专利名称：一种高电压设备绝缘状态监测分析系统及其方法
技术领域：
本发明涉及电气设备检测领域，具体涉及基于紫外线检测的一种高电压设备绝缘状态监测分析系统及其方法。
背景技术：
随着晋东南一南阳一荆门IOOOkV交流特高压输变电工程以及四川向家坝一上海±800kV直流特高压输电工程等特高压输电工程的不断投入运行，以及“西电东送、南北互供、全国联网”工程的不断推进，我国电网将成为世界上最先进的复杂电网，中国电力将步入了大电网、大设备、高参数、特高压和自动化、信息化的新阶段。到2020年可初步形成以三峡电网为中心的全国统一的大区互联电网，实现合理电力能源格局，并逐步形成范围广大的亚洲东部联合电网。为保障这一复杂电网长期稳定运行，必须首先确保各种高电压设备的安全可靠。需要一系列可靠、先进的试验技术手段对高压电气设备进行测试、监控，才能保障高压电气设备安全、可靠、经济、稳定地运行。对于在大气条件下工作的高压电气设备，往往不可能完全排除电晕和表面局部放电的产生。高压输变电设备在设计、制造、安装、运行、维护中，任何一个环节出现问题都可能造成设备绝缘缺陷，而且设备投运后，也存在设备外绝缘污秽问题。电气设备带电运行时，由于设备表面粗糙存在毛刺、结构缺陷以及污秽等原因，会造成运行中电场集中、电荷密度过大而发生电晕等放电现象。电晕放电会产生能量损耗，造成无线电干扰，以及在空气中产生化学反应，引起有机绝缘老化等危害。电晕放电可以是相对稳定的放电形式，也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段，而且电气设备如果出现较为强烈的电晕或电弧放电现象，再加上恶劣的外部环境影响，极有可能发生闪络引起绝缘事故。因此可以利用电晕或表面局部放电的产生与增强现象间接评估现有运行设备的绝缘状况以及及时发现设备本身缺陷。电气设备发生电晕放电时，其周围空气将发生电离，在电离过程中，空气分子中的电子不断地从电场中获得能量，当电子从激励态轨道返回原来的稳态电子轨道时，就会以电晕、火花放电等形式释放出能量。气体电离后辐射光波的频率与气体种类有关，空气中的主要成分是氮气(N2)，而氮气的光谱大部分处于紫外光区域内，即波长范围在280 400nm。所以通过检测紫外光能够判断电气设备电晕放电的实际状况。要观测到人眼可视范围外的紫外线，就需要对紫外线波长进行转换，建立一个光谱转换的过程，将紫外图像转换为人眼可见的影像。由于包围地球的臭氧层吸收了阳光中的240nm 280nm这部分紫外线，所以在地面的太阳光谱中缺失了紫外线波段范围小于300nm的这一部分，因此目前检测该波段紫外线的方法称为日间盲区型紫外检测方法，能够在白天阳光下使用。而且其他紫外检测方法则不能避开太阳中紫外光的影响，只能在夜间日落后使用。紫外检测技术可以直观形象地观察到发生放电的情况，能迅速确定电晕放电点的位置，但是目前主流的紫外成像检测仪仅输出影像，未能实现对紫外光子数与增益、距离的综合分析，以准确评价设备绝缘状态。

发明内容
本发明的目的在于提供一种高电压设备绝缘状态监测分析系统及其方法，解决了目前的紫外线检测技术无法同时实现电晕放电成像和分析电晕放电强度的问题。为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案一种高电压设备绝缘状态监测分析系统包括用于采集高电压设备电晕放电所产生的日盲区紫外线，并输出光信号的紫外摄像1吴块；包括用于根据光信号得出单位时间内的紫外光子计数，并输出视频数据的终端视频处理模块；包括测量被试高电压设备到紫外摄模块之间的距离，并输出距离参数的测距模块；包括将视频数据与距离参数通过无线网络发送给紫外视频管理分析模块的无线网络模块；包括对视频数据进行数字识别，提取出紫外光子数信息，并将紫外光子数根据距离参数校正到标准检测距离时光子数的紫外视频管理分析模块；包括用于显示视频数据和标准距离时光子数的IXD显示模块。