪声问题，提高了超声传感器的抗噪声能力及定向能力。
2、本发明采用单根天线，避免了在无人机上使重量大、体积大的用天线阵列；采用降频采样方式避免了昂贵的高速多通道信号采集电路的使用，大大降低了数据处理量以及硬件费用。
3、本发明采用电磁与声波联合检测的方式，通过建立局放辐射的电信号和超声信号的时域相关关系，实现了局放定位功能。相较于与传统的多通道天线阵列定位方法，具有极高的性价比。
4、本发明中每次至少20ms的采样时间，不再采用传统的外触发电平采样方式，确保了局放信号检测的可靠性，能够在强电磁噪声及机械噪声环境中检出并定位10kV架空绝缘线路上的局部放电信号。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置的结构图。
图2为本发明一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置中用于架空线局部放电检测的超声传感器示意图。
图3为本发明一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位方法的流程图。
图4为电磁天线检测脉冲示意图；
图5为超声传感器检测脉冲示意图；
图6为时间差tij分布谱图；
图7为根据tij分布谱图，求解时间差计算结果的集中性谱图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
请参阅图1所示，本发明提供一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，包括：局部放电检测装置和地面便携计算机19。局部放电检测装置安装于无人机上，包括：天线11、电磁信号调理电路12、超声传感器13、超声调理电路14、模数转换电路15、微处理器16、机载WiFi通讯模块17和供电电源18。
天线11是由单根天线组成，用于对10kV架空绝缘线产生的局部放电电磁信号进行检测，优点是重量轻，价格低廉，并且满足检测精度要求。天线11的输出端连接磁信号调理电路12的输入端。
电磁信号调理电路12是由前置放大电路、滤波电路和峰值检测器依次连接组成，前置放大电路用于对天线11输入的局部放电电磁信号放大100倍，滤波电路用于滤除通讯信号及其他信号的干扰，峰值检测器用于实现局部放电电磁信号的脉冲峰值保持，降低电磁信号A/D转换模块的采样频率要求，最终实现局部放电电磁信号的有效检测。峰值检测器的输出端连接模数转换电路15的第一通道。
请参阅图2所示，超声传感器13包括超声屏蔽罩131、超声探头132和固定泡沫133。超声屏蔽罩131整体呈喇叭状。超声屏蔽罩131采用价格低廉的塑料制成，内表面1312呈现抛物线形状，打磨光滑，保证正入射的超声信号能够尽量少的衰减后汇聚到超声探头132处，超声屏蔽罩外表面1311则尽量粗糙，吸纳噪声，超声屏蔽罩131的开口处采用卷边结构1310，其主要目的是防止无人机空气噪声干扰。超声屏蔽罩131的两个作用是：1)集波器作用，提升超声检测灵敏度；2)抗干扰作用，主要用于屏蔽无人机噪声干扰。超声探头的作用是实现声电转换。固定泡沫的主要作用是防止无人机震动噪声对超声探头的影响，同样是防止无人机噪声。超声传感器13的输出端连接超声调理电路14的输入端。根据架空绝缘下局部放电信号的频谱特性，选择中心频率40kHz的超声探头132，实现超声信号到电信号的转换。减震泡沫133选用声阻抗非常高的特制泡沫，将超声探头132固定在超声屏蔽罩131底部，其主要目的是防止无人机振动噪声干扰。
超声调理电路14包括相互连接的前置放大电路和窄带通滤波电路，前置放大电路的输入端连接超声传感器13的输出端，用于将超声传感器13输入的超声检测信号放大100倍，窄带通滤波电路对放大后的信号实现中心频率40kHz，-3dB带宽4kHz的带通滤波。窄带通滤波电路的输出端连接模数转换电路15的第二通道。
模数转换电路15是由两通道的A/D转换模块组成，其采样率20MHz/s，采样位数12位。模数转换电路15的第一通道输出端和第二通道输出端连接微处理器16。
微处理器16是由嵌入式微处理器组成，用于完成整个局部放电装置的控制和数据处理。
机载WiFi通讯模块17主要由信号接收模块和信号发射模块组成，其主要功能是实现局部放电装置与地面便携式计算机的控制信息和数据信息交流。
供电电源18包括相互连接的小型锂电池和DC-DC稳压模块，DC-DC稳压模块连接天线11、电磁信号调理电路12、超声传感器13、超声调理电路14、模数转换电路15、微处理器16和机载WiFi通讯模块17，用于对整个局部放电装置单独供电，而不从无人机上取电，有效的避免了无人机的电磁干扰。
地面便携计算机19包括处理器、WIFI模块、触摸屏及可充电电源，其主要作用是用于地面工作人员对局部放电检测装置的控制和对检测结果进行显示并存储。此外，地面便携计算机19承担了局部放电定位计算任务，利用局部放电定位算法，计算出局部放电的所在位置。
如图3所示，本发明提供一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位方法，具体包括以下步骤：
启动局部放电检测装置和无人机，飞手操控无人机对架空线路进行巡检，此时，局局部放电检测装置处于自动检测模式，局部放电检测装置只对天线11和超声传感器13的检测峰值进行处理，判断天线11和超声传感器13中任意一个的检测峰值是否超过设定阈值，如果没有，继续进行局部放电自动检测，如果是，局部放电检测装置的微处理器16利用机载WiFi通讯模块17向地面便携式计算机19发出局部放电定位请求，这样的优点减小微处理器16的处理压力，只在发现局部放电后才进行定位计算。当地面工作人员收到定位请求指令时，地面工作人员根据现场情况决定无人机是否悬停，若选择不悬停，局部放电检测装置继续回到自动检测模式，若发出悬停指令，局部放电定位装置将通过地面便携计算机19实现对无人机的悬停控制，无人机悬停，并将超声传感器13和天线11正对架空绝缘线路，判断此时超声传感器13和天线11的检测峰值是否同时超过设定阈值，如果没有，改变无人机姿态，改变传感器朝向，然后继续判断超声传感器13和天线11的检测峰值是否同时超过设定阈值，若果同时超过设定阈值，模数转换电路15将进行不低于20ms的多次数据采样，地面便携计算机19启动局部放电定位程序，对局部放电源进行定位，得到定位结果后，显示定位结果，最终实现局部放电定位。
如图4-7所示，基于放电点集中度的局放定位示意图的具体实现方式如下：本发明提出一种声-电联合定位方法，相对超声波而言，电磁波的传播速度可以忽略不计，也就意味着，获得局部放电产生的用一脉冲到达局部放电检测装置的时间差就能确定，局部放电源与局部放电检测装置的距离，计算过程见式(1)，其正确的前提是所计算的超声检测脉冲和天线检测脉冲需来源于同一脉冲：
L＝(t超声-t天线)·v声波 (1)
式中：L--局部放电源与局部放电检测装置的距离；
