本發(fā)明專利涉及一種激光測距補償紫外局放光子數(shù)的檢測裝置，具體是將紫外成像儀和激光測距模塊相結(jié)合，將紫外成像儀檢測的光子數(shù)等效到統(tǒng)一觀測距離下，使所檢測到的光子數(shù)具有可比性。

背景技術(shù)：

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大、電力負荷對電網(wǎng)穩(wěn)定運行要求的不斷提高，電力設(shè)備在某些情況下隨著絕緣性能的降低、出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷，或表面局部放電現(xiàn)象。電暈和表面局部放電過程中，電暈和放電部位將產(chǎn)生輻射紫外線。近幾年來，日盲紫外成像儀，因其探測距離遠、非接觸、放點位置定位準(zhǔn)確等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。目前，光子數(shù)是紫外成像技術(shù)用來評估運行設(shè)備的絕緣狀況和及時發(fā)現(xiàn)絕緣設(shè)備的缺陷的重要參數(shù)。同時光子數(shù)也會受到灰塵、水氣、紫外光的傳播衰減、距離、觀測角度等因素的影響。在實際的檢測過程中，灰塵、水氣、紫外光的衰減都可以避免，還有觀測角度可以控制在可控的范圍內(nèi)。但是檢測的距離會因為放電處的不同而發(fā)生變化，也導(dǎo)致了所檢測的光子數(shù)不具有可比性。因此研究光子數(shù)與檢測距離之間的關(guān)系，并且將光子數(shù)等效到某一統(tǒng)一的觀測距離下具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對目前紫外成像儀在不同距離下檢測的光子數(shù)不具有可對比性問題，提出了一種基于激光測距補償局放光子數(shù)的檢測裝置，該裝置中紫外成像儀可以直接對放電處的光子數(shù)進行檢測，同時裝置中激光測距模塊可以測量放電處到紫外成像儀之間的距離，從而能夠及時得到等效到統(tǒng)一觀測距離下的光子數(shù)。同時，激光測距模塊具有準(zhǔn)確、方便、精度快、速度快等優(yōu)點，易于和紫外成像儀進行組合檢測，可以有效解決現(xiàn)有紫外成像儀光子數(shù)檢測和實時監(jiān)測的問題，提高了電力設(shè)備局部放電紫外檢測的準(zhǔn)確度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于激光測距補償紫外局放光子數(shù)的檢測裝置，包括cpu、云臺、紫外成像儀、激光測距模塊、無線通信模塊、標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊、控制系統(tǒng)，所述云臺包括水平和垂直方向步進電機，云臺上安裝有用于檢測光子數(shù)的紫外成像儀和激光測距模塊，所述云臺通過cpu以及無線通信模塊接收上位指令信號后，輸出控制信號給水平和垂直方向步進電機控制云臺使得放電處在激光測距模塊和紫外成像儀的范圍內(nèi)，并將被測位置作為標(biāo)準(zhǔn)等效觀測距離存儲于標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊；所述標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊、控制系統(tǒng)、激光測距模塊分別與cpu連接，并根據(jù)激光測距模塊測得放電處到紫外成像儀的距離值，將紫外成像儀檢測的光子數(shù)等效到統(tǒng)一觀測距離，使得不同距離下檢測的光子數(shù)具有可對比性。

所述激光測距模塊和紫外成像儀上下貼合在云臺殼體中間位置，并靠近使放電處到紫外成像儀的距離等于到激光測距模塊的距離。

所述激光測距模塊測得的距離、紫外成像儀檢測的光子數(shù)分別通過cpu和無線通訊模塊發(fā)送至上位機，將測量值代入不同距離下光子的等效公式：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)一的標(biāo)準(zhǔn)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)，得到統(tǒng)一檢測距離下的光子數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明解決了傳統(tǒng)電力設(shè)備檢測放電光子數(shù)在不同距離下沒有可比性的問題。利用激光測距補償紫外局放光子數(shù)的檢測裝置，用激光測距模塊測出的其到放電處的距離，該距離近似等于紫外成像儀到放電處的距離，從而能夠根據(jù)所測距離等效到統(tǒng)一觀測距離下，便于得到更為準(zhǔn)確的光子數(shù)。同時，激光測距模塊具有準(zhǔn)確、方便、精度快、速度快等優(yōu)點，易于和紫外成像儀進行組合檢測，可以實現(xiàn)電力設(shè)備紫外局放實時在線監(jiān)測。

附圖說明

圖1為基于激光測距補償紫外局放檢測光子數(shù)的檢測裝置結(jié)構(gòu)立體示意圖；

圖2為基于激光測距補償紫外局放檢測光子數(shù)的檢測裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為基于激光測距補償紫外局放檢測光子數(shù)的檢測裝置工作流程圖；

圖4為激光測距儀的距離校正圖；

圖5為基于激光測距補償紫外局放檢測光子數(shù)的具體實施例立體結(jié)構(gòu)圖；

圖6為基于激光測距補償紫外局放檢測光子數(shù)的二維平面圖；

圖7為放電處的紫外成像拍攝圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1，2所示，一種基于激光測距補償紫外局放光子數(shù)的檢測裝置，包括cpu、云臺6、紫外成像儀1、激光測距模塊3、無線通信模塊、標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊2、控制系統(tǒng)。