更进一步的技术方案是上述终端视频处理模块主要是由光电信号转换模块、A/D转换模块以及图像中央处理模块构成，其中光电信号转换模块将紫外摄像模块的光信号转换成电信号，并将之传送至A/D转换模块，图像中央处理模块将接收到的数字信号进程处理，得出单位时间内的紫外光子计数。更进一步的技术方案是还包括向紫外摄像模块、终端视频处理模块、测距模块、无线网络模块和紫外视频管理分析模块供电的工作电源模块。更进一步的技术方案是上述工作电源模块中包括有为终端视频处理模块、测距模块和LCD显示模块提供电能的5V测量电源电压变换电路、为无线网络模块提供电能的9V无线网络电源电压变换电路。根据权利要求I所述的一种高电压设备绝缘状态监测分析系统，其特征在于所述标准检测距离为5. 5米。根据权利要求I所述的一种高电压设备绝缘状态监测分析系统，其特征在于所述紫外视频管理分析模块是通过公式yl = 0.033x2. exp(0.4125 — 0.075x,)计算出标准检测距离时的光子数，其中X2为实际检测距离；y2为在X2实际检测距离时紫外检测的紫外光子数为标准距离时的光子数。更进一步的技术方案是上述图像中央处理模块为C8051F410的微处理器，A/D转换模块为MAXl 166芯片，测距模块为DMC-50A激光测距模块。一种高电压设备绝缘状态监测分析方法，包括以下步骤通过紫外摄像模块采集高电压设备电晕放电所产生的日盲区紫外线，输出光信号;通过终端视频处理模块根据光信号得出单位时间内的紫外光子计数，输出视频数据；通过测距模块测量被试高电压设备到紫外摄像头之间的距离，输出距离参数；通过无线网络模块将视频数据与距离参数通过无线网络发送给紫外视频管理分析模块；通过紫外视频管理分析模块对视频数据进行数字识别，提取出紫外光子数信息，并将紫外光子数根据距离参数校正到标准检测距离时光子数；通过IXD显示模块显示视频数据和标准距离时的光子数。更进一步的技术方案是上述终端视频处理模块是通过其内的光电信号转换模块将紫外摄像模块的光信号转换成电信号，并将之传送至A/D转换模块，图像中央处理模块将接收到的数字信号进程处理，得出单位时间内的紫外光子计数。更进一步的技术方案是上述紫外视频管理分析模块是通过公式J1 二 0.()33.^ exp(0.4125 — 0·075λ\ )计算出标准检测距离时的光子数，其中X2为实际检测距离；y2为在X2实际检测距离时紫外检测的紫外光子数为标准距离时的光子数。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明为紫外光子数校正法，通过紫外视频分析管理模块对紫外检测视频进行数字识别，提取出紫外光子数等信息，结合实测检测距离将紫外光子数校正到标准距离尺度上，可对电晕放电强度进行综合比较分析，并消除现场检测条件带来的影响，准确评估设备的绝缘状态，具有直观、准确、安全、快捷等优点。


图I为本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析系统一个实施例的连接示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图I示出了本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析系统的一个实施例一种高电压设备绝缘状态监测分析系统包括用于采集高电压设备电晕放电所产生的日盲区紫外线，并输出光信号的紫外摄像1吴块；包括用于根据光信号得出单位时间内的紫外光子计数，并输出视频数据的终端视频处理模块；包括测量被试高电压设备到紫外摄模块之间的距离，并输出距离参数的测距模块；包括将视频数据与距离参数通过无线网络发送给紫外视频管理分析模块的无线网络模块；包括对视频数据进行数字识别，提取出紫外光子数信息，并将紫外光子数根据距离参数校正到标准检测距离时光子数的紫外视频管理分析模块；