t超声--局部放电脉冲到达超声传感器的时刻；
t天线--局部放电脉冲到达天线的时刻；
v声波--超声传播速度。
如图4-7中超声传感器13和天线11的检测脉冲示意图能够看出，局部放电产生脉冲具有重复性和随机性的特点，很难直接判断出哪一个天线检测脉冲和哪一个超声检测脉冲来自于同一局部放电脉冲，因此单单通过式(1)是不能得到精确定位结果，为了解决这一问题，本发明提出了一种用于脉冲匹配的相关性方法，在选定时间段内(大于20ms)，分别计算每一个超声检测脉冲与每一个天线检测脉冲的时间差，如下式(2)所示：
tij＝|t超声i-t天线j| (2)
式中：t超声i--第i个局部放电脉冲的超声检测检测到达时刻结果；
t天线j--第j个局部放电脉冲的天线检测检测到达时刻结果；
tij--第i个局部放电脉冲的超声检测检测到达时刻结果和第j个局部放电脉冲的天线检测检测到达时刻结果的时间差。
如图4-7所示，画出tij的时间分布谱图，从时间差分布谱图中能够出，在时间轴上会出现一个明显的集中点，该时间差就为局部放电到达两个传感器的时间差，其原因从式(3)(4)可以看出，只有当两个传感器(超声传感器和天线传感器)的两个脉冲之间相互匹配时(来自同一局部放电脉冲)，他们之间的时间是一个固定值，如果两个传感器的两个脉冲之间不匹配时，他们的时间差是随机分布的，原因是局部放电脉冲的产生具有随机性。
t11＝t22……t(n-1)(n-1)＝tnn (3)
tij≠tab(i≠a或j≠b) (4)
如图4-7所示，通过时间差分布谱图计算出时间差集中度分布谱图，通过时间差集中度分布谱图就能明显看出，局部放电信号到达两个传感器之间的时间差，通过该时间差，再利用式(1)就能准确计算出局部放电距离局部放电检测装置的时间差，进而实现局部放电的定位。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (9)
1.一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，其特征在于，包括：
局部放电检测装置，安装于无人机上，包括：天线(11)、电磁信号调理电路(12)、超声传感器(13)、超声调理电路(14)、模数转换电路(15)、微处理器(16)、机载WiFi通讯模块(17)和供电电源(18)；天线(11)和超声传感器(13)的输出端分别通过电磁信号调理电路(12)和超声调理电路(14)连接模数转换电路(15)的输入端；模数转换电路(15)的输出端连接微处理器(16)的输入端，微处理器(16)连接机载WiFi通讯模块(17)；供电电源(18)用于向天线(11)、电磁信号调理电路(12)、超声传感器(13)、超声调理电路(14)、模数转换电路(15)、微处理器(16)和机载WiFi通讯模块(17)供电；
地面便携计算机(19)，用于接收微处理器(16)处理的检测结果信息进行存储和显示，并能够控制局部放电检测装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，其特征在于，超声传感器(13)包括超声屏蔽罩(131)、超声探头(132)和固定泡沫(133)；超声屏蔽罩(131)的内表面呈现抛物线形状且光滑，用于减少超声信号衰减；超声屏蔽罩(131)的外表面粗糙用于吸纳噪声；超声探头(132)通过固定泡沫(133)固定在超声屏蔽罩(131)底部。
3.根据权利要求2所述的一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，其特征在于，超声屏蔽罩(131)整体呈喇叭状。
4.根据权利要求2所述的一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，其特征在于，超声屏蔽罩(131)的开口处采用卷边结构(1310)，用于防止无人机空气噪声干扰。
5.根据权利要求1所述的一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，其特征在于，模数转换电路(15)包括第一通道和第二通道两个通道；
电磁信号调理电路(12)包括依次连接的第一前置放大电路、滤波电路和峰值检测器，第一前置放大电路用于对天线(11)输入的局部放电电磁信号放大100倍，滤波电路用于滤除通讯信号及干扰信号，峰值检测器用于实现局部放电电磁信号的脉冲峰值保持；峰值检测器的输出端连接模数转换电路(15)的第一通道；
超声调理电路(14)包括相互连接的第二前置放大电路和窄带通滤波电路，第二前置放大电路的输入端连接超声传感器(13)的输出端，用于将超声传感器(13)输入的超声检测信号放大100倍，窄带通滤波电路对放大后的信号实现中心频率40kHz，-3dB带宽4kHz的带通滤波；窄带通滤波电路的输出端连接模数转换电路(15)的第二通道。
6.根据权利要求1所述的一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，其特征在于，模数转换电路(15)是由两通道的A/D转换模块组成，采样率20MHz/s，采样位数12位。
7.根据权利要求1所述的一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，其特征在于，地面便携计算机(19)还用于对接收的微处理器(16)检测结果信息进行处理，获得局部放电的所在位置。
8.一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位方法，其特征在于，基于权利要求1至7中任一项所述的一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置，包括以下步骤：
启动局部放电检测装置和无人机，飞手操控无人机对架空线路进行巡检，局局部放电检测装置处于自动检测模式，局部放电检测装置只对天线(11)和超声传感器(13)的检测峰值进行处理，判断天线(11)和超声传感器(13)中任意一个的检测峰值是否超过设定阈值：如果没有，继续进行局部放电自动检测，如果是，局部放电检测装置的微处理器(16)利用机载WiFi通讯模块(17)向地面便携式计算机(19)发出局部放电定位请求；当地面工作人员收到定位请求指令时，地面工作人员根据现场情况决定无人机是否悬停，若选择不悬停，局部放电检测装置继续回到自动检测模式，若发出悬停指令，无人机悬停，并将超声传感器(13)和天线(11)正对架空绝缘线路，判断此时超声传感器(13)和天线(11)的检测峰值是否同时超过设定阈值，如果没有，改变无人机姿态，直至同时超过设定阈值时保持位置，模数转换电路(15)进行不低于20ms的多次数据采样，传输给地面便携计算机(19)；地面便携计算机(19)进行局部放电定位，获得定位结果。
9.根据权利要求8所述的一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位方法，其特征在于，地面便携计算机(19)基于放电点集中度进行局部放电源的定位，具体包括：
