CN114878994B - 一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法及系统 - Google Patents

一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法及系统，其中，方法包括：检测到特高频局部放电信号时，控制巡检机器人停止运动并获取巡检机器人的当前定位信息；使检测模块在预设的第一平面内变换位置，当第一信号强度和第二信号强度的差值为最大时，将检测模块在垂直于第一平面的第二平面内变化位置，当第三信号强度和第四信号强度的差值最大时，确定三轴云台的位姿；基于当前定位信息、位姿、第三信号强度和第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置。本发明的基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，通过搭载检测模块的巡检机器人，在进行电力设施巡检时，进行局部放电检测，实现高效且低成本的局部放电检测。

Description

一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法及系统
技术领域
本发明涉及局放信号检测技术领域，特别涉及一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法及系统。
背景技术
局部放电(Partial Discharge)是电力设备绝缘性能劣化时的现象，当出现局部放电现象时又会导致绝缘性能进一步劣化，检测局部放电的位置是必要，实现针对性处理，能够避免绝缘性能劣化带来的一系列的严重后果。
局部放电的检测方法主要包括：超声波法、电气参数测量法及超高频电磁波检测法；其中，超高频电磁波检测法是通过特高频传感器检测局部放电引起的空间内的超高频电磁波，进而确定电力设备发生局部放电。
现有的检测都是通过定点布置特高频传感器进行定点测量或者通过人工使用手持仪器进行巡检测量，前者布置成本较高；后者需要人工手动，极其不便。
发明内容
本发明目的之一在于提供了一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，通过搭载检测模块的巡检机器人，在进行电力设施巡检时，进行局部放电检测，实现高效且低成本的局部放电检测。
本发明实施例提供的一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，包括：
控制搭载检测模块的巡检机器人按照预设的巡检路线进行巡检；
当巡检过程中，检测到特高频局部放电信号时，控制巡检机器人停止运动并获取巡检机器人的当前定位信息；
控制三轴云台动作使检测模块在预设的第一平面内变换位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第一信号强度和第二信号强度；
当第一信号强度和第二信号强度的差值为最大时，控制三轴云台动作将检测模块在垂直于第一平面的第二平面内变化位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第三信号强度和第四信号强度；
当第三信号强度和第四信号强度的差值最大时，确定三轴云台的位姿；
基于当前定位信息、位姿、第三信号强度和第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置；
其中，检测模块设置在三轴云台上；三轴云台设置在巡检机器人的上端面；检测模块包括以三轴云台的转动中心点对称设置的第一特高频传感器和第二特高频传感器。
优选的，基于当前定位信息、位姿、第三信号强度和第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置，包括：
获取当前定位信息周围的电力设施布置情况，并构建三维空间将电力设施与巡检机器人映射至三维空间；
基于位姿、第三信号强度和第四信号强度，构建定位特征集；
获取预设的定位库；
基于定位特征集和定位库，确定定位向量；
基于定位向量和三维空间内的巡检机器人的位置，确定三维空间内电力设施的局部放电的位置对应的点位；
将点位反向映射，确定电力设施的局部放电的位置。
优选的，第一平面与第二平面的交汇处，通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测的第一信号强度和第二信号强度的差值最大。
优选的，基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，还包括：
将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联；
基于关联的点位和电力设施，确定第一平面；
电力设施、第一特高频传感器和第二特高频传感器都位于第一平面上；
其中，将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联，包括：
以巡检路线上的点位为中心，以预设的距离为半径，确定空间球体；
将位于空间球体的球面上且位于巡检路线的方向的前方的电力设施与空间球体对应的巡检路线上的点位关联。
优选的，基于关联的点位和电力设施，确定第一平面，包括：
当与点位关联的电力设施为一时，以电力设施的两端与三轴云台的中心确定的平面为第一平面。
本发明还提供一种基于空间特高频传感器的局放信号检测系统，包括：控制搭载检测模块的巡检机器人和服务器；检测模块设置在三轴云台上；三轴云台设置在巡检机器人的上端面；检测模块包括以三轴云台的转动中心点对称设置的第一特高频传感器和第二特高频传感器；
服务器执行如下操作：
控制搭载检测模块的巡检机器人按照预设的巡检路线进行巡检；
