CN110794270A - 基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置 - Google Patents

基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置 Download PDF

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杨海马
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Abstract

本发明提出了一种基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其包括装置本体，该装置本体包括：处于同一光轴的鱼眼镜头(2)、区域校正镜(3)、反射镜组、具有紫外镜头的紫外相机(9)；所述反射镜组包括：安装于区域校正镜(3)和紫外镜头之间的紫外滤光片(5)、用于将来自区域校正镜(3)的可见光反射至紫外镜头的多个可见光平面反光镜、至少一个用于接通可见光反射光路并通过移动机构移出或者移入可见光反射光路的可翻转可见光平面反光镜(8)。基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置具有检测范围大、灵活程度高、自动化程度高的特点。

Description

基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置
技术领域
本发明涉及紫外探测领域，尤其涉及基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置。
背景技术
电力设备的局部放电对国家电网有着重大的危害。随着我国电网规模的迅猛发展，电力设备的局部放电故障日益突出。局部放电将损失大量的电能。据不完全统计，全国每年因电晕损耗的电能达20.5亿千瓦时以上。由电晕放电发生化学反应所产生的臭氧及氧化氮等产物，会进一步引起电气设备、输电线路的绝缘腐蚀和损坏，进而造成严重的电力事故、甚至造成电网瘫痪。在电晕放电过程中还会产生高频电磁波脉冲，会对通信、测量和信号传输造成严重的影响。因此，电晕检测越来越受到电力系统和其他部门的重视。
电晕放电过程中辐射的光谱涵盖了紫外、可见和红外谱段。由于电晕辐射光谱能量弱，通常的可见和红外谱段的探测易受日光及背景光的干扰，无法实现准确的检测。进入大气的日光中，由于臭氧的吸收，波长在240～280nm间紫外光含量很少，近乎为零，这一特殊波段被称为日盲紫外波段。因此，采用日盲紫外波段进行检测，可以消除日光和其他背景光的干扰。
输变电工程中高压及超高压输电线路需要对线路进行时时检测。在检测过程中检测设备的检测视场范围也是相当重要的。若一台检测设备可以检测更远、更广的视场范围，那么就可以使用更少的设备、检测更大的范围。因此，检测装置在检测时具有较大的视场检测范围、较高的灵敏度也非常重要。
发明内容
本发明针对电晕放电检测过程中检测仪器的检测范围小、灵敏度低、自动化程度低的现状，提供一种基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其检测范围大、灵活程度高、自动化程度高。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其包括装置本体，该装置本体包括：处于同一光轴的鱼眼镜头(2)、区域校正镜(3)、反射镜组、具有紫外镜头的紫外相机(9)；
所述反射镜组包括：安装于区域校正镜(3)和紫外镜头之间的紫外滤光片(5)、用于将来自区域校正镜(3)的可见光反射至紫外镜头的多个可见光平面反光镜、至少一个用于接通可见光反射光路并通过移动机构移出或者移入可见光反射光路的可翻转可见光平面反光镜(8)。
鱼眼镜头负责拍摄更广的范围，区域校正镜负责将来自鱼眼镜头的畸变图片变成线性图片，方便后期的紫外光图片与可见光图片的融合处理。
进一步，紫外滤光片可以通过的波段为240～280nm
进一步，所述可见光平面反光镜包括：
设置于区域校正镜(3)后的第一可见光平面反光镜(4)；
设置于紫外镜头前的第三可见光平面反光镜(7)；
设置于第一可见光平面反光镜(4)反射光路上的第二可见光平面反光镜(6)；
所述可翻转可见光平面反光镜(8)设置于第二可见光平面反光镜(6)的反射光路上，所述可翻转可见光平面反光镜(8)设置于可翻转可见光平面反光镜(8)的反射光路上；
所述第一可见光平面反光镜(4)、第三可见光平面反光镜(7)、第二可见光平面反光镜(6)、可翻转可见光平面反光镜(8)的入射角为45度。
进一步，所述可翻转可见光平面反光镜(8)通过铰链(13)安装于可见光反射光路。