在选定时间段内，分别计算每一个超声检测脉冲与每一个天线检测脉冲的时间差，如下式(2)所示：
tij＝|t超声i-t天线j| (2)
式中：t超声i--第i个局部放电脉冲的超声检测检测到达时刻结果；
t天线j--第j个局部放电脉冲的天线检测检测到达时刻结果；
tij--第i个局部放电脉冲的超声检测检测到达时刻结果和第j个局部放电脉冲的天线检测检测到达时刻结果的时间差；
根据计算结果，画出tij的时间分布谱图，从时间差分布谱图中找出在时间轴上出现的集中点，集中点对应的时间差就为局部放电源到达两个传感器的时间差；通过集中点对应的时间差，利用式(1)准确计算出局部放电源距离局部放电检测装置的时间差，进而实现局部放电的定位；
L＝(t超声-t天线)·v声波 (1)
式中：L--局部放电源与局部放电检测装置的距离；
t超声--局部放电脉冲到达超声传感器的时刻；
t天线--局部放电脉冲到达天线的时刻；
v声波--超声传播速度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910266429.8A CN109917249B (zh) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | 一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910266429.8A CN109917249B (zh) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | 一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109917249A true CN109917249A (zh) | 2019-06-21 |
| CN109917249B CN109917249B (zh) | 2022-02-01 |
Family
ID=66968464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910266429.8A Active CN109917249B (zh) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | 一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109917249B (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111257708A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-09 | 上海格鲁布科技有限公司 | 基于无人机巡检的局部放电检测装置 |
| CN111413601A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-07-14 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 一种基于超声阵列的架空线局部放电定位装置和定位方法 |
| CN111443267A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-07-24 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 一种增强型10kV架空绝缘线局部放电巡检装置及巡检方法 |
| CN111665420A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-15 | 杭州电子科技大学 | 一种超声局部放电检测装置及其检测方法 |
| CN111707356A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-25 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 用于无人机的噪声检测系统和无人机 |
| CN111913081A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-10 | 上海电力大学 | 一种基于均值漂移聚类的开关柜绝缘状态异常检测方法 |
| CN112130583A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-25 | 国网天津市电力公司 | 一种无人机夜间巡检局部放电检测方法及装置 |
| CN112258685A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 安徽烁迅软件有限公司 | 一种电力设备局放巡检系统 |
| CN112611978A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-04-06 | 贵州电网有限责任公司 | 一种接地故障查找探测器 |
| CN112611937A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-04-06 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于无人机的配电网架空线路故障定位系统及定位方法 |
| CN112660011A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-16 | 海南电网有限责任公司琼海供电局 | 一种输电线路用无人机智能巡检作业车 |
| CN112787264A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-11 | 珠海华网科技有限责任公司 | 基于超声波技术的电力架空线路巡检装置及方法 |
| CN113945812A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-18 | 海南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种近场空间脉冲辐射定位传感器 |
| CN117761469A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 陕西公众电气股份有限公司 | 一种诊断配电网架空线路局部放电的巡检方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101387684A (zh) * | 2008-10-28 | 2009-03-18 | 北京天一世纪科技有限公司 | 气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置 |
