CN205720516U - 放电源自动定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种放电源自动定位装置，该装置包括：信号接收装置、处理装置、摄像装置以及带动所述摄像装置转动的转动电机；信号接收装置用于接收放电源产生的电磁波信号，并记录电磁波信号波形数据；处理装置用于读取电磁波信号波形数据，计算电磁波信号相对于信号接收装置的到来方向，并根据到来方向控制转动电机转动；摄像装置用于在转动至目标位置后进行拍摄，得到用于定位放电源的照片。本实用新型可以方便工作人员直观地找出放电源的位置或放电源所在的电力设备，及早发现绝缘材料老化部位，避免绝缘故障以及对周围电磁环境的干扰，为输电线路绝缘故障巡检提供了新的手段。

Description

放电源自动定位装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统中的放电诊断领域，特别是涉及一种放电源自动定位装置。

背景技术

在电力系统中，局部放电或火花放电是绝缘材料老化、故障产生的前兆，同时放电所产生的高频辐射电磁波还会对输配电线路、变电站附近的通信设备、电视广播信号等造成电磁干扰。因此，为了及早发现绝缘材料老化部位，避免绝缘故障以及对周围电磁环境的干扰，需要对放电源的位置进行准确定位。

实用新型内容

基于此，为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种放电源自动定位装置，能方便工作人员直观地找出放电源的位置或放电源所在的电力设备，及早发现绝缘材料老化部位，避免绝缘故障以及对周围电磁环境的干扰。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

一种放电源自动定位装置，包括：接收放电源产生的电磁波信号并记录电磁波信号波形数据的信号接收装置、处理装置、摄像装置以及带动所述摄像装置转动的转动电机；

所述处理装置的输入端与所述信号接收装置的输出端连接，所述处理装置读取所述电磁波信号波形数据，计算电磁波信号相对于所述信号接收装置的到来方向；所述处理装置的输出端与所述转动电机连接，所述处理装置根据所述到来方向控制所述转动电机转动；

所述摄像装置在随所述转动电机转动至与所述到来方向相对应的目标位置后进行拍摄，得到用于定位放电源的照片。

本实用新型基于电磁波信号到来方向估算技术，通过计算出的到来方向控制摄像装置拍摄用于定位放电源的照片，这种可视化的功能可以方便工作人员直观地找出放电源的位置或放电源所在的电力设备。本实用新型的放电源自动定位装置可搭载输电线路巡检车辆，能及早发现绝缘材料老化部位，避免绝缘故障以及对周围电磁环境的干扰，为输电线路绝缘故障巡检提供了新的手段。

附图说明

图1为本实用新型的放电源自动定位装置在一个实施例中的结构示意图；

图2为本实用新型的放电源自动定位装置在另一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本实用新型的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。应当理解的是，尽管在下文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图1是本实用新型的放电源自动定位装置在一个实施例中的结构示意图，如图1所示，该放电源自动定位装置，包括：信号接收装置1、处理装置2、转动电机3以及摄像装置4，转动电机3可以带动摄像装置4转动。

其中，信号接收装置1用于接收放电源产生的电磁波信号，并记录电磁波信号波形数据。在现有技术中，有较多方法来接收放电源产生的电磁波信号，较为常见的是利用特高频天线接收电磁波信号，因此，在一种可选的实施方式中，参照图2所示，本实用新型的信号接收装置1包括天线阵列11和示波器12，天线阵列11通过同轴电缆13与示波器12的输入端连接。天线阵列11的排列方式包括矩阵、菱形、三角形、Y形及四面体顶点等多种方式。天线阵列11中可包含多个宽带全向天线，可接收放电源产生的电磁波信号。

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它能记录电信号波形，便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。在本实施例中，可选用高采样频率的示波器12来采样记录天线阵列11接收的电磁波信号，得到电磁波信号波形数据。

处理装置2用于读取电磁波信号波形数据，计算电磁波信号相对于信号接收装置1的到来方向，并根据该到来方向控制转动电机3转动。具体的，处理装置2可采用计算芯片或者计算机(笔记本电脑或台式电脑，考虑到便携性能，可较佳选用笔记本电脑)，若处理装置2为计算机，可通过网线连接示波器12与计算机，再通过共享文件夹在计算机侧直接调用记录于示波器12中的电磁波信号波形数据。

处理装置2可采用定位方程组求解算法计算出放电源产生的电磁波信号相对于信号接收装置1的到来方向，例如采用牛顿-拉夫逊迭代方法、搜格法及粒子群最优估计及时差平面交叉法等多种算法，由于在不同天线排列方式下及定位算法下的定位准确度不同，因此需要合理选取天线布置方法与定位算法。优选地，参照图2所示，本实施例中采用4个天线(分别为天线111、天线112、天线113以及天线114)组成的矩阵式天线阵列，4个天线呈正方形排列，天线间隔为1米，天线高度为1米，为了减小因信号传输时间而产生的计算误差，4个天线可分别通过等长度的同轴电缆13与示波器12的输入端连接。

在4个天线组成的矩阵式天线阵列接收到放电源产生的电磁波信号后，示波器12记录电磁波信号波形数据，处理装置2读取电磁波信号波形数据，并利用例如互相关函数法计算出4个天线接收的电磁波信号的时延值，然后利用以下公式计算放电源产生的电磁波信号相对于信号接收装置1的到来方向：