当巡检过程中，检测到特高频局部放电信号时，控制巡检机器人停止运动并获取巡检机器人的当前定位信息；
控制三轴云台动作使检测模块在预设的第一平面内变换位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第一信号强度和第二信号强度；
当第一信号强度和第二信号强度的差值为最大时，控制三轴云台动作将检测模块在垂直于第一平面的第二平面内变化位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第三信号强度和第四信号强度；
当第三信号强度和第四信号强度的差值最大时，确定三轴云台的位姿；
基于当前定位信息、位姿、第三信号强度和第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置。
优选的，服务器基于当前定位信息、位姿、第三信号强度和第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置，执行如下操作：
获取当前定位信息周围的电力设施布置情况，并构建三维空间将电力设施与巡检机器人映射至三维空间；
基于位姿、第三信号强度和第四信号强度，构建定位特征集；
获取预设的定位库；
基于定位特征集和定位库，确定定位向量；
基于定位向量和三维空间内的巡检机器人的位置，确定三维空间内电力设施的局部放电的位置对应的点位；
将点位反向映射，确定电力设施的局部放电的位置。
优选的，第一平面与第二平面的交汇处，通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测的第一信号强度和第二信号强度的差值最大。
优选的，服务器还执行如下操作：
将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联；
基于关联的点位和电力设施，确定第一平面；
电力设施、第一特高频传感器和第二特高频传感器都位于第一平面上；
其中，将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联，包括：
以巡检路线上的点位为中心，以预设的距离为半径，确定空间球体；
将位于空间球体的球面上且位于巡检路线的方向的前方的电力设施与空间球体对应的巡检路线上的点位关联。
优选的，服务器基于关联的点位和电力设施，确定第一平面，执行如下操作：
当与点位关联的电力设施为一时，以电力设施的两端与三轴云台的中心确定的平面为第一平面。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法的示意图；
图2为本发明实施例中局放信号的定位的示意图；
图3为本发明实施例中一种基于空间特高频传感器的局放信号检测系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，如图1所示，包括：
步骤S1：控制搭载检测模块的巡检机器人按照预设的巡检路线进行巡检；
步骤S2：当巡检过程中，检测到特高频局部放电信号时，控制巡检机器人停止运动并获取巡检机器人的当前定位信息；
步骤S3：控制三轴云台动作使检测模块在预设的第一平面内变换位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第一信号强度和第二信号强度；
步骤S4：当第一信号强度和第二信号强度的差值为最大时，控制三轴云台动作将检测模块在垂直于第一平面的第二平面内变化位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第三信号强度和第四信号强度；
步骤S5：当第三信号强度和第四信号强度的差值最大时，确定三轴云台的位姿；
步骤S6：基于当前定位信息、位姿、第三信号强度和第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置；
其中，检测模块设置在三轴云台上；三轴云台设置在巡检机器人的上端面；检测模块包括以三轴云台的转动中心点对称设置的第一特高频传感器和第二特高频传感器。
其中，如图2所示，基于当前定位信息、位姿、第三信号强度和第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置，包括：
步骤S11：获取当前定位信息周围的电力设施布置情况，并构建三维空间将电力设施与巡检机器人映射至三维空间；
步骤S12：基于位姿、第三信号强度和第四信号强度，构建定位特征集；位姿可以通过三轴云台的水平转角和竖直转角来表示，将水平转角的角度值和竖直转角的角度值作为定位特征集内的参数；第三信号强度大于第四信号强度时，定位特征集内的对应的参数设置为1；当第三信号强度小于第四信号强度时参数设置为0；
步骤S13：获取预设的定位库；定位库中标准特征集与定位向量一一关联；
步骤S14：基于定位特征集和定位库，确定定位向量；将定位特征集与定位库中各个标准特征集匹配；将匹配符合的定位向量提取；匹配可以采用计算向量的相似度的方式，相似度计算采用余弦相似度计算法；
步骤S15：基于定位向量和三维空间内的巡检机器人的位置，确定三维空间内电力设施的局部放电的位置对应的点位；
步骤S16：将点位反向映射，确定电力设施的局部放电的位置。反向映射是将三维空间内的点位映射至现实空间中；
此外，第一平面与第二平面的交汇处，通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测的第一信号强度和第二信号强度的差值最大。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
