本發(fā)明涉及一種電力設(shè)備局部放電紫外檢測裝置，具體涉及一種非接觸在線的微波測距補(bǔ)償光子數(shù)的電力設(shè)備局放紫外檢測裝置。

背景技術(shù)：

日盲紫外成像采用“光子數(shù)”作為放電量化參數(shù)可以用來判斷電力設(shè)備表面放電情況，因其具有探測距離遠(yuǎn)、非接觸、放電位置定位精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)，近年來已在高壓電力設(shè)備表面放電檢測中得到較廣泛的應(yīng)用。大量實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場檢測結(jié)果表明紫外成像檢測到的光子數(shù)與檢測距離有關(guān)，即在相同的放電強(qiáng)度下，距離越遠(yuǎn)檢測到的光子數(shù)越小。如圖1，采用紫外成像裝置對放電設(shè)備a進(jìn)行放電檢測，檢測點(diǎn)與a間距離為4m時(shí)輸出檢測結(jié)果為a，而當(dāng)檢測距離為8m時(shí)檢測結(jié)果為b(a＜b)。這就導(dǎo)致檢測結(jié)果不具備可對比性，紫外成像檢測的具體光子數(shù)閾值也將難以確定。為此，就有必要獲取被測點(diǎn)與檢測點(diǎn)之間的距離，并將光子數(shù)等效到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)距離下，消除距離因素對檢測結(jié)果的影響。

微波測距是一種非接觸式的能夠測量兩點(diǎn)間相對距離的方法，它經(jīng)由天線發(fā)射微波，遇到待測目標(biāo)后，微波被反射并由接收天線接收，然后通過一定的信號處理方法進(jìn)行求解，得出待測距離。這種測量技術(shù)可以測量幾個(gè)毫米到上千米的距離；測量精度有的已達(dá)到毫米量級；測量速度可以達(dá)到微秒量級。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，微波測距可以很好的應(yīng)用于實(shí)時(shí)測量紫外放電檢測點(diǎn)與被測點(diǎn)之間的距離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要提供一種基于微波測距光子數(shù)補(bǔ)償?shù)淖贤鈾z測裝置，該裝置不僅能解決實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)問題，而且針對紫外成像儀檢測過程中，光子數(shù)隨紫外成像儀與待測點(diǎn)之間距離不同而不同這一問題，采用微波測距技術(shù)在線獲取被測物體到紫外成像儀的距離，根據(jù)在線測量的結(jié)果將成像儀測得的光子數(shù)等效到統(tǒng)一的距離下，使得不同檢測距離下檢測到的光子數(shù)值具備可對比性，提高了電力設(shè)備局部放電紫外檢測的準(zhǔn)確度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于微波測距補(bǔ)償光子數(shù)的紫外檢測裝置，包括cpu、水平方向步進(jìn)電機(jī)和垂直方向步進(jìn)電機(jī)、紫外成像檢測單元、微波測距模塊、無線通信接口、校準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊、控制系統(tǒng)與校準(zhǔn)模塊、系統(tǒng)定位接口電路和云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)，所述云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)上面分別裝有用于水平方向和垂直方向調(diào)整的水平方向步進(jìn)電機(jī)和垂直方向步進(jìn)電機(jī)、紫外成像檢測單元、微波測距模塊、兩個(gè)激光指示器，所述云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)通過兩個(gè)激光指示器分別與控制系統(tǒng)與校準(zhǔn)模塊連接，用于在可見激光的指示下，通過控制系統(tǒng)與校準(zhǔn)模塊控制水平電機(jī)驅(qū)動器和垂直電機(jī)驅(qū)動器分別驅(qū)動水平方向步進(jìn)電機(jī)和垂直方向步進(jìn)電機(jī)對被測點(diǎn)進(jìn)行空間定位，并將被測點(diǎn)的空間位置存儲到校準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊中；所述校準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊、控制系統(tǒng)與校準(zhǔn)模塊、系統(tǒng)定位接口電路和微波測距模塊分別與cpu連接，用于系統(tǒng)定位接口電路根據(jù)被測點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)進(jìn)行定位搜索，并根據(jù)微波測距模塊測得被測點(diǎn)到紫外成像儀的距離值，將測得的光子數(shù)修正到統(tǒng)一的距離下，消除檢測距離帶來的誤差，紫外成像檢測單元將測得的光子數(shù)值信號傳送到cpu，cpu再通過無線通信接口模塊傳送到上位機(jī)。