| CN103499776A (zh) * | 2013-09-03 | 2014-01-08 | 华北电力大学（保定） | 基于超声波和红外热像的输变电设备故障巡检核心系统 |
| CN105929310A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-09-07 | 支磊 | 一种检测gis局部放电故障的装置及其检测方法 |
| CN106707123A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-24 | 深圳供电局有限公司 | 一种基于无人机飞行平台的配电架空线路局放检测装置 |
| CN108120905A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-05 | 鼎阳智电慧服科技股份有限公司 | 一种电气设备局部放电检测方法及其检测装置 |
-
2019
- 2019-04-03 CN CN201910266429.8A patent/CN109917249B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101387684A (zh) * | 2008-10-28 | 2009-03-18 | 北京天一世纪科技有限公司 | 气体绝缘组合电器内部局部放电检测装置 |
| CN103499776A (zh) * | 2013-09-03 | 2014-01-08 | 华北电力大学（保定） | 基于超声波和红外热像的输变电设备故障巡检核心系统 |
| CN105929310A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-09-07 | 支磊 | 一种检测gis局部放电故障的装置及其检测方法 |
| CN106707123A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-24 | 深圳供电局有限公司 | 一种基于无人机飞行平台的配电架空线路局放检测装置 |
| CN108120905A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-05 | 鼎阳智电慧服科技股份有限公司 | 一种电气设备局部放电检测方法及其检测装置 |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111257708A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-09 | 上海格鲁布科技有限公司 | 基于无人机巡检的局部放电检测装置 |
| CN111413601A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-07-14 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 一种基于超声阵列的架空线局部放电定位装置和定位方法 |
| CN111443267A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-07-24 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 一种增强型10kV架空绝缘线局部放电巡检装置及巡检方法 |
| CN111665420A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-15 | 杭州电子科技大学 | 一种超声局部放电检测装置及其检测方法 |
| CN111707356B (zh) * | 2020-06-24 | 2022-02-11 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 用于无人机的噪声检测系统和无人机 |
| CN111707356A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-25 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 用于无人机的噪声检测系统和无人机 |
| CN111913081A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-10 | 上海电力大学 | 一种基于均值漂移聚类的开关柜绝缘状态异常检测方法 |
| CN111913081B (zh) * | 2020-07-14 | 2023-05-02 | 上海电力大学 | 一种基于均值漂移聚类的开关柜绝缘状态异常检测方法 |
| CN112130583A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-25 | 国网天津市电力公司 | 一种无人机夜间巡检局部放电检测方法及装置 |
| CN112130583B (zh) * | 2020-09-14 | 2024-05-31 | 国网天津市电力公司 | 一种无人机夜间巡检局部放电检测方法及装置 |
| CN112258685A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 安徽烁迅软件有限公司 | 一种电力设备局放巡检系统 |
| CN112611978A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-04-06 | 贵州电网有限责任公司 | 一种接地故障查找探测器 |
| CN112611937A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-04-06 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于无人机的配电网架空线路故障定位系统及定位方法 |
| CN112660011A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-16 | 海南电网有限责任公司琼海供电局 | 一种输电线路用无人机智能巡检作业车 |
| CN112787264A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-11 | 珠海华网科技有限责任公司 | 基于超声波技术的电力架空线路巡检装置及方法 |
| CN112787264B (zh) * | 2020-12-30 | 2023-03-31 | 珠海华网科技有限责任公司 | 基于超声波技术的电力架空线路巡检装置及方法 |
