一种基于无人机的劣化绝缘子检测系统及方法技术方案

本说明书实施例公开了一种基于无人机的劣化绝缘子检测系统及方法。该系统包括：无人机本体；机载端，连接在所述无人机本体上，所述机载端设置有碳纤维伸缩杆，所述碳纤维伸缩杆前端设置有光学电场传感器，用于探测绝缘子串周围空间电场信息；地面端，与机载端之间通过无线通讯装置传递数据，用于对所述机载端采集数据进行处理与展示。本发明专利技术提供的基于无人机的劣化绝缘子检测系统及方法，对架空线路绝缘子串实现非接触式带电检测，能够准确判别绝缘子串中存在的劣化绝缘子，及时发现故障，避免故障对电网造成较大危害。故障对电网造成较大危害。故障对电网造成较大危害。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的劣化绝缘子检测系统及方法


[0001]本申请涉及架空输电线路系统装置故障检测
，尤其涉及一种基于无人机的劣化绝缘子检测系统及方法。

技术介绍

[0002]绝缘子是输电线路中起到机械支撑及电气连接的重要部件，一旦发生本体劣化，可能导致断串、绝缘失效等严重故障。带电运行绝缘子周围分布有空间电场，当发生劣化后，其周围空间电场相对正常状态会发生局部畸变，因此对比分析劣化前后的电场分布特性，可以诊断出绝缘子的运行状态。因此，定期对输电线路运行绝缘子开展空间电场带电检测，及时辨别及更换劣化绝缘子串具有十分重要意义。
[0003]现有的架空输电线路劣化绝缘子检测方法分为传统的接触式检测方法及新兴的非接触式检测方法，传统检测方法包括观察法、火花叉法等需要人工登塔，操作繁琐且有一定的危险性，非接触式检测方法中，红外测温法及紫外成像法易受外部环境的影响，从而对检测灵敏度产生较大影响，而电场分布检测法受环境的影响有限，灵敏度较高，较其他方法有较为广阔的应用前景。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于无人机的劣化绝缘子检测系统及方法，具有检测效率高、灵敏度高及安全可靠等特点，对架空线路绝缘子串实现非接触式带电检测，能够准确判别绝缘子串中存在的劣化绝缘子，及时发现故障，避免故障对电网造成较大危害。
[0005]为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：
[0006]第一方面，本说明书实施例提供了一种基于无人机的劣化绝缘子检测系统，包括：
[0007]无人机本体；
[0008]机载端，连接在所述无人机本体上，所述机载端设置有碳纤维伸缩杆，所述碳纤维伸缩杆前端设置有光学电场传感器，用于探测绝缘子串周围空间电场信息；
[0009]地面端，与机载端之间通过无线通讯装置传递数据，用于对所述机载端采集数据进行处理与展示。
[0010]可选的，所述机载端还设置：激光测距仪、可见光镜头、可扩展云台设备、数据转换模块和无线通讯模块，所述可见光镜头和激光测距仪安装在无线传输模块前部，所述激光测距仪、可见光镜头、数据转换模块与无线通讯模块电性连接；数据转换模块，与所述光学电场传感器电性连接，将所述光学电场传感器的光信号转化为与输入光功率幅值成正比的电压信号。
[0011]可选的，所述激光测距仪、可见光镜头、数据转换模块、无线通讯模块由无人机本体的控制主板供电。
[0012]可选的，所述机载端还设置：可扩展云台设备，可根据后续检测工作的需要加装红
外/紫外相机配合相关检测工作。
[0013]可选的，所述数据转换模块包括：电源适配器、光源驱动线路、保偏隔离器、起偏分束器和检测器，所述电场数据传输模块尺寸为100*150*30mm。
[0014]可选的，所述地面端包括电场数据接收模块、无人机飞行遥控器和高清显示屏及微型示波器；
[0015]所述电场数据接收模块在接收到所述机载端的无线通讯模块发送来的绝缘子串空间电场信息后，通过内置滤波放大电路对工频电场信号进行处理，滤除干扰后，地面端的处理器对得到的模拟电压信号进行进一步分析处理及疑似劣化绝缘子识别工作，并将识别结果及处理过后的绝缘子串空间电场波形输出至所述高清显示屏及微型示波器上。
[0016]可选的，所述无人机本体的机身安装有两块智能飞行电池，机身前部安装有前视系统，包括前视红外感知系统及前视视觉系统，机身顶部安装有RTK模块和GPRS模块，机身内部安装有控制主板，机身下部安装有云台，机臂上安装有无刷电机和螺旋桨，螺旋桨固定于无刷电机的输出轴上，无刷电机通过电子调速器与控制主板相连接。
[0017]第二方面，本说明书实施例提供了一种基于无人机的劣化绝缘子检测方法，包括如下步骤：
[0018]使用无人机遥控器建立无人机由兴趣点H到兴趣点L的航线；所述兴趣点H为绝缘子串高压端所在位置，所述兴趣点L为绝缘子串低压端所在位置；
[0019]开启自动巡航功能，无人机开始自动巡航，当无人机飞行至出发点H时，机载端开始储存光学电场传感器测量得到的电场数据；
[0020]待无人机巡航至兴趣点L，停止储存光学传感器测量得到的电场数据，并将储存的电场数据通过无线传输模块发送至地面端的电场数据接收模块；
[0021]地面端根据接收到的绝缘子串空间电场数据进行疑似劣化绝缘子的识别，并将结果显示在高清显示屏及微型示波器上。