包括用于显示视频数据和标准距离时光子数的IXD显示模块。根据本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析系统的一个优选实施例，终端视频处理模块主要是由光电信号转换模块、A/D转换模块以及图像中央处理模块构成，其中光电信号转换模块将紫外摄像模块的光信号转换成电信号，并将之传送至A/D转换模块，图像中央处理模块将接收到的数字信号进程处理，得出单位时间内的紫外光子计数。根据本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析系统的另一个优选实施例，还包括向紫外摄像模块、终端视频处理模块、测距模块、无线网络模块和紫外视频管理分析模块供电的工作电源模块。作为优选，所述工作电源模块可以为蓄电池、太阳能电池或220V工作电源，5V测量电源电压变换电路为MAX1659芯片，9V无线网络电源电压变换电路为ASl 117
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心/T O根据本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析系统的另一个优选实施例，工作电源模块中包括有为终端视频处理模块、测距模块和IXD显示模块提供电能的5V测量电源电压变换电路、为无线网络模块提供电能的9V无线网络电源电压变换电路。根据本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析系统的另一个优选实施例，标准检测距离为5. 5米。根据本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析系统的另一个优选实施例，紫外视频管理分析模块是通过公式y{ — 0.033.V； vs exp(0.4125 -0.075;v,)计算出标准检测距离时的光子数，其中X2为实际检测距离；y2为在X2实际检测距离时紫外检测的紫外光子数为标准距离时的光子数。根据本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析系统的另一个优选实施例，图像中央处理模块为C8051F410的微处理器，A/D转换模块为MAX1166芯片，测距模块为DMC-50A激光测距模块。一种高电压设备绝缘状态监测分析方法，包括以下步骤通过紫外摄像模块采集高电压设备电晕放电所产生的日盲区紫外线，输出光信号;通过终端视频处理模块根据光信号得出单位时间内的紫外光子计数，输出视频数据；通过测距模块测量被试高电压设备到紫外摄像头之间的距离，输出距离参数；通过无线网络模块将视频数据与距离参数通过无线网络发送给紫外视频管理分析模块；通过紫外视频管理分析模块对视频数据进行数字识别，提取出紫外光子数信息，并将紫外光子数根据距离参数校正到标准检测距离时光子数；通过IXD显示模块显示视频数据和标准距离时的光子数。根据本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析方法的另一个实施例，终端视频处理模块是通过其内的光电信号转换模块将紫外摄像模块的光信号转换成电信号，并将之传送至A/D转换模块，图像中央处理模块将接收到的数字信号进程处理，得出单位时间内的紫外光子计数。
根据本发明一种高电压设备绝缘状态监测分析方法的另一个实施例，紫外视频管理分析模块是通过公式yx — 0.033a.；1 I·, exp(0.4125 — 0.075x2)计算出标准检测距离时的光子数，其中X2为实际检测距离；y2为在X2实际检测距离时紫外检测的紫外光子数为标准距离时的光子数。尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
权利要求
