CN111896850A - 一种无人机特高频局放检测及定位系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机特高频局放检测及定位系统及方法，此系统包括无人机单元、特高频检测单元和手持终端单元；所述特高频检测单元安装于所述无人机单元上，用于测量待测设备的特高频局放信号；所述手持终端单元与所述特高频检测单元之间通讯相连，用于对特高频检测单元测量的特高频局放信号进行分析，以完成局放定位。本发明具有安全可靠、特高频局放检测及定位精准等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及电力设备技术领域，特指一种无人机特高频局放检测及定位系统及方法。
背景技术
敞开式变电站一次设备(AIS)，如避雷器、CVT、主变、断路器、电流互感器等由于位置较高，且作业过程需要保持一定的安全距离，很多局部放电(简称局放，下同)检测手段无法应用。现有的特高频(300MHz-3000MHz频率波段的电磁波)局放检测方法需手持特高频传感器靠近信号点，通过终端机接收和处理传回无线信号，从而进行局放检测。但是，特高频局放检测由于信号随距离衰减很大，对于检测人员无法靠近的站内敞开式一次设备，无法通过传统的方法进行特高频局放检测。
其中特高频局放：电力设备绝缘体中绝缘强度和击穿场强都很高，当局部放电在很小的范围内发生时，击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流，并激发频率高达1GHz左右的电磁波。其中特高频局放检测基本原理是通过特高频传感器对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁波信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，实现局部放电监测。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种安全可靠、局放信号检测及定位精准的无人机特高频局放检测及定位系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种无人机特高频局放检测及定位系统，包括无人机单元、特高频检测单元和手持终端单元；所述特高频检测单元安装于所述无人机单元上，用于测量待测设备的特高频局放信号；所述手持终端单元与所述特高频检测单元之间通讯相连，用于对特高频检测单元测量的特高频局放信号进行分析，以完成局放定位。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述手持终端单元包括手持终端机。
所述特高频检测单元包括特高频传感器。
所述特高频检测单元包括信号发射模块、信号采集模块和信号接收模块；所述信号发射模块用于发射检测信号，所述信号接收模块用于接收检测信号，所述信号采集模块用于对接收到的检测信号进行分析处理。
所述无人机单元包括无人机机体和无人机遥控器，所述无人机机体与无人机遥控器之间通讯相连。
所述无人机机体为多旋翼无人机。
本发明进一步公开了一种如上所述的无人机特高频局放检测及定位系统的方法，采用单个无人机单元进行检测及定位，具体步骤为：
1)操控无人机单元靠近待测设备的瓷套，保持一定距离以避免碰撞瓷套；
2)从瓷套的一端缓慢飞到另一端，检查有无特高频局放信号，若无则移动至瓷套反面再进行检测；若有则进入步骤3)；
3)微调无人机单元的飞行高度，找寻当前直线上特高频局放信号最大的点；如找到当前直线上最大的点，则操控无人机单元绕待测设备旋转一周，找到圆周线上特高频局放信号最大的点，悬停，进入步骤4)；如果当前直线上特高频局放信号强度差别小于预设值，则进行幅频特性分析，调节至高频段，重复步骤2)-3)；
4)通过手持终端单元进行频谱分析，判断特高频局部放电类型和强度。
本发明还公开了一种如上所述的无人机特高频局放检测及定位系统的方法，采用双无人机单元进行检测及定位，具体步骤为：
S01、操控无人机单元靠近待测设备的瓷套，保持一定距离以避免碰撞瓷套；
S02、从瓷套的一端缓慢飞到另一端，检查有无特高频局放信号，若无则移动至瓷套反面再进行检测；若有则进入步骤3)；
S03、微调无人机单元的飞行高度，找寻当前直线上特高频局放信号最大的点；如找到当前直线上最大的点，则操控无人机单元绕待测设备旋转一周，找到圆周线上特高频局放信号最大的点，悬停，进入步骤4)；如果当前直线上特高频局放信号强度差别小于预设值，则进行幅频特性分析，调节至高频段，重复步骤2)-3)；
S04、通过手持终端单元进行频谱分析，确定特高频局部放电信号集中频段；
S05、第二架无人机单元按步骤S01-S03执行，从另一角度找到信号最大点并悬停；
S06、进行幅频特性分析和图谱分析，判断局部放电类型；
S07、通过两架无人机单元上的特高频检测单元的交线位置判断异常点位置。
作为上述技术方案的进一步改进：