通过三轴云台的转动，实现改变第一高频传感器和第二特高频传感器与发生局部放电的位置的相对位置关系，进而引发检测的信号的强度变化；这样就可以通过在运动时信号强度的变化反推出相对位置；在进行相对位置的反推时，采用预设的定位库和三维空间的构建，提高了定位的效率。
在一个实施例中，基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，还包括：
将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联；
基于关联的点位和电力设施，确定第一平面；
电力设施、第一特高频传感器和第二特高频传感器都位于第一平面上；
其中，将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联，包括：
以巡检路线上的点位为中心，以预设的距离为半径，确定空间球体；
将位于空间球体的球面上且位于巡检路线的方向的前方的电力设施与空间球体对应的巡检路线上的点位关联。
基于关联的点位和电力设施，确定第一平面，包括：
当与点位关联的电力设施为一时，以电力设施的两端与三轴云台的中心确定的平面为第一平面。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
通过点位与电力设施的关联并确定第一平面，实现在控制三轴云台进行第一平面的转动后，对于第二平面内的转动只需上下转动较小的角度，就可以确定出第三信号强度和第四信号强度的差值的最大位置，提高了定位效率。其中，电力设施的两端分别为电力流入端和电力流出端，即电能从电力流入端流向电力流出端。当当与点位关联的电力设施不为一时，任意选则一个电力设施进而确定第一平面即可；或者，各个设施分别确定一个平面，确定各个平面对应的三轴云台的位姿；将各个位姿对应的水平转角和竖直转角取平均；确定出的位姿对应的平面作为第一平面。
本发明还提供一种基于空间特高频传感器的局放信号检测系统，如图3所示，包括：控制搭载检测模块的巡检机器人1和服务器2；检测模块设置在三轴云台上；三轴云台设置在巡检机器人的上端面；检测模块包括以三轴云台的转动中心点对称设置的第一特高频传感器和第二特高频传感器；
服务器2执行如下操作：
控制搭载检测模块的巡检机器人1按照预设的巡检路线进行巡检；
当巡检过程中，检测到特高频局部放电信号时，控制巡检机器人1停止运动并获取巡检机器人1的当前定位信息；
控制三轴云台动作使检测模块在预设的第一平面内变换位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第一信号强度和第二信号强度；
当第一信号强度和第二信号强度的差值为最大时，控制三轴云台动作将检测模块在垂直于第一平面的第二平面内变化位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第三信号强度和第四信号强度；
当第三信号强度和第四信号强度的差值最大时，确定三轴云台的位姿；
基于当前定位信息、位姿、第三信号强度和第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置。
在一个实施例中，服务器2基于当前定位信息、位姿、第三信号强度和第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置，执行如下操作：
获取当前定位信息周围的电力设施布置情况，并构建三维空间将电力设施与巡检机器人映射至三维空间；
基于位姿、第三信号强度和第四信号强度，构建定位特征集；
获取预设的定位库；
基于定位特征集和定位库，确定定位向量；
基于定位向量和三维空间内的巡检机器人的位置，确定三维空间内电力设施的局部放电的位置对应的点位；
将点位反向映射，确定电力设施的局部放电的位置。
在一个实施例中，第一平面与第二平面的交汇处，通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测的第一信号强度和第二信号强度的差值最大。
在一个实施例中，服务器2还执行如下操作：
将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联；
基于关联的点位和电力设施，确定第一平面；
电力设施、第一特高频传感器和第二特高频传感器都位于第一平面上；
其中，将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联，包括：
以巡检路线上的点位为中心，以预设的距离为半径，确定空间球体；
将位于空间球体的球面上且位于巡检路线的方向的前方的电力设施与空间球体对应的巡检路线上的点位关联。
在一个实施例中，服务器2基于关联的点位和电力设施，确定第一平面，执行如下操作：
当与点位关联的电力设施为一时，以电力设施的两端与三轴云台的中心确定的平面为第一平面。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，其特征在于，包括：
控制搭载检测模块的巡检机器人按照预设的巡检路线进行巡检；
当巡检过程中，检测到特高频局部放电信号时，控制所述巡检机器人停止运动并获取所述巡检机器人的当前定位信息；
控制三轴云台动作使所述检测模块在预设的第一平面内变换位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第一信号强度和第二信号强度；
当所述第一信号强度和所述第二信号强度的差值为最大时，控制所述三轴云台动作将所述检测模块在垂直于所述第一平面内变化位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第三信号强度和第四信号强度；
当所述第三信号强度和所述第四信号强度的差值最大时，确定所述三轴云台的位姿；