1.一种高电压设备绝缘状态监测分析系统，其特征在于 包括用于采集高电压设备电晕放电所产生的日盲区紫外线，并输出光信号的紫外摄像模块； 包括用于根据光信号得出单位时间内的紫外光子计数，并输出视频数据的终端视频处理模块； 包括测量被试高电压设备到紫外摄模块之间的距离，并输出距离参数的测距模块；包括将视频数据与距离参数通过无线网络发送给紫外视频管理分析模块的无线网络模块； 包括对视频数据进行数字识别，提取出紫外光子数信息，并将紫外光子数根据距离参数校正到标准检测距离时光子数的紫外视频管理分析模块； 包括用于显示视频数据和标准距离时光子数的LCD显示模块。
2.根据权利要求I所述的一种高电压设备绝缘状态监测分析系统，其特征在于所述终端视频处理模块主要是由光电信号转换模块、A/D转换模块以及图像中央处理模块构成，其中光电信号转换模块将紫外摄像模块的光信号转换成电信号，并将之传送至A/D转换模块，图像中央处理模块将接收到的数字信号进程处理，得出单位时间内的紫外光子计数。
3.根据权利要求I所述的一种高电压设备绝缘状态监测分析系统，其特征在于还包括向紫外摄像模块、终端视频处理模块、测距模块、无线网络模块和紫外视频管理分析模块供电的工作电源模块。
4.根据权利要求3所述的一种高电压设备绝缘状态监测分析系统，其特征在于所述工作电源模块中包括有为终端视频处理模块、测距模块和IXD显示模块提供电能的5V测量电源电压变换电路、为无线网络模块提供电能的9V无线网络电源电压变换电路。
5.根据权利要求I所述的一种高电压设备绝缘状态监测分析系统，其特征在于所述标准检测距离为5. 5米。
6.根据权利要求I所述的一种高电压设备绝缘状态监测分析系统，其特征在于所述紫外视频管理分析模块是通过公式 V1 = 0.033a^v\ exp(0.4125 — 0.075λ\) 计算出标准检测距离时的光子数，其中X2为实际检测距离；y2为在X2实际检测距离时紫外检测的紫外光子数为标准距离时的光子数。
7.一种高电压设备绝缘状态监测分析方法，其特征在于包括以下步骤 通过紫外摄像模块采集高电压设备电晕放电所产生的日盲区紫外线，输出光信号； 通过终端视频处理模块根据光信号得出单位时间内的紫外光子计数，输出视频数据； 通过测距模块测量被试高电压设备到紫外摄像头之间的距离，输出距离参数； 通过无线网络模块将视频数据与距离参数通过无线网络发送给紫外视频管理分析模块； 通过紫外视频管理分析模块对视频数据进行数字识别，提取出紫外光子数信息，并将紫 外光子数根据距离参数校正到标准检测距离时光子数； 通过LCD显示模块显示视频数据和标准距离时的光子数。
8.根据权利要求7所述的一种高电压设备绝缘状态监测分析方法，其特征在于所述终端视频处理模块是通过其内的光电信号转换模块将紫外摄像模块的光信号转换成电信号，并将之传送至A/D转换模块，图像中央处理模块将接收到的数字信号进程处理，得出单位时间内的紫外光子计数。
9.根据权利要求7所述的一种高电压设备绝缘状态监测分析方法，其特征在于所述紫外视频管理分析模块是通过公式V1 =>-2 exp(0.4 丨 25 - 0.075·,ν2) 计算出标准检测距离时的光子数，其中X2为实际检测距离；y2为在X2实际检测距离时紫外检测的紫外光子数为标准距离时的光子数。
全文摘要
本发明电气涉及设备检测领域，具体涉及基于紫外线检测的一种高电压设备绝缘状态监测分析系统及其方法，包括紫外摄像模块；终端视频处理模块；测距模块；无线网络模块；紫外视频管理分析模块；LCD显示模块。本发明通过紫外光子数校正法，通过紫外视频分析管理模块对紫外检测视频进行数字识别，提取出紫外光子数等信息，结合实测检测距离将紫外光子数校正到标准距离尺度上，可对电晕放电强度进行综合比较分析，并消除现场检测条件带来的影响，准确评估设备的绝缘状态，具有直观、准确、安全、快捷等优点。
文档编号G01R31/12GK102928752SQ201210447828
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月10日 优先权日2012年11月10日
发明者甘德刚, 贾志杰, 刘凡, 陈洪波, 刘守豹, 肖伟, 何松, 陈少卿, 周电波 申请人:四川电力科学研究院, 国家电网公司