| CN113945812A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-18 | 海南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种近场空间脉冲辐射定位传感器 |
| CN117761469A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 陕西公众电气股份有限公司 | 一种诊断配电网架空线路局部放电的巡检方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109917249B (zh) | 2022-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109917249A (zh) | 一种用于电力设备巡检无人机的局部放电定位装置及方法 | |
| CN102288838B (zh) | 一种vhf频段云闪雷电探测定位系统 | |
| Moore et al. | Radiometric location of partial discharge sources on energized high-voltage plant | |
| US20080122424A1 (en) | Integrated Sensor System Monitoring and Characterizing Lightning Events | |
| CN102540145B (zh) | 单站准三维闪电定位装置和方法 | |
| CN202433482U (zh) | 便携式gis局部放电声电联合检测装置 | |
| CN109143218A (zh) | 一种基于vhf雷达的闪电定位系统及闪电定位方法 | |
| Saric et al. | Acoustic source localization in wireless sensor network | |
| CN105093070A (zh) | 一种大型变压器多放电源超声定位方法 | |
| Wang et al. | Continuous broadband lightning VHF mapping array using MUSIC algorithm | |
| Sinitsyn et al. | Determination of aircraft current location on the basis of its acoustic noise | |
| Salimi et al. | Investigation of short base line lightning detection system by using time of arrival method | |
| CN108362372A (zh) | 低频噪声测试系统 | |
| Cummins et al. | Lightning detection methods and meteorological applications | |
| Polak et al. | Location of partial discharges sources using sensor arrays | |
| Chen | Review of direction of arrival estimation algorithms for partial discharge localisation in transformers | |
| Salimi et al. | Localised single-station lightning detection by using TOA method | |
| EP3709055B1 (en) | Determination of lightning discharge polarity | |
| Hobbs et al. | An airborne radar technique for studying insect migration | |
| La Fata et al. | A review of lightning location systems: part I-methodologies and techniques | |
| JP2001004731A (ja) | 広帯域干渉計 | |
| CN107171744A (zh) | 一种基于三维地图的大功率台站开场测试系统及方法 | |
| CN109856592A (zh) | 一种无人机的超声定位装置及其定位方法 | |
| Wang et al. | A novel method for ground-based VLF/LF single-site lightning location | |
| Shvets et al. | A technique for lightning location and estimation of the lower ionosphere parameters using tweek-atmospherics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240509 Address after: No. 669, Aerospace Middle Road, National Civil Aerospace Industry Base, Xi'an City, Shaanxi Province 710199 Patentee after: Electric Power Research Institute of State Grid Shaanxi Electric Power Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Patentee after: XI'AN JIAOTONG University Address before: No.669, Hangtian Middle Road, Chang'an District, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee before: STATE GRID SHAANXI ELECTRIC POWER Research Institute Country or region before: China Patentee before: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Patentee before: XI'AN JIAOTONG University |