所述云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)包括定位軸承、滾動軸承、環(huán)形墊片、上、下底座,、側(cè)板、支撐架、緊固板、緊固卡，所述上、下底座,之間從下至上依此連接定位軸承、滾動軸承、環(huán)形墊片，上底座上面裝有水平方向步進(jìn)電機(jī)，通過水平方向步進(jìn)電機(jī)控制上底座在水平方向上轉(zhuǎn)動，上底座上面兩側(cè)分別固定連接側(cè)板，側(cè)板上端一內(nèi)側(cè)面上固定連接垂直方向步進(jìn)電機(jī)，側(cè)板上面兩端分別連接支撐架，支撐架一端與垂直方向步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接，由垂直方向步進(jìn)電機(jī)控制支撐架在垂直方向上轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)支撐架在空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動，支撐架上面通過緊固板固定連接紫外成像檢測單元的紫外成像儀，旁邊裝有微波測距模塊，紫外成像儀上面用緊固卡固定連接激光指示器，微波測距儀上面用緊固卡固定連接激光指示器。

所述水平方向步進(jìn)電機(jī)和垂直方向步進(jìn)電機(jī)的步距角為7.5°，減速比為1/120，并裝有1/4細(xì)分驅(qū)動器。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用非接觸式電力設(shè)備表面放電在線檢測，并采用由步進(jìn)電機(jī)控制的云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)，保證了操作的安全性與便捷性；采用減速比與細(xì)分驅(qū)動技術(shù)相結(jié)合的步進(jìn)電機(jī)、微波測距技術(shù)，提高精度的同時(shí)縮短了測量時(shí)間；將紫外放電檢測技術(shù)與精確定位技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備局部放電的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。

附圖說明

圖1是電力設(shè)備放電檢測二維示意圖；

圖2是基于微波測距修正的電力設(shè)備紫外局部放電檢測裝置的控制結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)立體示意圖；

圖4是云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)分解示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明的基于微波測距光子數(shù)補(bǔ)償?shù)淖贤鈾z測裝置，包括cpu、水平方向和垂直方向步進(jìn)電機(jī)、紫外成像檢測單元、微波測距模塊、無線通信接口、校準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊、控制系統(tǒng)與校準(zhǔn)模塊、系統(tǒng)定位接口電路，云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)等。

云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)上面裝有水平方向步進(jìn)電機(jī)8和垂直方向的步進(jìn)電機(jī)9、紫外成像檢測單元10、微波測距模塊14、激光指示器a12、激光指示器b16，云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)通過激光指示器a、b12，16分別與控制系統(tǒng)與校準(zhǔn)模塊連接，其中激光指示器a12指示紫外成像中心點(diǎn)c，激光指示器b16指示微波發(fā)射器發(fā)射波面中心d(見圖1)，在可見激光的指示下通過控制系統(tǒng)與校準(zhǔn)模塊控制電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，調(diào)整紫外成像儀與微波測距儀的角度，使得設(shè)備表面可見激光點(diǎn)間距離盡可能小，此時(shí)近似任務(wù)可認(rèn)為微波測距結(jié)果即為檢測點(diǎn)到紫外成像儀的距離；校準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊、控制系統(tǒng)與校準(zhǔn)模塊、系統(tǒng)定位接口電路和微波測距模塊分別與cpu連接，用于系統(tǒng)定位接口電路根據(jù)被測點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)進(jìn)行定位搜索，并根據(jù)微波測距模塊測得被測點(diǎn)到紫外成像儀的距離值，將測得的光子數(shù)值修正到統(tǒng)一距離，消除檢測距離的不同對檢測結(jié)果造成的影響，紫外成像檢測單元將測得的光子數(shù)值信號通過rs-232通信方式傳送到cpu，cpu再通過無線通信接口模塊傳送到上位機(jī)。

