CN115184746A - 一种基于多种成像方式的局部放电检测设备、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多种成像方式的局部放电检测设备、系统及方法，包括：采集组件、手持组件、控制组件及显示组件；控制组件嵌设在手持组件上端，显示组件设置在控制组件侧面上，采集组件设置在控制组件侧面，并与显示组件相对设置。本发明不仅可以采集高压设备温度信号，处理为温度热像图并进行检测，还可以通过麦克风阵列技术，基于波束算法计算异常声源位置，在滤波转换后将声纹色块显示在摄像视频图像中，并可在高压设备的温度热像图像中同步显示声纹色块，实现声音与温度的双重局部放电信号定位，更精确地判断是否存在局部放电现象，拓展局部放电检测方式。
Description
技术领域
本发明涉及局部放电检测领域，尤其涉及一种基于多种成像方式的局部放电检测设备、系统及方法。
背景技术
局部放电是高压电力设备绝缘内部缺陷在电场作用下发生的局部范围内的放电，对绝缘介质有着不良的影响，会使绝缘强度逐步下降，最终造成高压电力设备发生短路故障，导致经济损失甚至人员伤亡。因此电力设备检修人员需要对运行中的高压电气设备开展局部放电检测，及时发现和处理绝缘内部缺陷。
在局部放电电力巡检中，主要应用红外测温仪在高压设备、配电线路故障时出现温度异常现象来判断异常情况，而一般情况下，局部放电初期引起的升温不明显，所以红外热成像检测的准确性和灵敏度略有不足，时常会造成漏检。而声学阵列传感器因为较好的声学定位功能，使得通过声学阵列法探测结构、放电或异常振动信号等情况变得非常灵敏，极大地提高了检测的灵敏度。
发明内容
本发明目的是提供一种基于多种成像方式的局部放电检测设备、系统及方法，用于解决局部放电检测设备检测方式单一，检测准确性和灵敏度不足的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种基于多种成像方式的局部放电检测设备，包括：采集组件、手持组件、控制组件及显示组件；所述控制组件嵌设在所述手持组件上端，所述显示组件设置在所述控制组件侧面上，所述采集组件设置在所述控制组件侧面，并与所述显示组件相对设置；
所述采集组件包括麦克风矩阵板、摄像头、红外温度传感器及盖板；所述盖板与所述控制组件连接，所述麦克风矩阵板固定设置在所述盖板上相对所述控制组件的另一侧，所述摄像头设置在所述麦克风矩阵板中心，所述红外温度传感器与所述摄像头同侧设置在所述麦克风矩阵板上并设置在所述摄像头上方。
优选的，所述麦克风矩阵板表面均匀设置有麦克风阵列，中心设置有摄像孔及保护框，所述摄像孔设置在所述保护框内。
优选的，所述手持组件为矩形柱状结构的手柄，所述手持组件远离控制组件的一端设置有梯形底座；
所述手柄上设置有开关按钮，两侧设置有电源接口和电源指示灯。
优选的，所述手柄侧面均匀设置有防滑螺纹。
优选的，所述控制组件包括壳体、控制芯片；所述壳体下端面与所述手持组件连接，所述控制芯片分别与所述采集组件和显示组件连接。
优选的，所述壳体下端面设置有与所述手持组件相嵌合的连接构件；所述连接构件上设置有显示孔。
优选的，所述显示组件包括支架、显示屏及连接座，所述连接座设置在所述壳体侧面，所述支架通过所述连接座与所述壳体活动连接，所述显示屏固定设置在所述壳体上并与所述麦克风矩阵板相对设置。
一种基于多种成像方式的局部放电检测系统，包括：温度采集模块、声音采集模块、可见光采集模块、数据处理模块、网络模块和显示模块；所述温度采集模块采集高压设备温度信号并传递至所述数据处理模块，所述声音采集模块采集高压设备声音信号并传递至所述数据处理模块，所述可见光采集模块采集高压设备视频图像信号并传递至所述数据处理模块，所述数据处理模块接收可见光信号、声音信号和温度信号，对信号分别进行滤波和转换，并传递至所述显示模块，所述显示模块显示高压设备温度和声音信号的分布图像；
所述数据处理模块可通过网络模块与所述移动设备或外接显示设备，传递局部放电信号数据，并对温度和声音图谱进行分析。
优选的，所述显示模块可在可见光图像的基础上显示声音图像数据；
所述显示模块可在温度图像的基础上显示声音图像数据。