基于所述当前定位信息、所述位姿、所述第三信号强度和所述第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置；
其中，所述检测模块设置在所述三轴云台上；所述三轴云台设置在所述巡检机器人的上端面；所述检测模块包括以所述三轴云台的转动中心点对称设置的第一特高频传感器和第二特高频传感器；
所述基于所述当前定位信息、所述位姿、所述第三信号强度和所述第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置，包括：
获取当前定位信息周围的电力设施布置情况，并构建三维空间将电力设施与巡检机器人映射至所述三维空间；
基于所述位姿、所述第三信号强度和所述第四信号强度，构建定位特征集；
获取预设的定位库；
基于所述定位特征集和所述定位库，确定定位向量；
基于所述定位向量和三维空间内的巡检机器人的位置，确定三维空间内电力设施的局部放电的位置对应的点位；
将所述点位反向映射，确定电力设施的局部放电的位置。
2.如权利要求1所述的基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，其特征在于，所述第一平面与垂直于所述第一平面的第二平面的交汇处，通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测的第一信号强度和第二信号强度的差值最大。
3.如权利要求1所述的基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，其特征在于，还包括：
将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联；
基于关联的点位和电力设施，确定所述第一平面；
所述电力设施、第一特高频传感器和第二特高频传感器都位于所述第一平面上；
其中，将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联，包括：
以所述巡检路线上的点位为中心，以预设的距离为半径，确定空间球体；
将位于空间球体的球面上且位于巡检路线的方向的前方的电力设施与所述空间球体对应的所述巡检路线上的点位关联。
4.如权利要求3所述的基于空间特高频传感器的局放信号检测方法，其特征在于，所述基于关联的点位和电力设施，确定所述第一平面，包括：
当与所述点位关联的电力设施唯一时，以所述电力设施的两端与所述三轴云台的中心确定的平面为所述第一平面。
5.一种基于空间特高频传感器的局放信号检测系统，其特征在于，包括：控制搭载检测模块的巡检机器人和服务器；所述检测模块设置在三轴云台上；所述三轴云台设置在所述巡检机器人的上端面；所述检测模块包括以所述三轴云台的转动中心点对称设置的第一特高频传感器和第二特高频传感器；
所述服务器执行如下操作：
控制搭载检测模块的巡检机器人按照预设的巡检路线进行巡检；
当巡检过程中，检测到特高频局部放电信号时，控制所述巡检机器人停止运动并获取所述巡检机器人的当前定位信息；
控制所述三轴云台动作使所述检测模块在预设的第一平面内变换位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第一信号强度和第二信号强度；
当所述第一信号强度和所述第二信号强度的差值为最大时，控制所述三轴云台动作将所述检测模块在垂直于所述第一平面内变化位置，分别通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测第三信号强度和第四信号强度；
当所述第三信号强度和所述第四信号强度的差值最大时，确定所述三轴云台的位姿；
基于所述当前定位信息、所述位姿、所述第三信号强度和所述第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置；
所述服务器基于所述当前定位信息、所述位姿、所述第三信号强度和所述第四信号强度，确定电力设施的局部放电的位置，执行如下操作：
获取当前定位信息周围的电力设施布置情况，并构建三维空间将电力设施与巡检机器人映射至所述三维空间；
基于所述位姿、所述第三信号强度和所述第四信号强度，构建定位特征集；
获取预设的定位库；
基于所述定位特征集和所述定位库，确定定位向量；
基于所述定位向量和三维空间内的巡检机器人的位置，确定三维空间内电力设施的局部放电的位置对应的点位；
将所述点位反向映射，确定电力设施的局部放电的位置。
6.如权利要求5所述的基于空间特高频传感器的局放信号检测系统，其特征在于，所述第一平面与垂直于所述第一平面的第二平面的交汇处，通过第一特高频传感器和第二特高频传感器检测的第一信号强度和第二信号强度的差值最大。
7.如权利要求6所述的基于空间特高频传感器的局放信号检测系统，其特征在于，所述服务器还执行如下操作：
将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联；
基于关联的点位和电力设施，确定所述第一平面；
所述电力设施、第一特高频传感器和第二特高频传感器都位于所述第一平面上；
其中，将巡检路线周围的电力设施与巡检路线上的点位进行关联，包括：
以所述巡检路线上的点位为中心，以预设的距离为半径，确定空间球体；
将位于空间球体的球面上且位于巡检路线的方向的前方的电力设施与所述空间球体对应的所述巡检路线上的点位关联。
8.如权利要求7所述的基于空间特高频传感器的局放信号检测系统，其特征在于，所述服务器基于关联的点位和电力设施，确定所述第一平面，执行如下操作：
当与所述点位关联的电力设施唯一时，以所述电力设施的两端与所述三轴云台的中心确定的平面为所述第一平面。
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