第二架无人机单元上的特高频检测单元的频段为步骤S04中确定的特高频局部放电信号集中频段。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明创新性的通过无人机单元1搭载特高频检测单元2，进行突然局部放电信号的故障诊断与定位，从而代替手持特高频传感器进行检测的方法，具体有如下优势：1、无人机单元1能够自由升降悬停，能够方便靠近站内位置较高、较难观测和较难接近的一次设备；2、无人机单元1飞行过程中靠近带电设备时，其自身属于悬浮电位，能够较为安全的突破站内带电设备相应电压等级对应的最小安全距离，方便接收设备的局放信号；3、无人机单元1移动灵活，易于进行不同位置、不同角度对特高频局放信号进行精准测量以及强弱对比，以便于进行局部放电点的定位。
本发明的双机特高频局放检测方法适用于诊断性的精确检测与定位，其中第二架无人机单元上针对发现的局放点特高频信号存在的频段设置了专门检测此频段的特高频传感器，能够有效排除其他信号的干扰，对局放信号进行准确的分析与研究；同时，双机检测采用两点定位的方式，对局放点的定位更加的准确，有利于下一步停电后对局放点的处理。
本发明建立了一套利用无人机机载型特高频局放定位移动作业系统，形成了单架无人机全站AIS设备的普测、局放定位方法和双无人机特高频局放分析、局放点精确定位的两种局放检测方法，可适用于不同情况的特高频局放信号检测；充分利用了无人机操作灵活、便于靠近带电设备的优点，解决了变电站敞开式带电一次设备(AIS)特高频局放检测及局放定位困难的问题，降低了带电检测的风险，确保了电网设备的安全，提高了供电可靠性。
附图说明
图1为本发明的系统在实施例的结构示意图。
图2为本发明的方法在实施例的流程图(单无人机单元)。
图3为本发明的方法在实施例的流程图(双无人机单元)。
图4为本发明中双无人机单元定位时的俯视结构图。
图中标号表示：1、无人机单元；101、无人机机体；102、无人机遥控器；2、特高频检测单元；3、手持终端单元。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的无人机特高频局放检测及定位系统，包括无人机单元1、特高频检测单元2和手持终端单元3；特高频检测单元2安装于无人机单元1上，用于测量待测设备的特高频局放信号(特高频电磁波信号)；手持终端单元3与特高频检测单元2之间通讯相连，用于对特高频检测单元2测量的特高频局放信号进行分析，以完成局放定位。
本发明通过创新性的使用无人机单元1搭载特高频检测单元2，进行突然局部放电信号的故障诊断与定位，代替手持特高频传感器进行检测的方法，具体有如下优势：1、无人机单元1能够自由升降悬停，能够方便靠近站内位置较高、较难观测和较难接近的一次设备；2、无人机单元1飞行过程中靠近带电设备时，其自身属于悬浮电位，能够较为安全的突破站内带电设备相应电压等级对应的最小安全距离，方便接收设备的局放信号；3、无人机单元1移动灵活，易于进行不同位置、不同角度对特高频局放信号进行精准测量以及强弱对比，以便于进行局部放电点的定位；总之，通过充分利用无人机单元1操作灵活、便于靠近带电设备的优点，解决了变电站高压电容塔内近距离局放检测及定位困难的问题，降低了带电检测的风险，确保了电网设备的安全，提高了供电可靠性。
本实施例中，无人机单元1包括无人机机体101和无人机遥控器102，无人机机体101与无人机遥控器102之间通讯相连。其中考虑到需要精准的定点悬停，且需要搭载特高频检测单元2，选取具备一定载荷能力，且有RTK精确定位的多旋翼无人机。其中RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标，能够在野外实时得到厘米级定位。
本实施例中，手持终端单元3包括手持终端机，具备显示屏以及幅频特性分析功能，能够实现局放信号的接收、处理分析以及结果显示。特高频检测单元2包括特高频传感器，安装于无人机机体101的底部，具体包括信号发射模块、信号采集模块和信号接收模块，其中信号接收模块接收到特高频电磁波信号后，通过信号采集模块进行采集处理后，再经信号发射模块发射至手持终端机进行显示或者幅频特性分析等。
如图2所示，本发明还公开了一种如上所述的无人机特高频局放检测及定位系统的方法，采用单个无人机单元1进行检测及定位，具体步骤为：
1)操控无人机单元1靠近待测设备的瓷套，保持一定距离以避免碰撞瓷套；
2)从瓷套的一端缓慢飞到另一端，检查有无特高频局放信号；若无，则移动至瓷套反面再进行检测；若有，则进入步骤3)；
3)微调无人机单元1的飞行高度，找寻当前直线上特高频局放信号强度最大的点；如找到当前直线上最大的点，则操控无人机单元1绕待测设备旋转一周，找到圆周线上特高频局放信号强度最大的点，悬停，进入步骤4)；如果当前直线上特高频局放信号强度差别小于预设值，则进行幅频特性分析，调节至高频段，重复步骤2)-3)；
4)通过手持终端单元3进行频谱分析，判断特高频局部放电类型和强度。
如图3所示，本发明还公开了一种如上所述的无人机特高频局放检测及定位系统的方法，采用双无人机单元1进行检测及定位，具体步骤为：
S01、操控无人机单元1靠近待测设备的瓷套，保持一定距离以避免碰撞瓷套；
S02、从瓷套的一端缓慢飞到另一端，检查有无特高频局放信号，若无则移动至瓷套反面再进行检测；若有则进入步骤3)；
