一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置、方法及系统制造方法及图纸

本申请公开了一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置、方法及系统，利用光脉冲热激励加载装置向被待测瓷绝缘子施加光脉冲热激励作用，利用红外热像采集装置采集待测瓷绝缘子表面的红外热图序列，并由数据处理器将采集到的红外热图序列经拟合、压缩、重建等预处理，并根据预处理得到的原始红外热图序列提供的缺陷信息，与特征数据库中的数据进行分析比对，得到瓷绝缘子的缺陷类别及定量计算结果。本申请通过光脉冲热激励作用在瓷绝缘子的表面，利用被测瓷绝缘子表面动态温度场的变化来判断缺陷类型及对缺陷信息进行分析，具有测量快速、单次测量面积大、测量结果直观、非接触等特点，并可对瓷绝缘子内部缺陷相关信息进行准确、全面且深入的处理和分析。

【技术实现步骤摘要】
一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置、方法及系统
本申请实施例涉及电力设备检测
，特别涉及一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置、方法及系统。
技术介绍
瓷绝缘子是输变电系统重要的设备部件，被广泛地用于高压输电线路、变电站等电网系统中，对输电导线起着机械支撑和电力绝缘的作用。由于陶瓷本身工艺和配方的问题，瓷绝缘子在制造过程中容易形成气孔、夹杂、微裂纹等缺陷，造成局部应力集中现象。在长期运行过程中受到机电负荷、恶劣环境变化等的影响，绝缘子缺陷将进一步发展，甚至发生断裂或击穿故障，严重影响电网的安全运行。因此，加强对瓷绝缘子的检测和质量评价，对确保电网的安全运行十分重要。目前采用红外线，紫外线，超声波等方法对瓷绝缘子进行检测，但是都存在比较严重的局限，应用效果不佳。缺陷绝缘子的发热功率与绝缘电阻有关，当绝缘电阻下降到5-10兆欧区间时，其温升与正常绝缘子相差很小，从红外检测的热场分布上很难区分，存在检测盲区。紫外线成像方法利用绝缘子在缺陷处局部放电发出的紫外线实现对缺陷的检测，但由于绝缘子串电场分布不均，处于低电场密度区域的缺陷处会因为放电量小而难以识别。而超声波检测法基于超声波在交界面的反射、折射和模式变换来实现缺陷的检测，属于接触式检测方法，检测过程中需要涂抹耦合剂，检测效率低。近年来，主动红外热像检测技术由于在侦测火灾、检查故障等领域的应用逐渐受到各行业的广泛关注，其运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，并将该信号装换成可供人类视觉分辨的图像和图形信息，具有检测速度快、检测精度高、非接触测量、结果直观、便于分析等特点。但是截至目前，针对瓷绝缘子内部缺陷进行主动红外热像检测处理分析手段尚不成熟，其原因主要在于：瓷绝缘子运行现场工作环境复杂，图像背景干扰、现场红外噪声、瓷绝缘子本身发热等因素对测试结果造成一定影响，影响测试精度；另一方面，现有技术也无法解决如何对庞大的红外热图序列进行规范管理及处理的问题，导致无法全面的检测出缺陷信息。
技术实现思路
本申请提供了一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置、方法及系统，已解决现有技术中其它检测方法检测效率低、缺陷难以识别、存在检测盲区等问题，并且本申请提供的无损检测装置具有测量快速、单次测量面积大、测量结果直观、非接触等特点，并可对瓷绝缘子内部缺陷相关信息进行准确、全面且深入的处理和分析，提升瓷绝缘子检测工作水平。本申请提供了一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置，所述检测装置包括数据处理器，红外热像采集装置和光脉冲热激励加载装置，其中，所述数据处理器的输出端电连接至所述红外热像采集装置；所述红外热像采集装置包括互相电连接的红外热成像仪和数据采集卡；所述红外热成像仪位于待测瓷绝缘子的一侧；所述光脉冲热激励加载装置包括脉冲发射装置和电源箱；所述脉冲发射装置位于所述红外热成像仪和待测瓷绝缘子之间；所述电源箱通过导线与所述脉冲发射装置连接；所述脉冲发射装置包括遮光罩及位于所述遮光罩内部的高能脉冲闪光灯阵列；所述遮光罩的中心设有红外热成像仪镜头通孔。