CN206920545U - 用于电晕检测的日盲紫外成像装置 - Google Patents

Abstract

本案公开一种用于电晕检测的日盲紫外成像装置，涉及高压电力设备电晕监测领域，该系统包括信号源、强光照明模块、半透半反镜、激光指示器、像增强器、紫外成像镜头和可见光相机，强光照明模块给日盲紫外成像系统在夜间检测提供光线照明，半透半反镜对信号源进行分光和透过激光指示器发出的可见激光；激光指示器会发出一束可见激光，打在目标表面，定位电晕放电的具体位置；紫外成像镜头收集信号源中的紫外信号，像增强器放大紫外信号并生成日盲紫外图像，可见光相机收集信号源中的可见光信号并生成可见光图像。本案通过检测信号源中的日盲紫外信号精确检测高压电力设备中的电晕放电并且准确定位到电晕放电的具体位置，而且能够实现全天候的监测。

Description

用于电晕检测的日盲紫外成像装置

技术领域

本实用新型涉及高压电力设备电晕监测领域，尤其涉及一种用于电晕检测的日盲紫外成像装置。

背景技术

电力系统大部分高压电气检测装置外绝缘结构具有不均匀电场特征，在极不均匀电场中，当气体间隙上电压提高至一定值后，可在间隙中形成一传导性很高的通道，称气体间隙击穿。击穿后，根据电源功率、电极形式、气体压力等具有不同的放电形式，在低压、电源功率较小时，放电表现为充满整个间隙的辉光或拔电放电形式；在高压下，常表现为火花、电弧甚至闪络等放电形式；在极不均匀电场中，会在局部电场较强处先开始放电，称为电晕放电。高压电气检测装置在正常运行状态下，其表面电晕放电较弱，电磁干扰小。但由于设计不合理、设计质量问题或受环境影响，以及运行中检测装置表面出现缺陷都会引起电场集中而发生电晕放电。对于超高压、特高压电气检测装置，电晕放电特征明显，并由此带来无线电干扰、能量损耗、噪声污染等相关效应。

电晕(英文为：electronic corona)，是指在110kV以上的变电所和线路上，时常能听到“陛哩”的放电声和看到淡蓝色的光环。电晕是极不均匀电场中所特有的电子崩——流注形式的稳定放电。电晕的产生是因为不平滑的导体产生不均匀的电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时，由于空气游离就会发生放电，形成电晕。

对于多数高压电力设备而言，金属元件上无电晕以及外部绝缘无表面局部放电是必需的，有时这也是设备保持正常运行状态的有力证明。随着绝缘性能的降低、结构缺陷的出现或者表面污秽和湿度的增加，放电过程的强度也将增大，这样便可利用电晕或表面局部放电的产生与增强现象间接评估现有运行设备的绝缘状况以及及时发现设备本身缺陷。进行高压设备放电检测常用的仪器有超声波检测仪和红外热像仪等。超声波检测原理是接收放电时发出的超声波将其转换为人们可听见的声音再根据其信号的强弱判断放电的位置和强度这种方法很难直观地准确定位远距离的放电点定量分析也十分困难。用红外热像仪可检测放电积累或漏电流引起的温升但这是一种间接检测放电的方法，白天受环境温度影响较大，检测结果不可靠。

国际照明委员会(CIE)对紫外辐射波段进行了定义，即100nm- 400nm的电磁辐射称为紫外线。具体分三个波段，即UVA (300nm-400nm)、UVB(280nm-300nm)和UVC(100nm-280nm)。其中UVC波段中100nm-200nm属真空紫外，在空气中很快被氧吸收 (形成臭氧)，而太阳光谱中240nm-280nm波段的光在穿越大气平流层时又会被臭氧层强烈吸，这个波段被称为日盲紫外波段,因此地面上缺少100-280nm波段的紫外光。

电晕放电过程中辐射的光谱涵盖了紫外、可见和红外谱段，其波长主要范围为200～400nm，有小部分波长在由于电晕辐射光谱能量弱，利用可见和红外谱段的探测易受日光及背景光的干扰，无法实现准确的检测。由于在日光中，日盲紫外波段中的紫外光含量很少(近乎为零)，所以通过检测这个电晕辐射波段是否存在日盲紫外光，就能实现对电晕的监测，并且可以避开日光和其他背景光的干扰，准确率非常高。

但是由于白天光线太强，晚上光线太弱，现有技术的电晕监测装置容易受到干扰，不容易准确找出电晕放电的具体位置。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种用于电晕检测的日盲紫外成像装置，用于检测电晕放电及微弱紫外信号，其稳定性高、定位更精确而且具有自主照明和定位装置，可用于全天候的电晕检测。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用于电晕检测的日盲紫外成像装置，包括信号源、强光照明模块、半透半反镜、激光指示器、像增强器、紫外成像镜头和可见光相机，所述强光照明模块给所述日盲紫外成像装置在夜间检测提供光线照明，所述半透半反镜对所述信号源进行分光和透过所述激光指示器发出的可见激光；所述激光指示器会发出一束可见激光，打在目标表面，定位电晕放电的具体位置；所述紫外成像镜头收集所述信号源中的紫外信号，所述像增强器放大所述紫外信号并生成日盲紫外图像，所述可见光相机收集所述信号源中的可见光信号并生成可见光图像。

