基于光放大器的绝缘子远程表面电晕检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及基于光放大器的绝缘子远程表面电晕检测方法及系统，方法包括：ａ．使光学接收定位系统对准被测复合绝缘子一放电位置，获得绝缘子沿面微弱放电产生的紫外光信号，通过光放大器所述的紫外光信号放大，并转换为电信号；ｂ．对光放大器输出的电信号进行放大、滤波处理为合适的电信号，计算机采用数据采集方式对该电信号进行采集、存储及分析处理，定量确定电晕位置与电晕放电剧烈程度。其实现了通过光放大器对被测复合绝缘子电晕产生的紫外光辐射进行远程非接触式检测，检测过程耗时短，结果准确，且能构成数据库；整个系统操作方便，便于携带。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电气设备故障诊断
，特别是一种基于光放大器的绝缘子远程表面电晕检测方法及实现该方法的复合绝缘子远程表面电晕检测系统。
技术介绍
绝缘子是电力系统外绝缘中数量最多而且最为重要的元件之一，是架空输电线路的重要组成部分，在电力系统输变电外绝缘中有着十分重要的地位。复合绝缘子以其重量轻、强度高、不易破碎、污闪电压高、无需零值检测、易于制造、运输、安装和维护等一系列优点打破了陶瓷、玻璃绝缘子的统治地位，在最近几十年内得到广泛的应用，据统计，复合绝缘子在全国电网中试用数目已超过600万支。不过复合绝缘子的耐老化性能不够理想，伞裙和护套在表面放电、电晕放电、紫外线、酸雨等的综合作用下会发生较为严重的老化现象，甚至导致绝缘子的进一步破坏，造成严重电力系统事故。电晕放电是导致电蚀老化的主要原因之一；同时，绝缘子伞裙护套上的缺陷处一般会伴随着一定量的电晕放电，如果能够准确检测绝缘子上的电晕放电，那么就能够判断绝缘子老化性能的好坏，从而确定在线运行的绝缘子的状态，尽早的发现和解决问题，预防事故的发生。目前，国内外在线监测复合绝缘子的主要方法一般分为接触式检测和非接触式检测两类。传统的接触式检测方法存在的共同问题有干扰问题严重，操作不便，人为因素影响较大，很多方法仅适合瓷绝缘子或玻璃绝缘子；而非接触法目前正处在尝试阶段，主要有通过红外线监测绝缘子发热以及利用紫外成像技术观测紫外电晕。其中，红外线的监测只能局限在绝缘子运行晚期，而且一般只对绝缘子破坏敏感，还容易受到环境温度变化的影响。而紫外成像技术是近几年才发展起来的，是一种以视频图像形式直观显示出放电情况，能有效观测电晕放电的成像技术，但该技术测量准确度较易受环境的干扰。目前，对于复合绝缘子的质量检测，尚缺乏公认的易于实施的有效方法。
技术实现思路
鉴于现有绝缘子性能检测技术存在的上述不足，本专利技术提供一种基于光放大器的绝缘子远程表面电晕检测方法及系统，它利用光放大器接收电晕产生的紫外光辐射，并转换为电信号，再通过计算机进行分析处理，定量确定放电剧烈程度，给出量化的电晕放电指标统计。本专利技术基于光放大器的绝缘子远程表面电晕检测方法，包括如下步骤a、使光学接收定位系统对准被测复合绝缘子一放电位置，获得绝缘子沿面微弱放电产生的紫外光信号，通过光放大器将光学接收定位系统输出的紫外光信号放大，并转换为电信号；b、对光放大器输出的电信号进行放大、滤波处理为合适的电信号，计算机5采用数据采集方式对该电信号进行采集、存储及分析处理，定量确定电晕位置与电晕放电剧烈程度，给出量化的电晕放电指标统计。实现本专利技术方法的复合绝缘子远程表面电晕检测系统，包括 光学接收定位系统，使其对准被测复合绝缘子放电位置，接收电晕放电紫外光和日光；光放大器，它的输入端连接光学接收定位系统的紫外光输出端，用于将光学接收定位系统输出的紫外光信号放大，并转换为电信号；放大和采集部分，它将光放大器输出的电信号放大、滤波处理，并转换成数字信号；以及，计算机，它的通过分析处理软件对来自放大和采集部分的信号进行采集、分析计数和存储等处理，定量确定电晕位置与放电剧烈程度。本专利技术利用光放大器接收被测复合绝缘子电晕产生的紫外光辐射，并转换为电信号，再通过计算机进行后期分析处理完成对电晕的检测，能够定量确定放电剧烈程度。实际的测试表明整个系统便于携带，操作方便；检测过程耗时短；结果准确，且能构成数据库。附图说明图1为本专利技术复合绝缘子远程表面电晕检测系统的结构示意图；图2为图1电晕检测系统的典型实施例原理框图；图3为其光学接收定位系统部分的原理框图；图4为图3光学接收定位系统部分中光路分离的光路图；图5为分析软件系统主流程图；图6为数据采集模块流程图；图7为数据分析处理模块中放电脉冲幅值与放电次数的统计计算流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术的工作原理做进一步说明。图1、2、3中的各部分是1-被测绝缘子，2-光学接收定位部分，2.1-光接收头，2.2-光路分离装置，2.3-成像定位筛选装置，2.4-可视化装置，3-光放大器，4-放大和采集部分，4.1-前置放大器，4.2-滤波部分，4.3-数据采集部分，5-终端数据的处理分析与显示部分。在高压设备电离放电时，根据电场强度(或高压差)的不同，电场强度超过一定程度会产生电晕进而引起闪络或电弧。电离过程中，空气中的电子不断获得和释放能量。当电子释放能量(即放电)时，会辐射出光波和声波，还有臭氧、紫外线、微量的硝酸等。