如圖2、3所示，云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)包括定位軸承2、滾動軸承3、環(huán)形墊片4、上下底座5,1、側(cè)板6、支撐架7、緊固板11、緊固卡13，上下底座5,1之間從下至上依此連接定位軸承2、滾動軸承3、環(huán)形墊片4，上底座5上面裝有水平方向步進(jìn)電機(jī)8，水平方向步進(jìn)電機(jī)8通過步進(jìn)電機(jī)緊固件15與環(huán)形墊片4和上底座5固定連接，上底座5上面兩側(cè)分別固定連接側(cè)板6，側(cè)板6上端一內(nèi)側(cè)面上固定連接垂直方向步進(jìn)電機(jī)9，側(cè)板6上面兩端分別連接支撐架7，支撐架7一端與垂直方向步進(jìn)電機(jī)9的轉(zhuǎn)軸連接，支撐架7上面通過緊固板11固定連接紫外成像檢測單元的紫外成像儀10，旁邊裝有微波測距模塊14，紫外成像儀10上面用緊固卡13固定連接激光指示器12。

由于滾動軸承3的滑動作用，上底座5上的步進(jìn)電機(jī)8可控制上底座5在水平方向上轉(zhuǎn)動、側(cè)板6上的步進(jìn)電機(jī)9控制裝有紫外成像儀10的支撐架7在垂直方向上轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)支撐架7在空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動，將紫外成像儀10、激光指示器12、微波測距模塊14安裝在支撐架7上，即可實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)對電力設(shè)備表面進(jìn)行放電檢測。水平方向和垂直方向的步進(jìn)電機(jī)8,9為步距角7.5°的步進(jìn)電機(jī)，減速比1/120，并裝有1/4細(xì)分驅(qū)動器。

本發(fā)明的具體實(shí)施：首先搭建云臺機(jī)械結(jié)構(gòu)，在可見激光的指示下，通過校準(zhǔn)板控制水平電機(jī)驅(qū)動器和垂直電機(jī)驅(qū)動器對被測點(diǎn)進(jìn)行空間定位，把被測點(diǎn)的空間位置存儲到校準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊中，cpu控制系統(tǒng)定位接口電路根據(jù)這些點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)行一周的定位搜索，在搜索過程中，運(yùn)用精確的定位技術(shù)準(zhǔn)確定位，根據(jù)微波測距技術(shù)測得被測點(diǎn)到紫外成像儀的距離，根據(jù)距離的遠(yuǎn)近，將測得的光子數(shù)值等效到統(tǒng)一距離下，搜索完成后紫外成像檢測單元將光子數(shù)值通過rs-232通信方式傳送到cpu，cpu再通過無線通信接口模塊傳送到上位機(jī)，過程結(jié)束后，可通過控制系統(tǒng)與校準(zhǔn)模塊對系統(tǒng)進(jìn)行定位校準(zhǔn)。

本發(fā)明在步進(jìn)電機(jī)的選擇時(shí)，選用帶減速比的步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)用細(xì)分驅(qū)動技術(shù)，提高測量精度，在本發(fā)明中，采用步距角為7.5°得步進(jìn)電機(jī)，減速比1/120，并采用1/4細(xì)分驅(qū)動器，則精度可達(dá)0.015°，若測8m遠(yuǎn)處的待測物體，每給一個(gè)脈沖，成像儀旋轉(zhuǎn)2mm的弧度，定位精準(zhǔn)，誤差小；采用微波測距技術(shù)獲得被測物體到紫外成像儀的距離，根據(jù)在線測量結(jié)果，將成像儀測得的光子數(shù)值等效到統(tǒng)一距離，消除檢測距離帶來的影響，提高放電檢測的準(zhǔn)確度；本發(fā)明不同距離下的等效公式為：

gd0＝gd1(d1/d0)^1.222(1)

其中，d1為檢測距離，gd1為在距離d1下檢測到的光子數(shù)，d0為光子數(shù)統(tǒng)一等效觀測距離，gd0為檢測結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)距離d0下的等效光子數(shù)(王勝輝，馮宏恩，律方成，電暈放電紫外成像檢測光子數(shù)的距離修正，高電壓技術(shù)，1(41):194-201，2015)。

本發(fā)明能夠?qū)Ψ植荚诳臻g各個(gè)位置的待測點(diǎn)進(jìn)行非接觸紫外光子數(shù)在線檢測，精確度高，測量速度快，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，將紫外成像技術(shù)與微波測距技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備局部放電實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。