一种基于多种成像方式的局部放电检测方法，在高压设备现场，握住局部放电检测设备的手柄并对准高压设备，按下开关按钮，将采集组件的麦克风矩阵板面向待测高压设备，在显示屏上即可显示高压设备的局部放电图像信息，判断是否出现局部放电问题；
所述显示屏包括：声成像图像模式、热成像模式以及声成像和热成像集成模式；所述声成像模式在摄像视频上通过声纹色块显示声音信号数据，所述热成像模式显示高压设备温度热像图，所述声成像和热成像集成模式在高压设备温度热像图上通过叠加声纹色块显示声音信号数据，实现对局部放电信号的多元化判断。
本发明不仅可以采集高压设备温度信号，处理为温度热像图并进行检测，还可以通过麦克风阵列技术，基于波束算法计算声源位置，在滤波转换后将声纹色块显示在摄像视频图像中，并可在高压设备的温度热像图像中同步显示声纹色块，实现声音与温度的双重局部放电信号精确定位，更精确的判断是否存在局部放电现象和细节展示局部放电部位，拓展局部放电检测方式；非接触式的检测手段，保证工作人员与带电设备保持足够的安全距离，提升检测作业的安全性。
附图说明
图1为本发明局部放电检测设备主视图；
图2为本发明局部放电检测设备左视图；
图3为本发明局部放电检测设备后视图；
图4为本发明局部放电检测设备侧视图；
图5为本发明局部放电检测系统连接示意图；
图6为本发明局部放电温度热像图；
图7为本发明局部放电声纹定位图；
图8为本发明局部放电声纹定位与温度热像结合示意图；
图中标记示意为：1-采集组件；2-手持组件；3-控制组件；4-显示组件； 5-麦克风矩阵板；6-摄像头；7-红外温度传感器；8-盖板；9-麦克风阵列；10- 摄像孔；11-保护框；12-手柄；13-梯形底座；14-开关按钮；15-电源接口；16- 电源指示灯；17-防滑螺纹；18-壳体；19-控制芯片；20-连接构件；21-显示孔； 22-支架；23-显示屏；24-连接座。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种基于多种成像方式的局部放电检测设备，包括：采集组件1、手持组件2、控制组件3及显示组件4；控制组件3固定嵌设在手持组件2上端，并可与手持组件2拆卸分离，显示组件4设置在控制组件3侧面上，采集组件1设置在控制组件3侧面，并与显示组件4相对设置；
采集组件1包括麦克风矩阵板5、摄像头6、红外温度传感器7及盖板8；盖板8与控制组件3连接，麦克风矩阵板5固定设置在盖板8上相对控制组件 3另一侧，摄像头6设置在麦克风矩阵板5中心，红外温度传感器7与摄像头6 同侧设置在麦克风矩阵板5上并设置在摄像头6上方。
针对现有技术中，局部放电初期引起的升温不明显，红外热成像检测准确性不高和灵敏度不足的问题，本发明公开的采集组件1，将麦克风矩阵板5、摄像头6和红外温度传感器7集成在同一个采集中心，麦克风矩阵板5用于接收定位高压设备声源信号，摄像头6实时拍摄显示高压设备现场情况，红外温度传感器7将高压设备发热部位辐射的功率信号转换成电信号后，形成红外热图像，显示高压设备温度分布情况；利用采集声音和温度的方式实现对高压设备局部放电信号的多重采集，并可将温度成像视图和声音成像视图集成在同一个视频中，通过颜色深浅和声纹色块加以区分高压设备不同温度和声音信号，读取逐像素的温度读数在可视图像中精确定位问题所在，并通过声纹色块对声源进行定位，确定局部放电的严重程度，实现对局部放电信号的多元检测，检测精度更高。
本实施例进一步的实施方式，麦克风矩阵板5表面均匀设置有128路麦克风嵌套阵列，相互交错布局，确保空间中各个方向采样均匀，整体空间分辨率一致，故障方向判断可精确到1°以内；中心设置有摄像孔10及保护框11，摄像孔10设置在保护框11内。
声纹成像是利用多通道麦克风阵列全方位采集声音信号，通过波束形成算法计算出空间中声场的分布，将摄像头6所拍摄的高压设备空间场景叠加在一起，在视频中以声纹色块的形式展示声源分布情况，通过一种直观的可视化方式定位声源的位置，检测高压设备的局部放电位置。
从声源振动发出信号经过介质的传播为麦克风所接收，存在传播时延和能量衰减，波束形成算法通过麦克风阵列采集声波信号，对麦克风接收的来自各个方向的信号进行补偿，形成时序性一致的信号，并对信号求和，统一输出为一个信号。通过对距离声源方向越近的波束赋予更大的权重系数，增强声音信号，最终计算出声源各个可能方向的可控响应功率，功率最大的方向为声源所在位置。