电晕发生时，其主要为紫外光，波长集中在240～400nm，光辐射强度和电晕强度有着密切的联系。本专利技术采用光放大器系统对该波段的紫外光进行远程非接触式检测，以达到检测电晕的目的。当绝缘子处于正常状态时是无电晕产生的，也即无紫外电晕光信号辐射。随着绝缘子绝缘性能下降，其表面微弱放电将出现并进一步发展，紫外光信号也由弱逐渐变强。当用光放大器对微弱放电发出的紫外光进行探测时，用示波器观测时会出现脉冲波形，脉冲的幅值和紫外光的强度成正比。脉冲波形和紫外光发光的方式(连续光或者脉冲光)有关。紫外光脉冲信号与电晕放电的电脉冲信号也有着直接的对应关系，即光脉冲幅值、个数和电脉冲幅值、个数有着直接的线性关系，因此光脉冲的脉冲数分布和脉冲幅值分布能够反映放电的发展趋势，可以作为检测的指标。通过对这些指标的处理和分析，就可以检测微弱电晕放电的强弱并判断对绝缘的危害。参照图1、2，本专利技术复合绝缘子远程表面电晕检测系统可以包括光学接收定位系统2、光放大器3、放大和采集部分4以及计算机终端5。光学接收定位系统2，使其对准被测复合绝缘子1放电位置，接收电晕放电紫外光和日光；光放大器3的输入端连接光学接收定位系统2的紫外光输出端，用于将光学接收定位系统输出的紫外光信号放大，并转换为电信号；放大和采集部分4用于将光放大器输出的电信号放大、滤波处理，并转换成数字信号；终端5通过分析处理软件对来自放大和采集部分的信号进行采集、分析计数和存储等处理，定量确定电晕位置与放电剧烈程度。参照图3，光学接受定位系统2包括接收头2.1、光路分离装置2.2、成像定位筛选装置2.3及可视化装置2.4。其中，光接收头2.1接收电晕放电紫外光和日光，输出连接到光路分离装置2.2；光路分离装置2.2通过其中的光学成像系统，将接收到的光分成两路，一路输出连接到成像定位筛选装置2.3的输入端，另一路输出连接到可视化装置2.4。成像定位筛选装置2.3根据成像位置进行定位，其输出端连接到光放大器3的输入端；可视化装置完成测量背景的成像。光路分离部分的原理参照图4，绝缘子辐射出的紫外电晕光与太阳光通过接收头2.1一起进入了光学接收定位装置2.2，其中一部分光通过图示的平面镜反射直接进入可视化通道，可视化通道接有可视化装置2.4可以直接可视化成像；另外紫外光和太阳光还通过图示的凹面镜和凸面镜的反射后成像，在成像处有一个成像定位筛选装置2.3，它仅能让需要测量部分的紫外光通过，从而能够对所需测量绝缘子的具体位置进行定位。光放大器3是本专利技术的主要部件之一，能完成光信号的接收和光电转换的功能。采用光放大器3配合光学接收定位系统2对准被测复合绝缘子1放电位置，获得绝缘子沿面微弱放电产生的紫外光信号。光放大器的光入射端到本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于光放大器的绝缘子远程表面电晕检测方法，其特征是包括如下步骤：ａ、使光学接收定位系统对准被测复合绝缘子一放电位置，获得绝缘子沿面微弱放电产生的紫外光信号，通过光放大器将所述的紫外光信号放大，并转换为电信号；ｂ、对光放大器输 出的电信号进行放大、滤波处理为合适的电信号，计算机采用数据采集方式对该电信号进行采集、存储及分析处理，定量确定电晕位置与电晕放电剧烈程度。

【技术特征摘要】
1.基于光放大器的绝缘子远程表面电晕检测方法，其特征是包括如下步骤a、使光学接收定位系统对准被测复合绝缘子一放电位置，获得绝缘子沿面微弱放电产生的紫外光信号，通过光放大器将所述的紫外光信号放大，并转换为电信号；b、对光放大器输出的电信号进行放大、滤波处理为合适的电信号，计算机采用数据采集方式对该电信号进行采集、存储及分析处理，定量确定电晕位置与电晕放电剧烈程度。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征是所述光学接收定位系统包括光接收头，用于接收绝缘子电晕放电紫外光和日光；光路分离装置，它的输入连接所述光接收头输出，通过其中的光学成像系统将接收到的光分成两路输出；成像定位筛选装置，它的输入端连接到所述成像定位筛选装置的一路输出，输出连接到光放大器的输入端，根据成像位置进行定位，并筛选出其中的紫外光；以及，可视化装置，它的输入端连接到所述成像定位筛选装置的另一路输出，用于完成测量背景的成像。3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征是计算机根据光放大器检测到的紫外光脉冲大小幅值的分类统计和实时查看放电波形来对电晕强度进行量化处理，其中，分类统计方法包括1)统计指定时间段内放电的最大幅值；2)统计该时间段内超过某个阈值的放电次数；3)计算并显示该时间段内放电幅值和放电次数间的对应关系。4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征是所述放电脉冲幅值与放电次数统计使用软件峰值保持方法，该方法根据用户指定的需要分析的时间段和该时间段的采样数据，利用计数器的计数和峰值的依次来回比较，最后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王黎明，王灿林，王国利，贾志东，王柯，廖永力，关志成，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]