CN110617876A - 电力设备异响定位方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电力设备异响定位方法，包括：通过激光测振仪发射激光照射被测设备，扫描被照射区域得到各扫描点的反射光谱信息；获取反射光谱信息中的反射光频率，计算反射光频率与入射光频率的差值，根据差值得到扫描点的振动信息；通过可见光相机拍摄被测设备得到可见光图像；获取反射光谱信息中振动点的入射光与反射光之间的角度，根据角度确定振动点在可见光图像中的投影位置；将可见光图像与振动信息进行融合；根据融合图像中振动点的振动速度位置分布，得到被测设备的异响位置。本申请实施例通过将被测设备的反射光谱信息和可见光图像进行融合，根据反射光谱信息中的振动信息实现了对被测设备异响的准确定位。

Description

电力设备异响定位方法
技术领域
本申请涉及电力设备故障检测技术领域，尤其涉及一种电力设备异响定位方法。
背景技术
电力设备运行状态对于整个电力系统的安全性和可靠性有着重要影响。电力设备长时间运行过程中容易出现各种故障，造成严重的供电事故。电力设备的故障检测与诊断，是保证设备安全可靠运行的重要环节。通过运用科学合理的故障诊断方法，准确判断电力设备故障情况，为设备维护检修提供重要参考。加大对电力设备故障诊断系统的应用研究，可降低电力设备故障发生率。
电力设备在运行中，如果发生紧固件松脱或松动、局部机械损坏、电晕放电、局部放电、火花放电或其它放电时会发生不同的异响，如果能够及时对电力设备进行异响定位，则有利于分析故障位置及故障类型。目前，电力设备异响定位通常是通过电力人员在对电力设备巡检时来辨别异响位置，然而，由于电力设备所在现场通常比较复杂，通过电力人员来对异响位置进行辨别难度较大，定位准确度低。
发明内容
本申请提供了一种电力设备异响定位方法，以解决电力设备不能异响定位准确性低的技术问题。
本申请提供了一种电力设备异响定位方法，包括：
通过激光测振仪发射激光照射被测设备，扫描被照射区域得到各扫描点的反射光谱信息；
获取所述反射光谱信息中的反射光频率，计算所述反射光频率与入射光频率的差值，根据所述差值得到所述扫描点的振动信息，所述振动信息包括振动点和所述振动点的振动速度；
通过可见光相机拍摄被测设备得到可见光图像，所述可见光相机的拍摄方向与所述激光测振仪的扫描方向平行，且所述可见光相机的拍摄视角覆盖所述激光测振仪的扫描区域；
获取所述反射光谱信息中振动点的入射光与反射光之间的角度，根据所述角度确定所述振动点在所述可见光图像中的投影位置；
将所述可见光图像与振动信息进行融合，根据振动速度的区别将所述振动点以不同颜色及灰度显示在所述可见光图像对应的位置上，得到融合图像；
根据所述融合图像中振动点的振动速度位置分布，得到所述被测设备的异响位置。
可选地，获取所述反射光谱信息中振动点的入射光与反射光之间的角度，根据所述角度确定所述振动点在所述可见光图像中的投影位置，包括：
建立所述可见光图像的三维坐标系；
根据所述激光测振仪与可见光相机的相对位置，得到所述激光测振仪的激光发射点在所述三维坐标系中的激光测距原点；
根据所述反射光谱信息中反射光与入射光的时间差值，得到所述振动点到所述激光测距原点之间的第一距离；
根据所述反射光谱信息中入射光在所述振动点处的反射光角度信息和所述第一距离，得到所述振动点在所述三维坐标系中的三维坐标；
根据所述三维坐标，计算所述振动点到原点的方向向量；
根据所述方向向量得到所述振动点在所述可见光图像中对应的像素点。
可选地，建立所述可见光图像的三维坐标系，包括：
将所述可见光相机等效小孔成像模型的小孔位置确定为三维坐标系的坐标原点(0,0,0)；
将面向所述可见光相机传感器的高向上的方向确定为所述三维坐标系的Y轴正方向；
将从所述可见光相机传感器中心指向原点的方向确定为所述三维坐标系的X轴正方向；
将垂直于所述Y轴正方向和X轴正方向且面向所述可见光相机传感器的方向确定为所述三维坐标系的Z轴正方向。
可选地，将所述可见光图像与振动信息进行融合，根据振动速度的区别将所述振动点以不同颜色及灰度显示在所述可见光图像对应的位置上，得到融合图像，包括：