[0022]可选的，所述地面端根据接收到的数据进行劣化绝缘子识别的方法包括：
[0023]无人机完成一次绝缘子串巡航检测任务后，点击接收电场信号，机载端检测主板处理器将停止数据储存，同时将存储的空间电场数据发送给地面端；
[0024]输入绝缘子片数，点击生成曲线，所存储的数据将按照绝缘子串片数均匀分布生成绝缘子串空间电场曲线；
[0025]点击零值检测，疑似劣化绝缘子下面的数据框会出现识别结果，即从高压端开始的第几片为疑似劣化绝缘子。
[0026]可选的，所述使用无人机遥控器建立无人机由兴趣点H到兴趣点L的航线，具体包括：
[0027]利用无人机遥控器遥控无人机至绝缘子串高压端；
[0028]调整无人机姿态，保证无人机正视于绝缘子串轴心，碳纤维伸缩杆正对绝缘子串中轴；
[0029]使用激光测距仪测量无人机机身至绝缘子串的距离，将此距离减去碳纤维伸缩杆的距离即为光学电场传感器距绝缘子串的第一相对距离；
[0030]判断第一相对距离是否满足该电压等级下有效检测距离的要求，若不满足，继续调整无人机相对绝缘子串的位置，直至相对距离满足要求；
[0031]利用无人机的RTK功能，获得此刻无人机的位置坐标，记为兴趣点H；
[0032]利用无人机遥控器遥控无人机至绝缘子串低压端；
[0033]调整无人机姿态，保证无人机正视于绝缘子串轴心，碳纤维伸缩杆正对绝缘子串中轴；
[0034]使用激光测距仪测量无人机机身至绝缘子串的距离，将此距离减去碳纤维伸缩杆的距离即为光学电场传感器距绝缘子串的第二相对距离；
[0035]判断第二相对距离是否满足该电压等级下有效检测距离的要求，若不满足，继续调整无人机相对绝缘子串的位置，直至相对距离满足要求；
[0036]利用无人机的RTK功能，获得此刻无人机的位置坐标，记为兴趣点L。
[0037]本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0038]本专利技术提供的基于无人机的劣化绝缘子检测系统及方法，对架空线路绝缘子串实现非接触式带电检测，能够准确判别绝缘子串中存在的劣化绝缘子，及时发现故障，避免故障对电网造成较大危害。
[0039]本专利技术运用在架空线路的日常巡检工作中，可使得输电线路相关运检人员在不停电的情况下开展基于无人机的劣化绝缘子检测工作，操作简便，安全高效，免去人工登塔，可以有效保障电力系统的安全稳定运行。
附图说明
[0040]此处所说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的劣化绝缘子检测系统，其特征在于，包括：无人机本体；机载端，连接在所述无人机本体上，所述机载端设置有碳纤维伸缩杆，所述碳纤维伸缩杆前端设置有光学电场传感器，用于探测绝缘子串周围空间电场信息；地面端，与机载端之间通过无线通讯装置传递数据，用于对所述机载端采集数据进行处理与展示。2.根据权利要求1所述的基于无人机的劣化绝缘子检测系统，其特征在于，所述机载端还设置：激光测距仪、可见光镜头、可扩展云台设备、数据转换模块和无线通讯模块，所述可见光镜头和激光测距仪安装在无线传输模块前部，所述激光测距仪、可见光镜头、数据转换模块与无线通讯模块电性连接；数据转换模块，与所述光学电场传感器电性连接，将所述光学电场传感器的光信号转化为与输入光功率幅值成正比的电压信号。3.根据权利要求2所述的基于无人机的劣化绝缘子检测系统，其特征在于，所述激光测距仪、可见光镜头、数据转换模块、无线通讯模块由无人机本体的控制主板供电。4.根据权利要求2所述的基于无人机的劣化绝缘子检测系统，其特征在于，所述机载端还设置：可扩展云台设备，可根据后续检测工作的需要加装红外/紫外相机配合相关检测工作。5.根据权利要求2所述的基于无人机的劣化绝缘子检测系统，其特征在于，所述数据转换模块包括：电源适配器、光源驱动线路、保偏隔离器、起偏分束器和检测器，所述电场数据传输模块尺寸为100*150*30mm。6.根据权利要求2所述的基于无人机的劣化绝缘子检测系统，其特征在于，所述地面端包括电场数据接收模块、无人机飞行遥控器和高清显示屏及微型示波器；所述电场数据接收模块在接收到所述机载端的无线通讯模块发送来的绝缘子串空间电场信息后，通过内置滤波放大电路对工频电场信号进行处理，滤除干扰后，地面端的处理器对得到的模拟电压信号进行进一步分析处理及疑似劣化绝缘子识别工作，并将识别结果及处理过后的绝缘子串空间电场波形输出至所述高清显示屏及微型示波器上。7.根据权利要求1所述的基于无人机的劣化绝缘子检测系统，其特征在于，所述无人机本体的机身安装有两块智能飞行电池，机身前部安装有前视系统，包括前视红外感知系统及前视视觉系统，机身顶部安装有RTK模块和GPRS模块，机身内部安装有控制主板，机身下部安装有云台，机臂上安装有无刷电机和螺旋桨，螺旋桨固定于无刷电机的输出轴上，无刷电机通过电子调速器与控制主板相连接。8.一种基于无人机的劣化绝缘子检测方法，应用于权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾俊，季昆玉，戴永东，蒋中军，翁蓓蓓，王茂飞，毛锋，张静，鞠玲，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：