CN112305385A - 输电线路放电紫外光检测及定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1建立线路放电紫外检测模型；步骤2根据放电紫外检测模型无人机开始巡线，并初步定位放电位置；步骤3根据无人机不同位置对同一故障点的检测推算故障点的位置信息；步骤4根据探测设备检测到的功率与故障点的位置信息估算放电强度。使用无人机对输电线路进行巡检，提高了巡检效率，降低了巡检成本；使用光电倍增管作为紫外检测器件，可以对微弱放电进行探测，能够及时发现线路故障，保证了电网的安全运行。
Description
技术领域
本发明属于光电检测与定位技术领域，涉及一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法。
背景技术
随着我国特高压电网的建设，线路巡检的工作量越来越大，传统的人工巡检方式无法满足高效率的巡检要求。
输电线路分布范围广，地理位置复杂，导线、绝缘子等电力设备长期受光照、湿度、污秽等恶劣天气的影响，易出现导线断股、散股、绝缘子裂化、导线与杆塔连接金具处污秽等问题，导致绝缘性能下降，产生放电现象。放电伴随有光信号、热能、电磁波等物理信号，光谱大都分布在紫外波段(100-400nm)，可以将紫外光作为探测对象，判断是否有放电发生。近年来，无人机技术快速发展，将无人机技术与紫外检测技术相结合，可以提高人工巡检的效率、减少巡检的成本、降低高空作业的危险性。
目前无人机在线路巡检中大多采用GPS对线路故障进行定位，只考虑了无人机本身的位置信息，没有考虑无人机与放电点之间的距离与相对位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，解决现有技术中存在的放电位置定位不精确、对放电强度估算不准确的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、建立线路放电紫外检测模型；
步骤2、根据放电紫外检测模型无人机开始巡线，并初步定位放电位置；
步骤3、根据无人机不同位置对同一故障点的检测推算故障点的位置信息；
步骤4、根据探测设备检测到的功率与故障点的位置信息估算放电强度。
步骤1中，放电紫外检测模型包括放电端和检测端，检测端包括装在无人机云台上的光电倍增管和指南针模块，无人机内部还带有信号处理电路。
放电端为紫外LED，模拟输电铁塔的故障点。
步骤2具体为：
无人机沿预设航迹进行巡线，飞行轨迹符合导线走向，探测视场角覆盖电力线及输电铁塔，当巡线至输电铁塔时，无人机自上而下探测，当探测到功率最大值时，无人机的飞行高度确定了放电点的z轴坐标，此时将三维空间转化为二维平面，完成初步定位。
步骤3具体为：
无人机沿与地面平行的水平面左右探测对放电点继续进行定位，记放电点为A，无人机初始探测位置为B，探测功率最大点为C，与初始探测位置功率相同探测点为D；根据无人机的速率V、C点到D点的时间以及点D处云台转过的角度对A点进行精确定位。
具体的，无人机以恒定速率V沿x轴正方向探测，到达点C时探测功率最大，记录此时从B点到C点无人机的移动时间；无人机继续沿x轴正方向探测，探测功率逐渐减小，到达D时；在D点处旋转携带光电倍增管的云台，改变探测角度，在xoy平面逆时针转动，探测功率先增大后减小，转动到功率值最大时，指南针模块记录云台转过的角度。
步骤4具体为：
根据步骤3推算出AC之间的距离、检测设备在C点时信号处理电路的输出电压以及紫外光在大气中的传播公式求出放电强度；
具体公式如下：
Pt表示放电产生的紫外光功率；Ke表示大气消光系数；d表示放电点与探测器之间的距离；Ar表示探测设备的接收孔径；E表示单个光子的能量，R表示I-U转换电阻；ηd表示光电倍增管的检测效率；ηf表示滤光片的透过率；G表示光电倍增管增益；e表示电子电荷量。
本发明的有益效果是：
使用无人机对输电线路进行巡检，提高了巡检效率，降低了巡检成本；使用光电倍增管作为紫外检测器件，可以对微弱放电进行探测，能够及时发现线路故障，保证了电网的安全运行；提出基于放电紫外光信号强度的定位方法，可以对放电点位置精确定位，能够估算放电强度，进而判断故障是否严重并及时处理故障。
附图说明
图1是本发明输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法的无人机电紫外检测模型图；
图2是本发明输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法的无人机巡检示意图；
图3是本发明输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法的接收信号强度定位原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、建立线路放电紫外检测模型；
步骤2、根据放电紫外检测模型无人机开始巡线，并初步定位放电位置；
步骤3、根据无人机不同位置对同一故障点的检测推算故障点的位置信息；
步骤4、根据探测设备检测到的功率与故障点的位置信息估算放电强度。
如图1所示，步骤1中，放电紫外检测模型包括放电端和检测端，检测端包括装在无人机云台上的光电倍增管和指南针模块，无人机内部还带有信号处理电路。光电倍增管和指南针模块对放电端产生的紫外光信号进行检测，光电倍增管将探测到的光信号转化为电流信号，电流信号经过信号处理电路转化为电压信号，便于进行放电强度的估算。
放电端为紫外LED，模拟输电铁塔的故障点。
步骤2具体为：
