一種復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)及老化評(píng)估裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于液滴放電紫外光學(xué)特征的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)及老化評(píng)估裝置，在保證輸變電設(shè)備安全運(yùn)行前提下有效獲取復(fù)合絕緣子表面液滴放電的紫外光學(xué)特征，用以反映復(fù)合絕緣子表面液滴存在的狀態(tài)、分布以及復(fù)合絕緣子的老化狀況，并提供相應(yīng)的老化評(píng)估判據(jù)，能夠?qū)?dǎo)致外絕緣閃絡(luò)事故的憎水性下降因素進(jìn)行早期檢測(cè)和診斷，提高復(fù)合絕緣子表面憎水性檢測(cè)的分辨度與準(zhǔn)確度，有效保障了電力系統(tǒng)供配電的連續(xù)性和可靠性。
【專利說(shuō)明】一種復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)及老化評(píng)估裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備外絕緣的檢測(cè)裝置，特別是一種基于液滴放電紫外光學(xué)特征的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)及老化評(píng)估裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合絕緣子以其優(yōu)越的電氣性能及較高的經(jīng)濟(jì)效益，在電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備中得到了日益廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也成為影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。與傳統(tǒng)的陶瓷絕緣子相比，運(yùn)行中的復(fù)合絕緣子普遍表現(xiàn)出了不同程度的老化現(xiàn)象，導(dǎo)致憎水性下降而影響絕緣性能。因此，開(kāi)展復(fù)合絕緣子的憎水性檢測(cè)與老化評(píng)估，是保障電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備外絕緣可靠性以及提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要途徑之一。
[0003]當(dāng)前，在復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)與老化評(píng)估方面，國(guó)內(nèi)外主要采用如下方法:
[0004](I)靜態(tài)接觸角法
[0005]靜態(tài)接觸角法采用微量進(jìn)樣器將液滴置于絕緣子表面，通過(guò)測(cè)量液滴邊沿與絕緣子表面之間形成的接觸角來(lái)表征憎水性，雖然具有較高的測(cè)量精度，但是需要嚴(yán)格的測(cè)試環(huán)境，并且忽略了與實(shí)際運(yùn)行復(fù)合絕緣子密切相關(guān)的表面液滴動(dòng)態(tài)變化，無(wú)法有效反映復(fù)合絕緣子的運(yùn)行狀況。
[0006](2)噴水分級(jí)法
[0007]噴水分級(jí)法由瑞典輸配電研究所(STRI)提出，通過(guò)觀察噴灑水滴在絕緣子表面的分布情況，對(duì)比分級(jí)判據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)圖片，采用HC等級(jí)表征絕緣子憎水性。該方法操作簡(jiǎn)捷直觀，但對(duì)憎水性分級(jí)較為粗糙，并且等級(jí)劃分主要依靠操作人員肉眼評(píng)判，精確度較差。
[0008](3)泄漏電流法
[0009]泄漏電流貫穿于絕緣子運(yùn)行始終，雖然能夠反映絕緣子表面動(dòng)態(tài)特征，并且便于實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，但是由于在不同環(huán)境運(yùn)行下不同類型絕緣子的泄漏電流時(shí)域變化存在較大的隨機(jī)性和分散性，目前缺乏統(tǒng)一的定義方法和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。
[0010]綜上所述，由于復(fù)合絕緣子材料結(jié)構(gòu)及其影響因素的復(fù)雜性，對(duì)于復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)與老化評(píng)估尚處于發(fā)展與完善階段，所采用的靜態(tài)接觸角、HC等級(jí)和泄漏電流等方法在不同程度上均存在著缺點(diǎn)與不足。