本实施例进一步的实施方式，手持组件2为矩形柱状结构的手柄12，手持组件2远离控制组件3的一端设置有梯形底座13，手柄12可以支持单手握住，用于检测人员在现场实时检测局部放电信号，也可以放置在现场，利用底部的梯形底座13进行稳固放置，并通过蓝牙或无线的方式与显示设备连接，实时显示声音和温度信号的图像和图谱，可同时检测多个点位的局部放电信号。
手柄12上设置有开关按钮14，两侧设置有电源接口15和电源指示灯16，打开开关按钮14，电源指示灯16可以显示电量情况，在低电量时候会显示红色用以提醒，电源接口15用于连接充电，可以支持长时间待机使用。
本实施例进一步的实施方式，手柄12侧面均匀设置有防滑螺纹17，防止手持时候手柄12与手之间摩擦太小导致设备掉落造成损伤。
本实施例进一步的实施方式，控制组件3包括壳体18、控制芯片19；壳体 18为直角梯形立体结构，倾斜面斜上设置并与显示组件4连接，壳体18下端面与手持组件2卡扣连接，控制芯片19分别与采集组件1和显示组件4连接，控制芯片19负责声音和温度信号的数据转换和滤波，还自带蓝牙和无线模块，可以与外界显示设备连接，显示图像和信号图谱，并对图谱进行分析。
本实施例进一步的实施方式，壳体18下端面设置有与手持组件2相嵌合的连接构件20，连接构件20与壳体18卡扣连接，并通过螺钉加以固定；连接构件20上设置有显示孔21。
本实施例进一步的实施方式，显示组件4包括支架22、显示屏23及连接座24，连接座24设置在壳体18斜面上，支架22通过连接座24与壳体18活动连接，显示屏23固定设置在壳体18竖直面上并与麦克风矩阵板5平行设置，在麦克风矩阵板5对着高压设备检测时，检测人员可以直接通过后方的显示屏 23观察温度热像图和声纹色块定位视频。
支架22可通过弹簧调节两端宽度，用于放置不同型号尺寸的移动设备，移动设备比如手机或平板，固定在支架22上，然后旋动连接座24，可调节与壳体18之间的角度，方便观测，手机通过控制芯片19的蓝牙或者无线方式连接，可以在显示屏幕上通过内置软件查看图谱数据。
实施例2
本实施例提供了一种基于多种成像方式的局部放电检测系统，包括：温度采集模块、声音采集模块、可见光采集模块、数据处理模块、网络模块和显示模块；温度采集模块采集高压设备温度信号并传递至数据处理模块，声音采集模块采集高压设备声音信号并传递至数据处理模块，可见光采集模块采集高压设备视频图像信号并传递至数据处理模块，数据处理模块接收可见光信号、声音信号和温度信号，对信号分别进行滤波和转换，并传递至显示模块，显示模块显示高压设备温度和声音信号的分布图像；
数据处理模块可通过网络模块与移动设备或外接显示设备，传递局部放电信号数据，并对温度和声音图谱进行分析；网络模块包括无线、蓝牙连接方式。
本实施例进一步的实施方式，显示模块可在可见光图像的基础上显示声音图像数据；
显示模块可在温度图像的基础上显示声音图像数据。
实施例3
本实施例提供了一种基于多种成像方式的局部放电检测方法，在高压设备现场，握住局部放电检测设备的手柄12并对准高压设备，按下开关按钮14，将采集组件1的麦克风矩阵板5面向待测高压设备，在显示屏23上即可显示高压设备的局部放电图像信息，判断是否出现局部放电问题；
显示屏23包括：声成像图像模式、热成像模式以及声成像和热成像集成模式；声成像模式在摄像视频上通过声纹色块显示声音信号数据，热成像模式显示高压设备温度热像图，声成像和热成像集成模式在高压设备温度热像图上通过声纹色块显示声音信号数据，实现对局部放电信号的多元化判断。
局放类型判断：检测人员可根据设备显示的高压设备温度热像图、声源定位图以及分析出的局放频谱，结合图谱说明和经验综合判断局放类型，并可对检测现场追溯，进行拍照和录像，形成现场记录，方便后续排查和分析工作。
如图6所示，为10千伏线路的接头发生局部放电的红外热像检测画面，特别是尖端放电，金属部件产生的局部放电热量较小，金属热传导性能较好，红外热像仪不能检测出温差，部分局放问题不能被检测出来。
