一种劣化绝缘子串非接触式检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种劣化绝缘子串非接触式检测系统及方法，该系统包括：无人机、机载端及地面端，所述机载端包括电场测量模块、电场测量数据转换模块、激光测距模块、可见光拍摄模块及无线数据传输模块，所述地面端包括电场测量数据接收模块、无人机飞行遥控器、微型示波器及高清显示屏，所述电场测量模块电性连接所述电场测量数据转换模块，所述电场测量数据转换模块、可见光拍摄模块及激光测距模块均电性连接所述无线数据传输模块，所述无线数据传输模块通信连接所述电场测量数据接收模块，所述电场测量数据接收模块电性连接高清显示屏及微型示波器。本发明专利技术提供的劣化绝缘子串非接触式检测系统及方法，能够准确判断绝缘子串中是否存在劣化绝缘子。否存在劣化绝缘子。否存在劣化绝缘子。

【技术实现步骤摘要】
一种劣化绝缘子串非接触式检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及输电线路系统装置故障检测
，特别是涉及一种劣化绝缘子串非接触式检测系统及方法。

技术介绍

[0002]绝缘子在输电线路中起到电气绝缘与支撑连接的作用，是电力系统关键的绝缘部件，能够维持电网安全运行。输电线路常年工作在复杂的外部环境中。随着运行时间逐年增加，绝缘子受到电磁干扰、机械应力、温度和湿度的影响，不可避免的会出现不同程度的劣化，从而导致闪络现象的发生，极大地威胁电网安全。
[0003]在带电检测中绝缘子的检测方法有：电量检测法(脉冲电流检测法、电场测量法、绝缘电阻检测法等)和非电量检测法(红外热成像法、紫外成像法等)。电量检测法中的电场检测法相较于其他方法具有较为广阔的应用前景。因此设计一种基于电量检测法的劣化绝缘子串非接触式检测系统及方法是十分有必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种劣化绝缘子串非接触式检测系统及方法，具有检测效率高、自动化程度高及安全可靠等特点，对绝缘子串实现非接触式带电检测，能够准确判断绝缘子串中是否存在劣化绝缘子，及时发现故障，以便有效及时处理。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种劣化绝缘子串非接触式检测系统，该系统包括：无人机、机载端及地面端，所述机载端设置在所述无人机上，所述机载端通信连接所述地面端，所述机载端包括电场测量模块、电场测量数据转换模块、激光测距模块、可见光拍摄模块及无线数据传输模块，所述地面端包括电场测量数据接收模块、无人机飞行遥控器、微型示波器及高清显示屏，所述电场测量模块电性连接所述电场测量数据转换模块，所述电场测量数据转换模块、可见光拍摄模块及激光测距模块均电性连接所述无线数据传输模块，所述无线数据传输模块通信连接所述电场测量数据接收模块，所述电场测量数据接收模块电性连接所述高清显示屏及微型示波器，所述无人机飞行遥控器用于控制无人机飞行。
[0007]可选的，所述电场测量模块由电场传感器探头、光纤、绝缘杆及信号处理单元构成，所述电场传感器探头设置在所述无人机的正前方，所述电场测量数据转换模块由电源适配器、光源驱动线路、保偏隔离器、起偏分束器及检测器构成。
[0008]可选的，所述激光测距模块由激光定位镜头及PMW开关构成。
[0009]可选的，所述可见光拍摄模块为可见光镜头。
[0010]本专利技术还提供了一种劣化绝缘子串非接触式检测方法，应用于上述的劣化绝缘子串非接触式检测系统，包括如下步骤：
[0011]步骤1：确定绝缘子串的电场分布特性，建立三维绝缘子串COMSOL有限元电场仿真模型，对绝缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串进行仿真，得到绝
缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串的电场分布曲线，根据电场分布曲线，得到绝缘子串的电场分布特性；
[0012]步骤2：通过搭载机载端的无人机对绝缘子串的电场测量数据进行采集，并将采集得到的数据实时发送至地面端，地面端根据实时发送的数据制作绝缘子串周围电场波形记录曲线；
[0013]步骤3：对绝缘子串周围电场波形记录曲线进行处理，得到绝缘子串周围电场变化规律分布曲线，根据绝缘子串周围电场变化规律分布曲线及绝缘子串的电场分布特性，将绝缘子串周围电场变化规律分布曲线与三维绝缘子串COMSOL有限元电场仿真模型仿真得到的绝缘性能良好的绝缘子串的电场分布曲线进行比对，判断绝缘子串的绝缘性能。
[0014]可选的，步骤1中，确定绝缘子串的电场分布特性，建立三维绝缘子串COMSOL有限元电场仿真模型，对绝缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串进行仿真，得到绝缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串的电场分布曲线，根据电场分布曲线，得到绝缘子串的电场分布特性，具体为：
[0015]参照实际测量线路建立三维绝缘子串COMSOL有限元电场仿真模型，其中模型包括瓷绝缘子串、横担、导线及连接金具，将绝缘子串中一个绝缘子片的钢脚和钢帽进行电位自由度耦合，模拟劣化绝缘子片，对正常的绝缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串进行仿真，得到绝缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串的电场分布曲线，其中，绝缘性能良好的绝缘子串靠近高压端和低压端绝缘子片的沿面电场较高，靠近中部的绝缘子片电场降低，当劣化绝缘子片设置在绝缘子串的不同位置时，劣化位置的电场强度出现不同程度的畸变，劣化绝缘子片两侧的绝缘子电场强度存在异常上升现象。