云臺6安裝在固定底座7上，云臺6包括水平和垂直方向步進電機5，云臺6上安裝有用于檢測光子數(shù)的紫外成像儀1和激光測距模塊3，以及設(shè)有散熱口4。云臺6通過cpu以及無線通信模塊接收上位指令信號后，輸出控制信號給水平和垂直方向步進電機5控制云臺6使得放電處9在激光測距模塊3和紫外成像儀1的范圍內(nèi)，并將被測位置作為標(biāo)準(zhǔn)等效觀測距離存儲于標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊2；標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存儲模塊2、控制系統(tǒng)、激光測距模塊3分別與cpu連接，并根據(jù)激光測距模塊3測得放電處到紫外成像儀1的距離值，將紫外成像儀1檢測的光子數(shù)等效到統(tǒng)一觀測距離，使得不同距離下檢測的光子數(shù)具有可對比性。

將紫外成像儀和激光測距模塊安裝在云臺上面，其立體結(jié)構(gòu)圖如1所示，為紫外成像儀1，其型號為zf-32型紫外成像儀，最小紫外光靈敏度3×10^-18watt/cm²，視頻分辨率為722×560，視場(h×v)為5°×3.75°，增益控制為可調(diào)，幀頻為25幀/s，可見光變焦為432倍放大，×36光學(xué)，×12數(shù)字，對焦距離是3米到無窮遠，可探測最低照度是0.1lus。3為激光測距儀，型號為glm40h，測距范圍是1-40m，物鏡倍數(shù)為6倍，測距精度為±1mm，外形大小為105×41×24mm。紫外成像儀1和激光測距模塊3上下緊密貼合安裝在一個云臺內(nèi)，將激光測距模塊中的激光發(fā)射器部分靠近紫外成像儀，然后進行固定，通過調(diào)節(jié)云臺位置，讓發(fā)射的激光在這里進時集中成一條直且細的激光束，目的是讓其具有聚焦的作用，使測量點到放電處的距離近似等于紫外成像儀到放電處的距離。本激光測距模塊3采用單距離測量，當(dāng)收到上位機的start指令后，儀器開始激光測量，當(dāng)蜂鳴聲響起時，上位機收到stop指令，測量結(jié)束。距離數(shù)據(jù)存儲于寄存器ds中，再通過讀取函數(shù)提取寄存器中的值，獲得距離數(shù)據(jù)。由于紫外成像儀1和激光測距模塊3鏡頭間距很小，并且采用的是一體模式，所以用激光測距模塊3測出的測量點處到放電處的距離，該距離近似等于紫外成像儀1到放電處的距離，從而能夠根據(jù)所測距離及時得到統(tǒng)一觀測距離下的光子數(shù)，然后再將其通過無線通信模塊上傳到上位機。

如圖3所示，在具體檢測時，為保證檢測光子數(shù)的有效性，將本發(fā)明提出的基于激光測距補償紫外局放光子數(shù)的檢測裝置固定在3m外的檢測點上，設(shè)備增益設(shè)置為15％。如圖4所示，激光測距模塊3測量之前，首先在2m左右范圍利用金屬體8對其進行距離校正，激光束ab的距離為2.130m，實際激光測距模塊3離金屬體距離為2.13m，校正完成。如圖5為檢驗絕緣子表面電暈放電現(xiàn)象，由于激光測距模塊3、紫外成像儀1位置靠近且間距很小，所以放電處到紫外成像儀的距離與放電處到激光測距模塊的距離近似相同，即d1＝d2，并且距離參數(shù)通過激光測距軟件讀取函數(shù)從寄存器中獲取。圖6為檢測光子數(shù)的二維平面圖，通過上位機控制云臺6使得放電處9在激光測距模塊3和紫外成像儀1的范圍內(nèi)，通過激光測距模塊3測得的距離為d0＝3.001m(實際距離為3m)，光子數(shù)通過紫外圖像與可見光圖像通過控制系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)軟件進行合成獲取有效光子數(shù)量m為1500。如圖7所示為紫外圖像與可見光圖像合成圖譜，可得在15％增益下采集的放電處光子數(shù)量為1500。

由于觀測距離越遠，接收到來自灰塵、水氣等干擾信號的幾率也越大，因而在同一放電強度下，隨著距離的增加，紫外成像儀檢測到的有效光子數(shù)也逐漸減少。因此，為了將檢測到的光子數(shù)等效到統(tǒng)一觀測距離下，本發(fā)明設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)存儲模塊的標(biāo)準(zhǔn)觀測距離為6m，如圖6所示。

本發(fā)明中將檢測到的光子數(shù)值等效到標(biāo)準(zhǔn)觀測距離下，從而使檢測結(jié)果具有可對比性。本發(fā)明采用了冪函數(shù)修正方法(參考文獻：王勝輝，馮宏恩，律方成，電暈放電紫外成像檢測光子數(shù)的距離等效，高電壓技術(shù)，1(41):194-201，2015)不同距離下的等效公式為：

其中，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)一的標(biāo)準(zhǔn)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)。設(shè)置等效觀測距離為6m，利用公式1將紫外成像儀在3m處的光子數(shù)等效到統(tǒng)一觀測距離，等效后的光子數(shù)為643，經(jīng)過與紫外成像儀測得的光子數(shù)的對比發(fā)現(xiàn)，等效后的結(jié)果較等效前更為準(zhǔn)確。

本發(fā)明裝置將紫外成像技術(shù)與激光測距技術(shù)有效結(jié)合，利用激光測距儀的測距功能實現(xiàn)了紫外成像儀到檢測點的距離測量，并將紫外成像儀所測得的光子數(shù)等效至標(biāo)準(zhǔn)檢測距離下，解決了傳統(tǒng)電力設(shè)備紫外檢測的距離測量不同導(dǎo)致的光子數(shù)不具備可比性的問題，實現(xiàn)了電力設(shè)備局部放電實時在線監(jiān)測。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，具有較高的實用價值，因此具有較強的實用性能和發(fā)展前景。