如图2所示，无人机沿预设航迹进行巡线，飞行轨迹符合导线走向，探测视场角覆盖电力线及输电铁塔，当巡线至输电铁塔时，无人机自上而下探测，判断图2中1、2、3点具体哪个点发生了放电；假设1点发生了放电，当探测到功率最大值时，无人机的飞行高度确定了放电点的z轴坐标，此时将三维空间转化为二维平面，完成初步定位。
如图3所示，步骤3具体为：
无人机沿与地面平行的水平面左右探测对放电点继续进行定位，记放电点为A，无人机初始探测位置为B，探测功率最大点为C，与初始探测位置功率相同探测点为D；根据无人机的速率V、C点到D点的时间以及点D处云台转过的角度对A点进行精确定位。
具体的，无人机以恒定速率V沿x轴正方向探测，到达点C时探测功率最大，记录此时从B点到C点无人机的移动时间；无人机继续沿x轴正方向探测，探测功率逐渐减小，到达D时；在D点处旋转携带光电倍增管的云台，改变探测角度，在xoy平面逆时针转动，探测功率先增大后减小，转动到功率值最大时，指南针模块记录云台转过的角度。
步骤4具体为：
根据步骤3推算出AC之间的距离、检测设备在C点时信号处理电路的输出电压以及紫外光在大气中的传播公式求出放电强度；
具体公式如下：
Pt表示放电产生的紫外光功率；Ke表示大气消光系数；d表示放电点与探测器之间的距离；Ar表示探测设备的接收孔径；E表示单个光子的能量，R表示I-U转换电阻；ηd表示光电倍增管的检测效率；ηf表示滤光片的透过率；G表示光电倍增管增益；e表示电子电荷量。
本发明具有以下有点：
使用无人机对输电线路进行巡检，提高了巡检效率，降低了巡检成本；使用光电倍增管作为紫外检测器件，可以对微弱放电进行探测，能够及时发现线路故障，保证了电网的安全运行；提出基于放电紫外光信号强度的定位方法，可以对放电点位置精确定位，能够估算放电强度，进而判断故障是否严重并及时处理故障。
Claims (7)
1.一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、建立线路放电紫外检测模型；
步骤2、根据放电紫外检测模型无人机开始巡线，并初步定位放电位置；
步骤3、根据无人机不同位置对同一故障点的检测推算故障点的位置信息；
步骤4、根据探测设备检测到的功率与故障点的位置信息估算放电强度。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，其特征在于，所述步骤1中，放电紫外检测模型包括放电端和检测端，检测端包括装在无人机云台上的光电倍增管和指南针模块，无人机内部还带有信号处理电路。
3.根据权利要求2所述的一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，其特征在于，所述放电端为紫外LED，模拟输电铁塔的故障点。
4.根据权利要求1所述的一种输电线路放电紫外光信号检测与定位的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
无人机沿预设航迹进行巡线，飞行轨迹符合导线走向，探测视场角覆盖电力线及输电铁塔，当巡线至输电铁塔时，无人机自上而下探测，当探测到功率最大值时，无人机的飞行高度确定了放电点的z轴坐标，此时将三维空间转化为二维平面，完成初步定位。
5.根据权利要求1所述的一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
无人机沿与地面平行的水平面左右探测对放电点继续进行定位，记放电点为A，无人机初始探测位置为B，探测功率最大点为C，与初始探测位置功率相同探测点为D；根据无人机的速率V、C点到D点的时间以及点D处云台转过的角度对A点进行精确定位。
6.根据权利要求5所述的一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，其特征在于，具体的，无人机以恒定速率V沿x轴正方向探测，到达点C时探测功率最大，记录此时从B点到C点无人机的移动时间；无人机继续沿x轴正方向探测，探测功率逐渐减小，到达D时；在D点处旋转携带光电倍增管的云台，改变探测角度，在xoy平面逆时针转动，探测功率先增大后减小，转动到功率值最大时，指南针模块记录云台转过的角度。
7.根据权利要求1所述的一种输电线路放电紫外光信号检测及定位的方法，其特征在于，步骤4具体为：
根据步骤3推算出AC之间的距离、检测设备在C点时信号处理电路的输出电压以及紫外光在大气中的传播公式求出放电强度；
具体公式如下：
Pt表示放电产生的紫外光功率；Ke表示大气消光系数；d表示放电点与探测器之间的距离；Ar表示探测设备的接收孔径；E表示单个光子的能量，R表示I-U转换电阻；ηd表示光电倍增管的检测效率；ηf表示滤光片的透过率；G表示光电倍增管增益；e表示电子电荷量。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113184175A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-07-30 | 安徽送变电工程有限公司 | 一种无人机搭载基于紫外光检测输电线路的轻型设备 |
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| CN108957255A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-12-07 | 西安理工大学 | 基于无人机舵机扫描检测电力线电晕的定位方法 |
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