[0016]可选的，步骤2中，通过搭载机载端的无人机对绝缘子串的电场测量数据进行采集，并将采集得到的数据实时发送至地面端，地面端根据实时发送的数据制作绝缘子串周围电场波形记录曲线，具体为：
[0017]在220kV的电压等级下，通过无人机飞行遥控器控制搭载机载端的无人机到达测量目的地，在飞行过程中，使无人机与测量线路及绝缘子串保持3m以上的安全距离，将无人机上升至绝缘子串的高压侧，调整机头方向，将电场传感器探头对准高压侧的第一片绝缘子片，同时保证无人机与测量线路及绝缘子串之间的安全距离，待无人机稳定后，对绝缘子片进行电场测量，同时，将数据传输给地面端，地面端记录电场波形，将无人机从绝缘子串的高压侧依次扫掠到低压侧，在绝缘子串的最后一片绝缘子片扫掠完毕的同时，停止数据的传输及地面端电场波形的记录，完成绝缘子串的电场测量，在测量过程中，保持无人机的移动速度为匀速0.15m/s，保持电场传感器探头正对绝缘子串，且保持电场传感器探头与绝缘子串伞裙外部间距不变。
[0018]可选的，步骤3中，对绝缘子串周围电场波形记录曲线进行处理，得到绝缘子串周围电场变化规律分布曲线，根据绝缘子串周围电场变化规律分布曲线及绝缘子串的电场分布特性，将绝缘子串周围电场变化规律分布曲线与三维绝缘子串COMSOL有限元电场仿真模型仿真得到的绝缘性能良好的绝缘子串的电场分布曲线进行比对，判断绝缘子串的绝缘性能，具体为：
[0019]通过Picoscope软件调出绝缘子串周围电场波形记录曲线，根据作业顺序对绝缘
子串周围电场波形记录曲线进行整理归类，并对杆塔号相序进行标注，将Picoscope软件中的电场波形记录曲线转换成Excel的形式导出，并导入Matlab软件，使用Matlab滤波程序对整理归类后的绝缘子串周围电场波形记录曲线进行处理，得到绝缘子周围电场变化规律波形，通过与绝缘性能良好的绝缘子串的电场分布曲线进行对比，确认是否存在畸变点，若存在畸变点，则判断该绝缘子串为劣化绝缘子串，否则判断绝缘子串为绝缘性能良好的绝缘子串。
[0020]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的劣化绝缘子串非接触式检测系统及方法，该系统通过电场测量模块、激光测距模块、可见光拍摄模块和无线数据传输模块对绝缘子的电场进行检测，通过电场测量数据接收模块接收检测得到的电场波形数据，通过无人机飞行控制遥控器控制无人机的飞行，通过高清显示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种劣化绝缘子串非接触式检测系统，其特征在于，包括：无人机、机载端及地面端，所述机载端设置在所述无人机上，所述机载端通信连接所述地面端，所述机载端包括电场测量模块、电场测量数据转换模块、激光测距模块、可见光拍摄模块及无线数据传输模块，所述地面端包括电场测量数据接收模块、无人机飞行遥控器、微型示波器及高清显示屏，所述电场测量模块电性连接所述电场测量数据转换模块，所述电场测量数据转换模块、可见光拍摄模块及激光测距模块均电性连接所述无线数据传输模块，所述无线数据传输模块通信连接所述电场测量数据接收模块，所述电场测量数据接收模块电性连接所述高清显示屏及微型示波器，所述无人机飞行遥控器用于控制无人机飞行。2.根据权利要求1所述的劣化绝缘子串非接触式检测系统，其特征在于，所述电场测量模块由电场传感器探头、光纤、绝缘杆及信号处理单元构成，所述电场传感器探头设置在所述无人机的正前方，所述电场测量数据转换模块由电源适配器、光源驱动线路、保偏隔离器、起偏分束器及检测器构成。3.根据权利要求1所述的劣化绝缘子串非接触式检测系统，其特征在于，所述激光测距模块由激光定位镜头及PMW开关构成。4.根据权利要求1所述的劣化绝缘子串非接触式检测系统，其特征在于，所述可见光拍摄模块为可见光镜头。5.一种劣化绝缘子串非接触式检测方法，应用于权利要求1
‑
4任一所述的劣化绝缘子串非接触式检测系统，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：确定绝缘子串的电场分布特性，建立三维绝缘子串COMSOL有限元电场仿真模型，对绝缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串进行仿真，得到绝缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串的电场分布曲线，根据电场分布曲线，得到绝缘子串的电场分布特性；步骤2：通过搭载机载端的无人机对绝缘子串的电场测量数据进行采集，并将采集得到的数据实时发送至地面端，地面端根据实时发送的数据制作绝缘子串周围电场波形记录曲线；步骤3：对绝缘子串周围电场波形记录曲线进行处理，得到绝缘子串周围电场变化规律分布曲线，根据绝缘子串周围电场变化规律分布曲线及绝缘子串的电场分布特性，将绝缘子串周围电场变化规律分布曲线与三维绝缘子串COMSOL有限元电场仿真模型仿真得到的绝缘性能良好的绝缘子串的电场分布曲线进行比对，判断绝缘子串的绝缘性能。6.根据权利要求5所述的劣化绝缘子串非接触式检测方法，其特征在于，步骤1中，确定绝缘子串的电场分布特性，建立三维绝缘子串COMSOL有限元电场仿真模型，对绝缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串进行仿真，得到绝缘性能良好的绝缘子串及含有劣化绝缘子片的劣化绝缘子串的电场分布曲线，根据电场分布曲线，得到绝缘子串的电场分布特性，具体为：参照实际测量线路建立三维绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝金鹏，刘世涛，杨凯，伍弘，房子祎，吴波，朱洪波，王博，郭飞，相中华，李秀广，闫振华，张庆平，马波，马云龙，田禄，马飞越，周秀，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：