可选的，所述电源箱包括脉冲触发电路，能量调节电路和供电电源；所述供电电源分别电连接至所述脉冲触发电路和所述能量调节电路；所述脉冲触发电路和所述能量调节电路的输出端分别与所述高能脉冲闪光灯阵列电连接。可选的，所述遮光罩由位于所述高能脉冲闪光灯阵列一侧的反光罩及位于所述高能脉冲闪光灯阵列另一侧的透明玻璃围成；所述反光罩位于所述红外热成像仪与所述高能脉冲闪光灯阵列之间；所述透明玻璃位于所述待测瓷绝缘子与所述高能脉冲闪光灯阵列之间。可选的，所述高能脉冲闪光灯阵列由12支闪光灯组成，12支所述闪光灯按3×4阵列均匀排布。可选的，所述闪光灯发射脉冲的脉冲宽度在500μs-1000μs之间，脉冲能量大于或等于800J。本申请还提供了一种瓷绝缘子内部缺陷的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：调节红外热成像仪的位置及焦距，使数据处理器的显示屏上清晰显示被检测区域的红外热成像图；由数据处理器设置红外热像采集装置的图像采集时长和采集频率；由数据处理器设置光脉冲热激励加载装置输出光脉冲激励的能量与脉宽；通过光脉冲热激励加载装置向待测瓷绝缘子施加光脉冲热激励；由红外热像采集装置采集待测区域的动态温度分布信息，并将动态温度分布信息发送至数据处理器；数据处理器对采集到的动态温度分布信息进行拟合、压缩、重建等预处理，输出瓷绝缘子原始红外热图序列；数据处理器将瓷绝缘子原始红外热图序列进行分析处理，得到瓷绝缘子缺陷类别和定量计算结果。可选的，所述通过光脉冲热激励加载装置向待测瓷绝缘子施加光脉冲热激励包括：通过供电电源输出低压直流或低压交流；脉冲触发电路将所述低压直流或低压交流变换为交流高电压，再经半波整流变换为脉动直流对电容进行充电；当电压达到一定数值，电容放电触发闪光灯发出光脉冲；通过能量调节电路调节高能脉冲闪光灯阵列的光辐射频率，调节待测表面受热程度。可选的，所述数据处理器将瓷绝缘子原始红外热图序列进行分析处理，得到瓷绝缘子缺陷类别和定量计算结果包括：逐帧播放重建后的原始红外热图序列，搜索热图序列上不连续的热斑，对瓷绝缘子缺陷进行初步识别；对每一个像元的温度-时间曲线做微分处理，得到温度-时间微分曲线；对温度-时间微分曲线进行插值并重建图像，得到瓷绝缘子表面温度的微分热图序列；数据处理器将得到的微分热图序列与特征数据库中的数据进行分析比对，得到瓷绝缘子缺陷类别和定量计算结果。本申请还提供了一种瓷绝缘子内部缺陷的检测系统，所述检测系统包括控制模块，数据采集模块，数据拟合与重建模块，增强处理模块，信息分离模块，缺陷特征提取与定量识别模块，缺陷对比判定及故障评估模块，数据传输模块及特征数据库，其中，所述控制模块，用于控制光脉冲热激励加载装置对待测瓷绝缘子施加热激励，并对热激励的各项参数进行调节；所述数据采集模块，用于采集待测瓷绝缘子表面的红外热图序列；所述数据拟合与重建模块，用于将采集到的原始动态温度信息进行数据拟合，压缩与重建；所述增强处理模块，用于对红外热图序列中的噪声进行滤波处理，同时对红外热图序列进行增强处理；所述信息分离模块，用于从背景数据中分离出需要进一步判别的疑似缺陷区域；所述缺陷特征提取与定量识别模块，用于提取疑似缺陷区域中的特征信息，判定缺陷区域形状并计算缺陷的尺寸大小，深度，导热率等参数；所述缺陷对比判定及故障评估模块，用于将特征信息和定量计算出的缺陷参数与所述特征数据库中的数据进行对比，分析缺陷类型，缺陷形成原因及缺陷可能导致的故障类型；所述数据传输模块，用于提供各模块之间的信息传输；所述特征数据库，用于对瓷绝缘子特征数据进行数据存储，数据管理，数据查询等操作；所述控制模块分别与所述数据采集模块和所述数据拟合与重建模块相连接；所述拟合与重建模块，增强处理模块，信息分离模块，缺陷特征提取与定量识别模块和缺陷对比判定及故障评估模块顺次连接；所述拟合与重建模块，增强处理模块，信息分离模块，缺陷特征提取与定量识别模块和缺陷对比判定及故障评估模块均与所述数据传输模块相连接；所述特征数据库与所述缺陷对比判定及故障评估模块连接。