因此，本發(fā)明能夠在保證輸變電設(shè)備安全運(yùn)行前提下，有效獲取復(fù)合絕緣子表面液滴放電的紫外光學(xué)特征，用以反映復(fù)合絕緣子表面液滴存在的狀態(tài)、分布以及復(fù)合絕緣子的老化狀況，并提供相應(yīng)的老化評(píng)估判據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于液滴放電紫外光學(xué)特征的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)及老化評(píng)估裝置，在保證輸變電設(shè)備安全運(yùn)行前提下有效獲取復(fù)合絕緣子表面液滴放電的紫外光學(xué)特征，用以反映復(fù)合絕緣子表面液滴存在的狀態(tài)、分布以及復(fù)合絕緣子的老化狀況，并提供相應(yīng)的老化評(píng)估判據(jù)，能夠?qū)?dǎo)致外絕緣閃絡(luò)事故的憎水性下降因素進(jìn)行早期檢測(cè)和診斷，提高復(fù)合絕緣子表面憎水性檢測(cè)的分辨度與準(zhǔn)確度，有效保障了電力系統(tǒng)供配電的連續(xù)性和可靠性。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種基于液滴放電紫外光學(xué)特征的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)及老化評(píng)估裝置是由勻速升壓與保護(hù)控制單元、微升液體自動(dòng)滴落單元、日盲型紫外成像的放電光學(xué)檢測(cè)單元和紫外圖像的特征提取與老化評(píng)估單元構(gòu)成。
[0013]1、勻速升壓與保護(hù)控制單元是由交流高壓供電電源、連接電源與檢測(cè)電極的高壓接頭、絕緣操作桿、嵌入絕緣桿內(nèi)的銅排接地線等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)試樣以約lkV/s的速率勻速施加高壓，直至發(fā)生沿面放電與閃絡(luò)，然后能夠迅速降低電壓至歸零；其中，lkV/s的升壓速率能夠縮短檢測(cè)所需時(shí)間以達(dá)到檢測(cè)所需電壓的同時(shí)保證電極間試樣表面電場(chǎng)勻速增強(qiáng)而不發(fā)生局部放電、當(dāng)試樣表面發(fā)生沿面放電與閃絡(luò)后，迅速降低電壓至歸零； [0014]2、微升液體自動(dòng)滴落單元主要包括溶液儲(chǔ)存容器、微型水泵、微升計(jì)、液位傳感器、抽水控制閥和滴水控制閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)試樣表面放置大小、位置與污穢度可控的檢測(cè)液滴；具體的，所述的微升液體自動(dòng)滴落單元，其溶液儲(chǔ)存容器通過(guò)管線與微型水泵連接，微型水泵通過(guò)管線與微升計(jì)連接，微升計(jì)通過(guò)管線與下方設(shè)置的滴水口連接，在微型水泵與微升計(jì)的連接管線線路上設(shè)置抽水控制閥，在微升計(jì)與滴水口的連接管線線路上設(shè)置滴水控制閥，在微升計(jì)內(nèi)設(shè)置液位傳感器；液位傳感器與控制器的信號(hào)輸入端連接，微型水泵、抽水控制閥和滴水控制閥與控制器的信號(hào)輸出端連接；
[0015]3、日盲型紫外成像的放電光學(xué)檢測(cè)單元是由日盲型紫外成像探頭、采樣電路、保護(hù)電路等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)勻速升壓過(guò)程中檢測(cè)試樣表面放電與閃絡(luò)現(xiàn)象的紫外成像檢測(cè)與存儲(chǔ)；具體的，所述的檢測(cè)單元，其具有放置待檢測(cè)試樣的環(huán)氧絕緣支架，支架上設(shè)置可調(diào)半圓形不銹鋼高壓電極和可調(diào)平板形不銹鋼地電極，所述可調(diào)半圓形不銹鋼高壓電極和可調(diào)平板形不銹鋼地電極通過(guò)機(jī)械螺旋裝置將待檢測(cè)試樣固定在支架上并壓緊，在交流高壓供電電源與可調(diào)半圓形不銹鋼高壓電極之間設(shè)置IOOkQ保護(hù)電阻，所述的日盲型紫外成像探頭設(shè)置在環(huán)氧絕緣支架下方，并與PC機(jī)連接以將成像輸入至PC機(jī)；
[0016]4、紫外圖像的特征提取與老化評(píng)估單元是將獲取的閃絡(luò)紫外圖像在時(shí)間軸上進(jìn)行分割、轉(zhuǎn)換與數(shù)字化，經(jīng)過(guò)降維、消噪處理后，通過(guò)計(jì)算閃絡(luò)時(shí)刻下放電紫外圖像的灰度直方圖與熵值，判斷復(fù)合絕緣子表面的老化程度，為復(fù)合絕緣子運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估和老化判斷提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)，具體算法如下:
[0017]首先，將獲取的放電紫外圖像轉(zhuǎn)換成三維數(shù)字矩陣的形式存儲(chǔ)，進(jìn)而通過(guò)降維得到紫外圖像的一維灰度圖，矩陣中的灰度值在O到255之間以表征放電的紫外輻射強(qiáng)度，其中O表示未發(fā)生放電和檢測(cè)背景，255表示放電輻射的紫外強(qiáng)度最大，放電最為強(qiáng)烈。
[0018]其次，采用公式(I)計(jì)算灰度級(jí)放電紫外圖像中具有每種灰度級(jí)象素的個(gè)數(shù)，獲取紫外灰度直方圖，反映圖像中每種灰度出現(xiàn)的頻率，并且初步評(píng)斷放電特征與老化特性:直方圖傾向于灰度級(jí)高的一側(cè)，表明出現(xiàn)了強(qiáng)烈放電，老化較為嚴(yán)重；低對(duì)比度圖像的直方圖窄而且集中于灰度級(jí)的中部，表明放電強(qiáng)度相對(duì)較小且特征較為一致，憎水性較好。
[0019]AN=ΣiΣjIij
[0020]其中，An為某一灰度值的統(tǒng)計(jì)量，當(dāng)?shù)趇行第j列的像素點(diǎn)灰度值為η時(shí)，Iij的值為I ;當(dāng)?shù)趇行第j列的像素點(diǎn)灰度值不為η時(shí)，Iij的值為O。