如图7所示，为架空线路的声纹定位图像，设置好接收声音的频率范围，图中可以清楚地对声源进行定位，检测多出局部放电问题，但是对于细节部位的判断不够清晰。
如图8所示，为绝缘子污秽放电的温度热成像与声纹定位图，不仅有超声波能量辐射，还有温度差异，通过声音和温度的双重检测，可以更加清楚的定位问题部位，细节展示更清晰，通过声成像声纹定位大范围检测定位局部放电部位，并通过热成像对局部放电部位进行具体展示，实现多成像方式的精确定位。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于多种成像方式的局部放电检测设备，其特征在于，包括：采集组件、手持组件、控制组件及显示组件；所述控制组件嵌设在所述手持组件上端，所述显示组件设置在所述控制组件侧面上，所述采集组件设置在所述控制组件侧面，并与所述显示组件相对设置；
所述采集组件包括麦克风矩阵板、摄像头、红外温度传感器及盖板；所述盖板与所述控制组件连接，所述麦克风矩阵板固定设置在所述盖板上相对所述控制组件的另一侧，所述摄像头设置在所述麦克风矩阵板中心，所述红外温度传感器与所述摄像头同侧设置在所述麦克风矩阵板上并设置在所述摄像头上方。
2.根据权利要求1所述的局部放电检测设备，其特征在于，所述麦克风矩阵板表面均匀设置有麦克风阵列，中心设置有摄像孔及保护框，所述摄像孔设置在所述保护框内。
3.根据权利要求1所述的局部放电检测设备，其特征在于，所述手持组件为矩形柱状结构的手柄，所述手持组件远离控制组件的一端设置有梯形底座；
所述手柄上设置有开关按钮，两侧设置有电源接口和电源指示灯。
4.根据权利要求3所述的局部放电检测设备，其特征在于，所述手柄侧面均匀设置有防滑螺纹。
5.根据权利要求1所述的局部放电检测设备，其特征在于，所述控制组件包括壳体、控制芯片；所述壳体下端面与所述手持组件连接，所述控制芯片分别与所述采集组件和显示组件连接。
6.根据权利要求5所述的局部放电检测设备，其特征在于，所述壳体下端面设置有与所述手持组件相嵌合的连接构件；所述连接构件上设置有显示孔。
7.根据权利要求5所述的局部放电检测设备，其特征在于，所述显示组件包括支架、显示屏及连接座，所述连接座设置在所述壳体侧面，所述支架通过所述连接座与所述壳体活动连接，所述显示屏固定设置在所述壳体上并与所述麦克风矩阵板相对设置。
8.一种基于多种成像方式的局部放电检测系统，其特征在于，包括：温度采集模块、声音采集模块、可见光采集模块、数据处理模块、网络模块和显示模块；所述温度采集模块采集高压设备温度信号并传递至所述数据处理模块，所述声音采集模块采集高压设备声音信号并传递至所述数据处理模块，所述可见光采集模块采集高压设备视频图像信号并传递至所述数据处理模块，所述数据处理模块接收可见光信号、声音信号和温度信号，对信号分别进行滤波和转换，并传递至所述显示模块，所述显示模块显示高压设备温度和声音信号的分布图像；
所述数据处理模块可通过网络模块与所述移动设备或外接显示设备，传递局部放电信号数据，并对温度和声音图谱进行分析。
9.根据权利要求8所述的局部放电检测系统，其特征在于，所述显示模块可在可见光图像的基础上显示声音图像数据；
所述显示模块可在温度图像的基础上显示声音图像数据。
10.一种基于多种成像方式的局部放电检测方法，其特征在于，在高压设备现场，握住局部放电检测设备的手柄并对准高压设备，按下开关按钮，将采集组件的麦克风矩阵板面向待测高压设备，在显示屏上即可显示高压设备的局部放电图像信息，判断是否出现局部放电问题；
所述显示屏包括：声成像图像模式、热成像模式以及声成像和热成像集成模式；所述声成像模式在摄像视频上通过声纹色块显示声音信号数据，所述热成像模式显示高压设备温度热像图，所述声成像和热成像集成模式在高压设备温度热像图上通过叠加声纹色块显示声音信号数据，实现对局部放电信号的多元化判断。
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2022
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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