可选的，所述特征数据库包括权限管理模块，数据存储模块，数据查询和导出模块及数据库维护模块；所述权限管理模块，用于管理用户登录特征数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括数据处理器，红外热像采集装置和光脉冲热激励加载装置，其中，所述数据处理器的输出端电连接至所述红外热像采集装置；所述红外热像采集装置包括互相电连接的红外热成像仪和数据采集卡；所述红外热成像仪位于待测瓷绝缘子的一侧；所述光脉冲热激励加载装置包括脉冲发射装置和电源箱；所述脉冲发射装置位于所述红外热成像仪和待测瓷绝缘子之间；所述电源箱通过导线与所述脉冲发射装置连接；所述脉冲发射装置包括遮光罩及位于所述遮光罩内部的高能脉冲闪光灯阵列；所述遮光罩的中心设有红外热成像仪镜头通孔。

【技术特征摘要】
1.一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括数据处理器，红外热像采集装置和光脉冲热激励加载装置，其中，所述数据处理器的输出端电连接至所述红外热像采集装置；所述红外热像采集装置包括互相电连接的红外热成像仪和数据采集卡；所述红外热成像仪位于待测瓷绝缘子的一侧；所述光脉冲热激励加载装置包括脉冲发射装置和电源箱；所述脉冲发射装置位于所述红外热成像仪和待测瓷绝缘子之间；所述电源箱通过导线与所述脉冲发射装置连接；所述脉冲发射装置包括遮光罩及位于所述遮光罩内部的高能脉冲闪光灯阵列；所述遮光罩的中心设有红外热成像仪镜头通孔。2.根据权利要求1所述的一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置，其特征在于，所述电源箱包括脉冲触发电路，能量调节电路和供电电源；所述供电电源分别电连接至所述脉冲触发电路和所述能量调节电路；所述脉冲触发电路和所述能量调节电路的输出端分别与所述高能脉冲闪光灯阵列电连接。3.根据权利要求1所述的一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置，其特征在于，所述遮光罩由位于所述高能脉冲闪光灯阵列一侧的反光罩及位于所述高能脉冲闪光灯阵列另一侧的透明玻璃围成；所述反光罩位于所述红外热成像仪与所述高能脉冲闪光灯阵列之间；所述透明玻璃位于所述待测瓷绝缘子与所述高能脉冲闪光灯阵列之间。4.根据权利要求1所述的一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置，其特征在于，所述高能脉冲闪光灯阵列由12支闪光灯组成，12支所述闪光灯按3×4阵列均匀排布。5.根据权利要求4所述的一种瓷绝缘子内部缺陷的检测装置，其特征在于，所述闪光灯发射脉冲的脉冲宽度在500μs-1000μs之间，脉冲能量大于或等于800J。6.一种瓷绝缘子内部缺陷的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：调节红外热成像仪的位置及焦距，使数据处理器的显示屏上清晰显示被检测区域的红外热成像图；由数据处理器设置红外热像采集装置的图像采集时长和采集频率；由数据处理器设置光脉冲热激励加载装置输出光脉冲激励的能量与脉宽；通过光脉冲热激励加载装置向待测瓷绝缘子施加光脉冲热激励；由红外热像采集装置采集待测区域的动态温度分布信息，并将动态温度分布信息发送至数据处理器；数据处理器对采集到的动态温度分布信息进行拟合、压缩、重建等预处理，输出瓷绝缘子原始红外热图序列；数据处理器将瓷绝缘子原始红外热图序列进行分析处理，得到瓷绝缘子缺陷类别和定量计算结果。7.根据权利要求6所述的一种瓷绝缘子内部缺陷的检测方法，其特征在于，所述通过光脉冲热激励加载装置向待测瓷绝缘子施加光脉冲热激励包括：通过供电电源输出低压直流或低压交流；脉冲触发电路将所述低压直流或低压交流变换为交流高电压，再经半波整流变换为脉动直流对电容进行充电；当电压达到一定数值，电容放电触发闪光灯发出光脉冲；通过能量调节电路调节高能脉冲闪光灯阵列的光辐射频率，调节待测表面受热程度。8.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晨鋆，王黎明，于虹，刘立帅，刘洪搏，梅红伟，申元，赵晨龙，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：云南,53