${\mathrm{\α}}_0={\tan }^{-1}\left(\frac{T_{24}}{T_{13}}\right)$

$\mathrm{\β}={\cos }^{-1}\left(\frac{c}{H_{13}}\sqrt{{\mathrm{\τ}}_{13}^2+{\mathrm{\τ}}_{24}^2}\right),$

其中，α₀为仰角，β为方向角，τ₁₃与τ₂₄分别为天线111与天线113、天线112与天线114之间接收的电磁波信号的时延值，c是电磁波信号传播的速度，H₁₃为天线111与天线113之间的间隔。

处理装置2将计算的到来方向作为控制依据，向转动电机3输出控制信号，控制其转动，转动电机3转动后，摄像装置4也将随之转动。摄像装置4随转动电机3转动至与到来方向相对应的目标位置后，拍摄照片，工作人员根据该照片就可以直观地找到放电源，实现放电源的定位。

在本实用新型中，参照图2所示，若选用矩阵式天线阵列，则可将摄像装置4设置在矩阵式天线阵列的中央位置，这样在处理装置2计算放电源产生的电磁波信号相对于信号接收装置1(也即相对于矩阵式天线阵列)的到来方向时，就可以将该到来方向视为放电源产生的电磁波信号相对于摄像装置4的到来方向，这样就可以通过较为简便地算法生成控制命令并发送给转动电机3，使转动电机3带动摄像装置4转动至目标位置，使摄像装置4朝向计算出的到来方向进行拍摄。

在一种可选的实施方式中，转动电机3包括两个电机，可分别带动摄像装置4绕不同的轴向进行旋转，即转动电机3包括第一电机和第二电机，其中，第一电机可带动摄像装置4绕第一轴向旋转，第二电机可带动摄像装置4绕第二轴向旋转。例如图2所示，摄像装置4设置在矩阵式天线阵列中央位置，且安置在可以绕水平轴向、竖直轴向旋转的两个电机上，这样摄像装置可以作上下、左右旋转。电机通过A/D、D/A转换装置与处理装置2相连。当计算出放电源产生的电磁波信号的到来方向后，处理装置2将其转换为绕水平轴向转动角度以及绕竖直轴向转动角度的控制信号传送给两个电机，并控制电机转动。当电机停止转动后，摄像装置4进行拍摄，获得照片。

较佳地，摄像装置4拍摄照片后，可将该照片回传至处理装置2，便于存储和管理。

较佳的，在本实施例中，摄像装置4可选用工业相机。工业相机的性能稳定可靠且易于安装，相机结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，相比于一般的数码相机，优势非常突出。工业相机按照芯片类型可以分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)相机和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)相机。由于CCD相机体积小、重量轻、不受磁场影响，且具有抗震动和撞击之特性，因而本实用新型中摄像装置4可较佳使用CCD相机。

如图2所示，本实用新型的放电源自动定位装置还可包括支架5，支架5可为三角支架或其他支撑装置，信号接收装置1、转动电机3均可设置在支架5上。使用支架5后，放电源自动定位装置可更加简单方便地搭载输电线路巡检车辆，及早发现绝缘材料老化部位，避免绝缘故障以及对周围电磁环境的干扰。

综上所述，本实用新型的放电源自动定位装置基于到来方向估算，通过摄像装置可拍摄用于定位放电源的照片，这种可视化的功能可以方便工作人员直观地找出放电源的位置或放电源所在的电力设备，为输电线路绝缘故障巡检提供了新的手段。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种放电源自动定位装置，其特征在于，包括：接收放电源产生的电磁波信号并记录电磁波信号波形数据的信号接收装置、处理装置、摄像装置以及带动所述摄像装置转动的转动电机；

所述处理装置的输入端与所述信号接收装置的输出端连接，所述处理装置读取所述电磁波信号波形数据，计算电磁波信号相对于所述信号接收装置的到来方向；所述处理装置的输出端与所述转动电机连接，所述处理装置根据所述到来方向控制所述转动电机转动；

所述摄像装置在随所述转动电机转动至与所述到来方向相对应的目标位置后进行拍摄，得到用于定位放电源的照片。

2.根据权利要求1所述的放电源自动定位装置，其特征在于，所述信号接收装置包括天线阵列和示波器，所述天线阵列通过同轴电缆与所述示波器的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的放电源自动定位装置，其特征在于，所述天线阵列为4个天线组成的矩阵式天线阵列。

4.根据权利要求3所述的放电源自动定位装置，其特征在于，4个天线分别通过等长度的同轴电缆与所述示波器的输入端连接。

5.根据权利要求3所述的放电源自动定位装置，其特征在于，所述摄像装置设置在所述矩阵式天线阵列的中央位置。

6.根据权利要求1所述的放电源自动定位装置，其特征在于，所述转动电机包括带动所述摄像装置绕第一轴向旋转的第一电机以及带动所述摄像装置绕第二轴向旋转的第二电机。

7.根据权利要求1所述放电源自动定位装置，其特征在于，所述摄像装置为CCD相机。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的放电源自动定位装置，其特征在于，还包括支架，所述信号接收装置和所述转动电机均设置在所述支架上。