其中，所述紫外成像镜头中设置有一面可见光反射镜，所述可见光反射镜将所述光信号中的可见光反射到可见光相机感光面。

其中，所述可见光反射镜为让400-780nm波段的可见光反射而让 200-400nm波段紫外光透过的镜片。

其中，所述紫外成像镜头还包括日盲紫外滤光片，用于滤除所述光信号中的背景光以形成日盲紫外信号。

其中，所述用于电晕检测的日盲紫外成像装置还包括用于分析所述信号源的光波段的PC机和观察用的显示屏，所述可见光相机和紫外成像镜头均与所述PC机电连接，所述PC机通过图像的融合处理分析叠加所述日盲紫外图像和可见光图形，并显示在所述显示屏上。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的于电晕检测的日盲紫外成像系统，包括信号源、强光照明模块、半透半反镜、激光指示器、像增强器、紫外成像镜头和可见光相机。强光照明模块可为夜间检测提供光线照明，实现全天候电晕监控；紫外成像镜头对日盲紫外光信号进行采集，半透半反镜将信号分成两路、激光指示器用来对电晕故障位置进行定位跟踪，像增强器将紫外光信号放大、可见相机用来收集可见光信号，最后通过将可见光信号和紫外光信号进行融合处理，得到融合后的图像，从而就能定位电晕放电的具体位置。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理图。

主要元件符号说明如下：

1、信号源 2、半透半反镜

3、紫外成像镜头 4、像增强器

5、可见光相机 6、PC机

7、显示屏 8、强光照明模块

9、激光指示器

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

请参阅图1，相较于现有技术的情况，本实用新型提供的用于电晕检测的日盲紫外成像装置，包括信号源1、强光照明模块8、半透半反镜2、激光指示器9、像增强器4、紫外成像镜头3和可见光相机5。当信号源1有电晕现象产生时,辐射出大量光波段，涵盖紫外、可见和红外谱段，且辐射的紫外光波段的波长主要范围为200-400nm，其中包含少量波长在240-280nm的日盲紫外光，由于日光辐射的波长在100-280nm的紫外光被大气层吸收，无法辐射到地面，地面日光中是没有日盲紫外光的，通过检测信号源1中是否含有日盲紫外光就能实现对高压设备的电晕监控。当信号源1进入本实用新型实施例提供的用于电晕检测的日盲紫外成像装置时，被半透半反镜2分成两路，一部分透过半透半反镜2穿到紫外成像镜头3，另一部分被半透半反镜2反射到可见光相机5中，形成可见光图像。紫外成像镜头3收集光信号中的紫外信号，再经过像增强器4对紫外信号进行放大，得到日盲紫外图像。受背景光及周围环境的影响，可能会出现白天出现光线太强，夜间光线太弱的情况，融合图像显示不明显，影响定位电晕放电的位置。本实用新型实施例中的用于电晕检测的日盲紫外成像装置提供的强光照明模块8用于给本装置在夜间提供光线照明，实现全天候的电晕监测；当系统监测到信号源1有电晕放电现象产生时，激光指示器9会发出一束可见激光，该可见激光部分经过半透半反镜2 进入紫外成像镜头3的光路中，追踪定位到电晕放电的具体位置，打在目标表面，有效提高了电晕放电位置的定位精确度。

在本实施例中，紫外成像镜头3中设置有一面可见光反射镜，可见光反射镜将光信号中的可见光反射到可见光相机5感光面。该可见光反射镜与紫外信号光路同轴心放置，可保证可见光信号光路与紫外信号光路的光轴平行。此外，当发生电晕放电，激光指示器9追踪所打出的可见激光部分信号经过半透半反镜2后，部分经过透射进入紫外成像镜头3的光路中，并由可见光反射镜将可见光激光信号反射出来，打在目标表面，从而精确定位到目标的具体位置。

进一步地，为了实现信号源1中的可见光以及紫外光分离，将可见光滤除出而紫外光通过紫外成像镜头3，在本实施例中，可见光反射镜为让400-780nm波段的可见光反射而让200-400nm波段紫外光透过的镜片。

更进一步地，为了将日盲紫外光从紫外光中分离出来，精确检测电晕放电，实时监控高压设备是否存在安全隐患。在本实施例中，紫外成像镜头3还包括日盲紫外滤光片，将信号源1中的背景紫外光及其他背景光过滤，只剩下日盲紫外波段的紫外信光，形成日盲紫外信号。