判断所述振动点的振动速度是否大于预设限值；
如果所述振动速度大于或等于预设限值，将所述振动点在所述可见光图像中用预设的颜色显示；
如果所述振动速度小于所述预设限值，将所述振动点在所述可见光图像中不予显示。
可选地，将所述振动点在所述可见光图像中用预设的颜色显示，包括：
根据所述振动点的振动速度在第一区间，将所述振动点在所述可见光图像中用第一颜色显示，所述第一区间的最小值大于所述预设限值；
根据所述振动点的振动速度在第二区间，将所述振动点在为所述可见光图像中用第二颜色显示，所述第二区间的最小值大于所述第一区间的最大值；
根据所述振动点的振动速度在第三区间，将所述振动点在所述可见光图像中用第三颜色显示，所述第三区间的最小值大于所述第二区间的最大值。
可选地，所述第一区间包括(31％-50％)νmax，所述第二区间包括(51％-70％)νmax，所述第三区间包括(71％-100％)νmax，其中，νmax为全部振动点中振动速度最大的振动点的振动速度。
本申请提供的电力设备异响定位方法的有益效果包括：
本申请实施例提供的电力设备异响定位方法，通过对电力设备拍摄反射光谱信息和可见光图像，根据激光多普勒效应，在反射光谱信息上得到振动点，根据可将光相机与激光测振仪的相对位置，将可见光图像与反射光谱信息进行融合，得到振动点在可见光图像上的位置，再根据振动点的振动速度，最终在可见光图像中确定出异响位置。本申请实施例实现了对电力设备异响的准确定位，有利于及时发现电力设备故障，分析故障类型，从而保障电力设备的安全稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电力设备异响定位方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电力设备异响定位检测示意图；
图3为本申请实施例提供的一种图像融合方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种测振点的成像坐标确定原理示意图；
图5为本申请实施例提供的一种电力设备异响定位成像示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
参见图1，为本申请实施例提供的一种电力设备异响定位方法的流程示意图，如图1所示，本申请实施例提供的电力设备异响定位方法，包括以下步骤：
步骤S110：通过激光测振仪发射激光照射被测设备，扫描被照射区域得到各扫描点的反射光谱信息。
参见图2，为本申请实施例提供的一种电力设备异响定位检测示意图，如图2所示，激光测振仪2设置有激光发射器21和反射光接收器22。激光发射器21的激光扫描区域为α的角度范围，被测电力设备要位于激光发射器21的扫描角度区域内，P为被测设备发生振动的振动点，本申请实施例的目的就是对振动点P进行定位。
步骤S120：获取所述反射光谱信息中的反射光频率，计算所述反射光频率与入射光频率的差值，根据所述差值得到所述扫描点的振动信息，所述振动信息包括振动点和所述振动点的振动速度。
激光测振仪2发射的激光照射到被测设备表面，如果被测设备表面有振动点，振动点的反射光会产生多普勒效应，反射光频率会发生干涉，振动点反射光频率与入射光频率的差值可以计算出振动点的振动频率fr、振动速度ν、振幅A，进而计算出振动的频域信号，并分解出各个频率的振动信息。
步骤S130：通过可见光相机拍摄被测设备得到可见光图像，所述可见光相机的拍摄方向与所述激光测振仪的扫描方向平行，且所述可见光相机的拍摄视角覆盖所述激光测振仪的扫描区域。
可见光相机1通过传感器11拍摄被测设备的可见光图像，可见光相机1的拍摄视角β需要覆盖激光扫描区域α，使得扫描点中反射光谱信息的振动点能够在可见光图像上找到对应点。
步骤S140：获取所述反射光谱信息中振动点的入射光与反射光之间的角度，根据所述角度确定所述振动点在所述可见光图像中的投影位置。
为了在可见光图像上找到反射光谱信息振动点P，本申请实施例将可见光图像与反射光谱信息进行融合，参见图3，为本申请实施例提供的一种图像融合方法的流程示意图，如图3所示，本申请实施例提供的图像融合方法，包括以下步骤：