进一步，所述装置本体设置有与处于可见光反射光路上的可翻转可见光平面反光镜(8)在同一直线上的挡板(12)，可翻转平面反光镜中的挡板与该平面镜(可翻转平面反光镜)在一条直线上，这样可以确保入射角为45度。
进一步，所述可翻转可见光平面反光镜(8)的移动机构包括：
设置于可翻转可见光平面反光镜(8)处的磁铁(11)；
安装于装置本体且可通电后将设置有磁铁的可翻转可见光平面反光镜(8)弹至可翻转可见光平面反光镜(8)工作位的电磁铁(10)。
进一步，所述电磁铁(10)为电磁继电器。
进一步，所述可见光平面反光镜、可翻转可见光平面反光镜表面镀金属膜，这样可见光的反射率可达到95％以上。
进一步，所述装置本体安装于360度旋转的云台上。
与现有技术相比，本发明的优点为：
通过上述紫外探测装置系统可以对电晕放电同时进行日盲紫外成像和可见光成像，日盲紫外图像可以清晰的呈现电晕放电现象，可见光图像则可以清楚的显示电晕发生的背景环境，通过对两幅图像进行适当处理，再利用图像处理软件将两幅图像融合，可以使电晕放电及其所处环境在同一图像中清晰可见，进而准确快速的判断电晕发生的位置。这样，当高压线路上某个位置出现电晕现象，通过本发明的系统对其进行拍摄，就能看到高压线路上产生电晕的具体区域，对线路巡检人员的线路维护工作提供了非常大的帮助。而且，本系统所需器件数量少，结构简单紧凑，并且分辨率高，成本低且性能好，适用于远距离非接触式电晕检测。
当然，本发明还可以用于其他需要进行日盲紫外光成像和可见光成像的领域。
附图说明
图1为本发明实施例中基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中光学镜头的结构示意图。
图3为本发明实施例中紫外光路检测示意图。
附图标记说明：2、鱼眼镜头；3、区域校正镜；4、第一可见光平面反光镜；5、紫外滤光片；6、第二可见光平面反光镜；7、第三可见光平面反光镜；8、可翻转可见光平面反光镜；9、紫外相机；10、电磁继电器；11、磁铁；12、挡板；13、铰链。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明所采用的技术方案作进一步的说明。
参见图1，基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其包括安装于云台的装置本体，该装置本体包括：处于同一光轴的鱼眼镜头2、区域校正镜3、反射镜组、具有紫外镜头的紫外相机9。反射镜组包括：安装于区域校正镜3和紫外镜头之间的紫外滤光片5、用于将来自区域校正镜3的可见光反射至紫外镜头的三个可见光平面反光镜、一个用于接通可见光反射光路并通过移动机构移出或者移入可见光反射光路的可翻转可见光平面反光镜8。
在图1中，反射镜组中可见光平面反光镜包括设置于区域校正镜3后的第一可见光平面反光镜4、设置于紫外镜头前的第三可见光平面反光镜7、设置于第一可见光平面反光镜4反射光路上的第二可见光平面反光镜6。所述可翻转可见光平面反光镜8设置于第二可见光平面反光镜6的反射光路上，所述可翻转可见光平面反光镜8设置于可翻转可见光平面反光镜8的反射光路上，所述第一可见光平面反光镜4、第三可见光平面反光镜7、第二可见光平面反光镜6、可翻转可见光平面反光镜8的入射角为45度。
参见图2，本发明中鱼眼镜头2的光轴上设置区域校正镜3。来自物方的光通过鱼眼镜头2后，拍摄的范围更广，但是由于鱼眼镜头2的成像特点导致所拍摄的图片会有畸变。这时通过鱼眼镜头2中间部分的光再通过区域校正镜后可恢复正常线性形状。若是放电处不在鱼眼镜头2中间的拍摄区，而是处于四周的畸变区，这时可以通过底部的云台自动旋转，将鱼眼镜头2的中间拍摄区对准局部放电处。可以先找到放电位置，然后再通过底部的云台将放电处成像在鱼眼镜头2的中间区域再通过区域校正镜3使其恢复线性形状。
参见图3，所述可翻转可见光平面反光镜8通过铰链13安装于可见光反射光路，所述装置本体设置有与处于可见光反射光路上的可翻转可见光平面反光镜8在同一直线上的挡板12，可翻转平面反光镜中的挡板与该平面镜可翻转平面反光镜在一条直线上，这样可以确保入射角为45度。
本发明中可翻转可见光平面反光镜8的移动机构采用磁吸附结构，具体地讲，参见图1，该移动机构包括：设置于可翻转可见光平面反光镜8处的磁铁11，这里的可翻转可见光平面反光镜8背部可以设置一个支承体，该支承体包括但不仅限于支撑片、支撑板，支承体一端通过铰链13铰接安装于装置本体，将磁铁11布置于支承体远离铰接的一端。而安装于装置本体且可通电后将设置有磁铁的可翻转可见光平面反光镜8弹至可翻转可见光平面反光镜8工作位的电磁铁10是该移动机构的关键部件，电磁铁10包括但不仅限于电磁继电器。当检测到有局部紫外放电时，电磁继电器10立刻通电，将带有铰链13和磁铁11的可见光平面反光镜弹到挡板12处，因为挡板12正好与水平位置成45度夹角，这样可以确保入射光与可见光平面反光镜成45度，提高可见光的利用率。