S03、微调无人机单元1的飞行高度，找寻当前直线上特高频局放信号强度最大的点；如找到当前直线上最大的点，则操控无人机单元1绕待测设备旋转一周，找到圆周线上特高频局放信号强度最大的点，悬停，进入步骤4)；如果当前直线上特高频局放信号强度差别小于预设值，则进行幅频特性分析，调节至高频段，重复步骤2)-3)；
S04、通过手持终端单元3进行频谱分析，确定特高频局部放电信号集中频段；
S05、第二架无人机单元1按步骤S01-S03执行，从另一角度找到信号最大点并悬停；其中第二架无人机单元1上的特高频检测单元2的频段为特高频局部放电信号集中频段；
S06、进行幅频特性分析和图谱分析，判断局部放电类型；
S07、通过两架无人机单元1上的特高频检测单元2的交线位置判断异常点位置，如图4中的黑点。
上述双机特高频局放检测方法适用于精确检测与定位，其中第二架无人机机体101上针对发现的局放点特高频信号存在的频段设置了专门检测此频段的特高频传感器，能够有效排除其他信号的干扰，对局放信号进行准确的分析与研究；同时，双机检测采用两点定位的方式，对局放点的定位更加的准确，有利于下一步停电后对局放点的处理。
本发明建立了一套利用无人机机载型特高频局放定位移动作业系统，形成了单架无人机全站AIS设备的普测、局放定位方法和双无人机特高频局放分析、局放点精确定位的两种局放检测方法，可适用于不同情况的特高频局放信号检测；充分利用了无人机操作灵活、便于靠近带电设备的优点，解决了变电站敞开式带电一次设备(AIS)特高频局放检测及局放定位困难的问题，降低了带电检测的风险，确保了电网设备的安全，提高了供电可靠性。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种无人机特高频局放检测及定位系统，其特征在于，包括无人机单元(1)、特高频检测单元(2)和手持终端单元(3)；所述特高频检测单元(2)安装于所述无人机单元(1)上，用于测量待测设备的特高频局放信号；所述手持终端单元(3)与所述特高频检测单元(2)之间通讯相连，用于对特高频检测单元(2)测量的特高频局放信号进行分析，以完成局放定位。
2.根据权利要求1所述的无人机特高频局放检测及定位系统，其特征在于，所述手持终端单元(3)包括手持终端机。
3.根据权利要求1所述的无人机特高频局放检测及定位系统，其特征在于，所述特高频检测单元(2)包括特高频传感器。
4.根据权利要求3所述的无人机特高频局放检测及定位系统，其特征在于，所述特高频检测单元(2)包括信号发射模块、信号采集模块和信号接收模块。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的无人机特高频局放检测及定位系统，其特征在于，所述无人机单元(1)包括无人机机体(101)和无人机遥控器(102)，所述无人机机体(101)与无人机遥控器(102)之间通讯相连。
6.根据权利要求5所述的无人机特高频局放检测及定位系统，其特征在于，所述无人机机体(101)为多旋翼无人机。
7.一种如权利要求1～6中任意一项所述的无人机特高频局放检测及定位系统的方法，其特征在于，采用单个无人机单元(1)进行检测及定位，具体步骤为：
1)操控无人机单元(1)靠近待测设备的瓷套，保持一定距离以避免碰撞瓷套；
2)从瓷套的一端缓慢飞到另一端，检查有无特高频局放信号；若无,则移动至瓷套反面再进行检测；若有,则进入步骤3)；
3)微调无人机单元(1)的飞行高度，找寻当前直线上特高频局放信号强度最大的点；如找到当前直线上最大的点，则操控无人机单元(1)绕待测设备旋转一周，找到圆周线上特高频局放信号强度最大的点，悬停，进入步骤4)；如果当前直线上特高频局放信号强度差别小于预设值，则进行幅频特性分析，调节至高频段，重复步骤2)-3)；
4)通过手持终端单元(3)进行频谱分析，判断特高频局部放电类型和强度。
8.一种如权利要求1～6中任意一项所述的无人机特高频局放检测及定位系统的方法，其特征在于，采用双无人机单元(1)进行检测及定位，具体步骤为：
S01、操控无人机单元(1)靠近待测设备的瓷套，保持一定距离以避免碰撞瓷套；
S02、从瓷套的一端缓慢飞到另一端，检查有无特高频局放信号，若无则移动至瓷套反面再进行检测；若有则进入步骤3)；
S03、微调无人机单元(1)的飞行高度，找寻当前直线上特高频局放信号强度最大的点；如找到当前直线上最大的点，则操控无人机单元(1)绕待测设备旋转一周，找到圆周线上特高频局放信号强度最大的点，悬停，进入步骤4)；如果当前直线上特高频局放信号强度差别小于预设值，则进行幅频特性分析，调节至高频段，重复步骤2)-3)；
S04、通过手持终端单元(3)进行频谱分析，确定特高频局部放电信号集中频段；
S05、第二架无人机单元(1)按步骤S01-S03执行，从另一角度找到信号最大点并悬停；
S06、进行幅频特性分析和图谱分析，判断局部放电类型；
S07、通过两架无人机单元(1)上的特高频检测单元(2)的交线位置判断异常点位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第二架无人机单元(1)上的特高频检测单元(2)的频段为步骤S04中确定的特高频局部放电信号集中频段。
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