[0021]最后，通過(guò)對(duì)放電紫外圖像的灰度直方圖進(jìn)行特征統(tǒng)計(jì)，獲取離散液滴作用下絕緣子沿面放電特征，進(jìn)而建立放電紫外光學(xué)特征參量與復(fù)合絕緣子憎水性變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)老化特性進(jìn)行定量評(píng)估。
[0022]I)采用公式(2)計(jì)算灰度直方圖的灰度值總和，能夠反映出放電強(qiáng)度，灰度值總和越大反映放電強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的電弧發(fā)光越劇烈，老化程度越嚴(yán)重。
[0023]S= Σ I(i, j)(2)
[0024]其中，S為灰度值總和，I (i, j)為第i行第j列的像素點(diǎn)灰度值。
[0025]2)采用公式(3)計(jì)算灰度直方圖的熵，能夠反映放電圖像的細(xì)節(jié)變化，熵值越高表明放電越復(fù)雜，老化程度加劇。
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種基于液滴放電紫外光學(xué)特征的復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)及老化評(píng)估裝置，其主要是由勻速升壓與保護(hù)控制單元、微升液體自動(dòng)滴落單元、日盲型紫外成像的放電光學(xué)檢測(cè)單元和紫外圖像的特征提取與老化評(píng)估單元構(gòu)成，其特征在于: 所述的勻速升壓與保護(hù)控制單元是由交流高壓供電電源、連接電源與檢測(cè)電極的高壓接頭、絕緣操作桿、嵌入絕緣桿內(nèi)的銅排接地線等構(gòu)成，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)試樣以約lkv/s的速率勻速施加高壓，直至發(fā)生沿面放電與閃絡(luò)，然后能夠迅速降低電壓至歸零； 所述的微升液體自動(dòng)滴落單元主要包括溶液儲(chǔ)存容器、微型水泵、微升計(jì)、液位傳感器、抽水控制閥和滴水控制閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)試樣表面放置大小、位置與污穢度可控的檢測(cè)液滴； 所述的日盲型紫外成像的放電光學(xué)檢測(cè)單元是由日盲型紫外成像探頭、采樣電路、保護(hù)電路等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)勻速升壓過(guò)程中檢測(cè)試樣表面放電與閃絡(luò)現(xiàn)象的紫外成像檢測(cè)與存儲(chǔ)； 所述的紫外圖像的特征提取與老化評(píng)估單元能夠?qū)@取的閃絡(luò)紫外圖像在時(shí)間軸上進(jìn)行分割、轉(zhuǎn)換與數(shù)字化，經(jīng)過(guò)降維、消噪處理后，通過(guò)計(jì)算閃絡(luò)時(shí)刻下放電紫外圖像的灰度直方圖與熵值，判斷復(fù)合絕緣子表面的老化程度，為復(fù)合絕緣子運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估和老化判斷提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:進(jìn)一步包括系統(tǒng)顯示單元，所述系統(tǒng)顯示單元主要包括閃絡(luò)紫外圖像顯示界面、灰度直方圖分布界面、以及基于放電紫外圖像熵值的老化評(píng)估分析界面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的微升液體自動(dòng)滴落單元，其溶液儲(chǔ)存容器通過(guò)管線與微型水泵連接，微型水泵通過(guò)管線與微升計(jì)連接，微升計(jì)通過(guò)管線與下方設(shè)置的滴水口連接，在微型水泵與微升計(jì)的連接管線線路上設(shè)置抽水控制閥，在微升計(jì)與滴水口的連接管線線路上設(shè)置滴水控制閥，在微升計(jì)內(nèi)設(shè)置液位傳感器；液位傳感器與控制器的信號(hào)輸入端連接，微型水泵、抽水控制閥和滴水控制閥與控制器的信號(hào)輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的檢測(cè)單元，其具有放置待檢測(cè)試樣的環(huán)氧絕緣支架，支架上設(shè)置可調(diào)半圓形不銹鋼高壓電極和可調(diào)平板形不銹鋼地電極，所述可調(diào)半圓形不銹鋼高壓電極和可調(diào)平板形不銹鋼地電極通過(guò)機(jī)械螺旋裝置將待檢測(cè)試樣固定在支架上并壓緊，在交流高壓供電電源與可調(diào)半圓形不銹鋼高壓電極之間設(shè)置IOOk Ω保護(hù)電阻，所述的日盲型紫外成像探頭設(shè)置在環(huán)氧絕緣支架下方，并與PC機(jī)連接以將成像輸入至PC機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01N13/00GK103941120SQ201410127830
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】張奇, 劉勇, 冀慧強(qiáng), 趙北濤, 孫云東, 張昕, 梁曉虎, 靳忠, 杜志敏, 劉美靜, 鄧連波, 田成鳳, 石偉 申請(qǐng)人:張奇