步骤S401：建立可见光图像的三维坐标系；
参见图4，为本申请实施例提供的一种测振点的成像坐标确定原理示意图，如图4所示，将可见光相机1等效小孔成像模型的小孔位置确定为三维坐标系的坐标原点O(0,0,0)；将面向可见光相机1的传感器11的高向上即成像向下的方向确定为三维坐标系的Y轴正方向；将从可见光相机1的传感器11指向原点的方向确定为三维坐标系的X轴正方向；将垂直于Y轴正方向和X轴正方向且面向可见光相机1的传感器11的方向确定为三维坐标系的Z轴正方向，可以看出，Z轴正方向是面向可见光相机1的传感器11将Y轴正方向顺时针旋转90°的方向。
步骤S402：根据激光测振仪与可见光相机的相对位置，得到激光测振仪的激光发射点在三维坐标系中的激光测距原点；
激光测振仪2与可见光相机1的相对位置由图2确定，根据图2，得到激光测振仪2在三维坐标系中的激光测距原点为O’(a，b，c)。
步骤S403：根据反射光谱信息中反射光与入射光的时间差值，得到振动点到激光测距原点之间的第一距离；
根据激光的飞行时间可以测得扫描点Pi(A，B，C)与O’(a，b，c)的第一距离L，激光的飞行时间为入射光和反射光的时间差值。每个扫描点Pi反射光与入射光的时间差值具有差别。
步骤S404：根据反射光谱信息中入射光在振动点处的反射光角度信息和第一距离，得到振动点在三维坐标系中的三维坐标；
根据已知的激光的入射光的方向向量可以计算扫描点Pi的坐标(A，B，C)：
步骤S405：根据三维坐标，计算振动点到原点的方向向量；
扫描点Pi到原点O的方向向量用来表示，根据Pi的坐标(A，B，C)，得到
步骤S406：根据方向向量得到振动点在可见光图像中对应的像素点。
可见光像机1的每一个像素点代表的是一个方向的射入光，若假设振动的信号可见，传感器11的成像点就与该振动信号所在点物体的成像点一致，利用小孔成像模型，像素点可用一个方向向量(x1,y1,z1)表示，每个点对应于不同且唯一的方向向量，表示该物体的光射向小孔点的方向。所以计算方向向量可以得知扫描点Pi所对应的可见光像素点P’。
步骤S150：将所述可见光图像与振动信息进行融合，根据振动速度的区别将所述振动点以不同颜色及灰度显示在所述可见光图像对应的位置上，得到融合图像。
同一介质质点振动的速度与该处的声压成正比，被测设备振动时会产生噪声，而被测设备表面某个位置的声压越大说明该位置越接近振动的中心，声压越小说明该位置越接近振动的中心越远。
判断所述振动点的振动速度是否大于预设限值，如果所述振动速度大于或等于预设限值，将所述振动点在所述可见光图像中用预设的颜色显示，如果所述振动速度小于所述预设限值，将所述振动点在所述可见光图像中不予显示。
将振动点在可见光图像中用预设的颜色显示，包括：根据振动点的振动速度在第一区间，将振动点在可见光图像中用第一颜色显示，第一区间的最小值大于预设限值；根据振动点的振动速度在第二区间，将振动点在为可见光图像中用第二颜色显示，第二区间的最小值大于第一区间的最大值；根据振动点的振动速度在第三区间，将振动点在可见光图像中用第三颜色显示，第三区间的最小值大于第二区间的最大值。
本实施例中，第一区间包括(31％-50％)νmax，第二区间包括(51％-70％)νmax，第三区间包括(71％-100％)νmax，其中，νmax为全部振动点中振动速度最大的振动点的振动速度。
第一颜色为蓝色，第二颜色为黄色，第三颜色为红色，具体可通过对扫描点的RGB值叠加相应数值实现颜色显示。进一步的，每个颜色段以加深灰度的方式来表示振动速度的增长。
步骤S160：根据所述融合图像中振动点的振动速度位置分布，得到所述被测设备的异响位置。
参见图5，为本申请实施例提供的一种电力设备异响定位成像示意图，如图5所示，P点所在的光环区域为扫描点中的振动点区域，P点为振动点区域的中心位置，本申请实施例将其判定为最可能的故障点位置，也是异响位置。进一步的，根据可见光图像，可对光环区域进行分析，判断故障类型。