为了便于观察，本实用新型提供的用于检测电晕的日盲紫外成像系统连接到安装有图像处理以及显示的设备中。在本实施例中，该系统还包括用于分析信号源1的光波段的PC机6和显示屏7，可见光相机5和紫外成像镜头3均与PC机6电连接。PC机6通过图像的融合处理，将日盲紫外图像和可见光图像进行叠加重合，得到融合图形，通过显示屏7显示，能够轻易观察定位出电晕放电的具体位置。当然，本实用新型并不局限于使用PC机6来处理日盲紫外图像和可见光图像，只要是能将这两种图像处理融合，进行叠加，容易观察并定位电晕放电的位置的设备都属于本实用新型的变形或者变性方案，纳入本实用新型的保护范围。例如，除PC机6外的电脑、ipad。

本实用新型实施例提供的用于电晕检测的日盲紫外成像装置，用于检测电晕放电及微弱紫外信号，其稳定性高、定位更精确而且具有自主照明定位系统，可用于全天候的电晕检测。当信号源1有电晕放电现象产生时，会发出紫外光，产生紫外信号，该紫外信号经过紫外成像镜头3的收集后，再通过日盲紫外滤光片的滤光，只剩下了日盲紫外波段的紫外信号，再经过像增强器4对紫外信号进行放大，得到了原始日盲紫外图像；另外在紫外成像镜头3光路中还设置了一块可见光反射镜，该反射镜只能反射可见光波段的光信号，反射出来的可见光信号再经过半透半反镜2，一半光线被反射到可见相机的接收面上，形成了可见光图像，通过图像的融合处理，将日盲紫外图像和可见光图像进行叠加重合，得到融合后的图像，再经过显示屏的显示，就能轻易的定位出电晕放电的位置。受背景光及周围环境的影响可能会出现白天光线太强或夜晚光线太强等情况，还有定位位置不明显，此时通过强光照明模块8可以为夜间检测提供光线照明，另外打开激光指示器9，激光指示器9会发出一束可见激光，该可见激光经过半透半反镜2后，有一半的信号经过透射后进入紫外成像镜头3光路中，通过该光路中的可见光反射镜将可见激光信号反射出来，打在目标表面，从而可以很精确的定位到目标的具体位置。

本实用新型的优势在于：

1、本实用新型提供的用于电晕检测的紫外成像系统通过检测光信号中的日盲紫外信号，能够精确监控高压电力设备电晕监测；其中，强光照明模块8可为夜间检测提供光线照明，实现全天候电晕监控；紫外成像镜头3对日盲紫外光信号进行采集，半透半反镜2将信号分成两路、激光指示器9用来对电晕故障位置进行定位跟踪，像增强器 4将紫外光信号放大、可见相机用来收集可见光信号，最后通过将可见光信号和紫外光信号进行融合处理，得到融合后的图像，从而就能定位电晕放电的具体位置。

2、本实用新型设置激光指示器9，通过半透半反镜2及可见光反射镜后会发射出一束可见激光进入到外界目标表面上，配合融合后的图像，就能很准确的定位出电晕放电的位置，解决了白天光线强夜晚光线弱等环境的干扰不容易准确找出放电位置进行维护的问题。

3、本实用新型提供的紫外成像镜头3中设置有可见光反射镜和日盲紫外滤光片，可见光反射镜将信号源1中的可见光信号反射出去，滤除背景光及其他光信号，只剩下日盲紫外波段的紫外信号，精确从信号源1中将日盲紫外信号分离出来，得到精确的日盲紫外图像。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于电晕检测的日盲紫外成像装置，其特征在于，包括信号源、强光照明模块、半透半反镜、激光指示器、像增强器、紫外成像镜头和可见光相机，所述强光照明模块给所述日盲紫外成像装置在夜间检测提供光线照明，所述半透半反镜对所述信号源进行分光和透过所述激光指示器发出的可见激光；所述激光指示器会发出一束可见激光，打在目标表面，定位电晕放电的具体位置；所述紫外成像镜头收集所述信号源中的紫外信号，所述像增强器放大所述紫外信号并生成日盲紫外图像，所述可见光相机收集所述信号源中的可见光信号并生成可见光图像。

2.根据权利要求1所述的用于电晕检测的日盲紫外成像装置，其特征在于，所述紫外成像镜头中设置有一面可见光反射镜，所述可见光反射镜将所述光信号中的可见光反射到可见光相机感光面。

3.根据权利要求2所述的用于电晕检测的日盲紫外成像装置，其特征在于，所述可见光反射镜为让400-780nm波段的可见光反射而让200-400nm波段紫外光透过的镜片。

4.根据权利要求2所述的用于电晕检测的日盲紫外成像装置，其特征在于，所述紫外成像镜头还包括日盲紫外滤光片，用于滤除所述光信号中的背景光以形成日盲紫外信号。

5.根据权利要求1所述的用于电晕检测的日盲紫外成像装置，其特征在于，所述用于电晕检测的日盲紫外成像装置还包括用于分析所述信号源的光波段的PC机和观察用的显示屏，所述可见光相机和紫外成像镜头均与所述PC机电连接，所述PC机通过图像的融合处理分析叠加所述日盲紫外图像和可见光图形，并显示在所述显示屏上。