而可见光平面反光镜、可翻转可见光平面反光镜表面镀金属膜，这样可见光的反射率可达到95％以上。
在主光轴上，由于设置了紫外滤光片5，所以在主光轴上只能通过波长为240～280nm紫外光。因为大气中臭氧的吸收，所以照射在地面上波长为240～280nm的太阳光几乎为零。这样可以排除太阳光的干扰，提高检测精度。而且由于有紫外滤光片5，使得可见光也不能直接从主光轴上通过。
紫外光是通过主光轴进入紫外相机9的。当检测到有局部放电时，接通电磁继电器10将可翻转的可见光平面反光镜8弹至挡板12处。使可见光也通过主光轴进入紫外相机9。所以，整个检测过程中只需要一个紫外相机9，避免了将紫外光与可见光分成两条通道用两个相机分别拍摄紫外光与可见光的麻烦。而且由两个相机分别拍摄的紫外光与可见光分也不利于后期紫外光与可见光的融合处理。
参见图3，当未检测到放电时，可翻转可见光平面反光镜8被电磁继电器10吸住。这样可见光就无法被紫外相机拍摄到。只有当检测到有局部放电时，再让电磁继电器10通电使可翻转可见光平面反光镜8弹向挡板12。这样可见光就形成了通路，再根据可见光的拍摄来判断局部放电的位置。
综上，通过上述紫外探测装置系统可以对电晕放电同时进行日盲紫外成像和可见光成像，日盲紫外图像可以清晰的呈现电晕放电现象，可见光图像则可以清楚的显示电晕发生的背景环境，通过对两幅图像进行适当处理，再利用图像处理软件将两幅图像融合，可以使电晕放电及其所处环境在同一图像中清晰可见，进而准确快速的判断电晕发生的位置。这样，当高压线路上某个位置出现电晕现象，通过本发明实施例的系统对其进行拍摄，就能看到高压线路上产生电晕的具体区域，对线路巡检人员的线路维护工作提供了非常大的帮助。而且，本系统所需器件数量少，结构简单紧凑，并且分辨率高，成本低且性能好，适用于远距离非接触式电晕检测。当然，本发明还可以用于其他需要进行日盲紫外光成像和可见光成像的领域。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其包括装置本体，其特征在于，该装置本体包括：处于同一光轴的鱼眼镜头(2)、区域校正镜(3)、反射镜组、具有紫外镜头的紫外相机(9)；
所述反射镜组包括：安装于区域校正镜(3)和紫外镜头之间的紫外滤光片(5)、用于将来自区域校正镜(3)的可见光反射至紫外镜头的多个可见光平面反光镜、至少一个用于接通可见光反射光路并通过移动机构移出或者移入可见光反射光路的可翻转可见光平面反光镜(8)。
2.根据权利要求1所述的基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其特征在于，所述可见光平面反光镜包括：
设置于区域校正镜(3)后的第一可见光平面反光镜(4)；
设置于紫外镜头前的第三可见光平面反光镜(7)；
设置于第一可见光平面反光镜(4)反射光路上的第二可见光平面反光镜(6)；
所述可翻转可见光平面反光镜(8)设置于第二可见光平面反光镜(6)的反射光路上，所述可翻转可见光平面反光镜(8)设置于可翻转可见光平面反光镜(8)的反射光路上；
所述第一可见光平面反光镜(4)、第三可见光平面反光镜(7)、第二可见光平面反光镜(6)、可翻转可见光平面反光镜(8)的入射角为45度。
3.根据权利要求1所述的基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其特征在于，所述可翻转可见光平面反光镜(8)通过铰链(13)安装于可见光反射光路。
4.根据权利要求1所述的基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其特征在于，所述装置本体设置有与处于可见光反射光路上的可翻转可见光平面反光镜(8)在同一直线上的挡板(12)。
5.根据权利要求1或3或4所述的基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其特征在于，所述可翻转可见光平面反光镜(8)的移动机构包括：
设置于可翻转可见光平面反光镜(8)处的磁铁(11)；
安装于装置本体且可通电后将设置有磁铁的可翻转可见光平面反光镜(8)弹至可翻转可见光平面反光镜(8)工作位的电磁铁(10)。
6.根据权利要求5所述的基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其特征在于，所述电磁铁(10)为电磁继电器。
7.根据权利要求1或2所述的基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其特征在于，所述可见光平面反光镜、可翻转可见光平面反光镜表面镀金属膜。
8.根据权利要求1所述的基于鱼眼镜头的紫外放电探测装置，其特征在于，所述装置本体安装于360度旋转的云台上。
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