由上述实施例可见，本申请实施例提供的电力设备异响定位方法，通过对电力设备拍摄反射光谱信息和可见光图像，根据激光多普勒效应，在反射光谱信息上得到振动点，根据可将光相机与激光测振仪的相对位置，将可见光图像与反射光谱信息进行融合，得到振动点在可见光图像上的位置，再根据振动点的振动速度，最终在可见光图像中确定出异响位置。本申请实施例实现了对电力设备异响的准确定位，有利于及时发现电力设备故障，分析故障类型，从而保障电力设备的安全稳定运行。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (6)

1.一种电力设备异响定位方法，其特征在于，包括：
通过激光测振仪发射激光照射被测设备，扫描被照射区域得到各扫描点的反射光谱信息；
获取所述反射光谱信息中的反射光频率，计算所述反射光频率与入射光频率的差值，根据所述差值得到所述扫描点的振动信息，所述振动信息包括振动点和所述振动点的振动速度；
通过可见光相机拍摄被测设备得到可见光图像，所述可见光相机的拍摄方向与所述激光测振仪的扫描方向平行，且所述可见光相机的拍摄视角覆盖所述激光测振仪的扫描区域；
获取所述反射光谱信息中振动点的入射光与反射光之间的角度，根据所述角度确定所述振动点在所述可见光图像中的投影位置；
将所述可见光图像与振动信息进行融合，根据振动速度的区别将所述振动点以不同颜色及灰度显示在所述可见光图像对应的位置上，得到融合图像；
根据所述融合图像中振动点的振动速度位置分布，得到所述被测设备的异响位置。
2.如权利要求1所述的电力设备异响定位方法，其特征在于，获取所述反射光谱信息中振动点的入射光与反射光之间的角度，根据所述角度确定所述振动点在所述可见光图像中的投影位置，包括：
建立所述可见光图像的三维坐标系；
根据所述激光测振仪与可见光相机的相对位置，得到所述激光测振仪的激光发射点在所述三维坐标系中的激光测距原点；
根据所述反射光谱信息中反射光与入射光的时间差值，得到所述振动点到所述激光测距原点之间的第一距离；
根据所述反射光谱信息中入射光在所述振动点处的反射光角度信息和所述第一距离，得到所述振动点在所述三维坐标系中的三维坐标；
根据所述三维坐标，计算所述振动点到原点的方向向量；
根据所述方向向量得到所述振动点在所述可见光图像中对应的像素点。
3.如权利要求2所述的电力设备异响定位方法，其特征在于，建立所述可见光图像的三维坐标系，包括：
将所述可见光相机等效小孔成像模型的小孔位置确定为三维坐标系的坐标原点(0,0,0)；
将面向所述可见光相机传感器的高向上的方向确定为所述三维坐标系的Y轴正方向；
将从所述可见光相机传感器中心指向原点的方向确定为所述三维坐标系的X轴正方向；
将垂直于所述Y轴正方向和X轴正方向且面向所述可见光相机传感器的方向确定为所述三维坐标系的Z轴正方向。
4.如权利要求1所述的电力设备异响定位方法，其特征在于，将所述可见光图像与振动信息进行融合，根据振动速度的区别将所述振动点以不同颜色及灰度显示在所述可见光图像对应的位置上，得到融合图像，包括：
判断所述振动点的振动速度是否大于预设限值；
如果所述振动速度大于或等于预设限值，将所述振动点在所述可见光图像中用预设的颜色显示；
如果所述振动速度小于所述预设限值，将所述振动点在所述可见光图像中不予显示。
5.如权利要求4所述的电力设备异响定位方法，其特征在于，将所述振动点在所述可见光图像中用预设的颜色显示，包括：
根据所述振动点的振动速度在第一区间，将所述振动点在所述可见光图像中用第一颜色显示，所述第一区间的最小值大于所述预设限值；
根据所述振动点的振动速度在第二区间，将所述振动点在为所述可见光图像中用第二颜色显示，所述第二区间的最小值大于所述第一区间的最大值；
根据所述振动点的振动速度在第三区间，将所述振动点在所述可见光图像中用第三颜色显示，所述第三区间的最小值大于所述第二区间的最大值。
6.如权利要求5所述的电力设备异响定位方法，其特征在于，所述第一区间包括(31％-50％)νmax，所述第二区间包括(51％-70％)νmax，所述第三区间包括(71％-100％)νmax，其中，νmax为全部振动点中振动速度最大的振动点的振动速度。
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