一种复合绝缘子憎水性检测及老化评估装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于液滴放电紫外光学特征的复合绝缘子憎水性检测及老化评估装置，在保证输变电设备安全运行前提下有效获取复合绝缘子表面液滴放电的紫外光学特征，用以反映复合绝缘子表面液滴存在的状态、分布以及复合绝缘子的老化状况，并提供相应的老化评估判据，能够对导致外绝缘闪络事故的憎水性下降因素进行早期检测和诊断，提高复合绝缘子表面憎水性检测的分辨度与准确度，有效保障了电力系统供配电的连续性和可靠性。
【专利说明】一种复合绝缘子憎水性检测及老化评估装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统输变电设备外绝缘的检测装置，特别是一种基于液滴放电紫外光学特征的复合绝缘子憎水性检测及老化评估装置。
【背景技术】
[0002]复合绝缘子以其优越的电气性能及较高的经济效益，在电力系统输变电设备中得到了日益广泛的应用，同时也成为影响电网安全稳定运行的重要因素。与传统的陶瓷绝缘子相比，运行中的复合绝缘子普遍表现出了不同程度的老化现象，导致憎水性下降而影响绝缘性能。因此，开展复合绝缘子的憎水性检测与老化评估，是保障电力系统输变电设备外绝缘可靠性以及提高电力系统安全运行的重要途径之一。
[0003]当前，在复合绝缘子憎水性检测与老化评估方面，国内外主要采用如下方法:
[0004](I)静态接触角法
[0005]静态接触角法采用微量进样器将液滴置于绝缘子表面，通过测量液滴边沿与绝缘子表面之间形成的接触角来表征憎水性，虽然具有较高的测量精度，但是需要严格的测试环境，并且忽略了与实际运行复合绝缘子密切相关的表面液滴动态变化，无法有效反映复合绝缘子的运行状况。
[0006](2)喷水分级法
[0007]喷水分级法由瑞典输配电研究所(STRI)提出，通过观察喷洒水滴在绝缘子表面的分布情况，对比分级判据和标准图片，采用HC等级表征绝缘子憎水性。该方法操作简捷直观，但对憎水性分级较为粗糙，并且等级划分主要依靠操作人员肉眼评判，精确度较差。
[0008](3)泄漏电流法
[0009]泄漏电流贯穿于绝缘子运行始终，虽然能够反映绝缘子表面动态特征，并且便于实现在线检测，但是由于在不同环境运行下不同类型绝缘子的泄漏电流时域变化存在较大的随机性和分散性，目前缺乏统一的定义方法和评估标准。
[0010]综上所述，由于复合绝缘子材料结构及其影响因素的复杂性，对于复合绝缘子憎水性检测与老化评估尚处于发展与完善阶段，所采用的静态接触角、HC等级和泄漏电流等方法在不同程度上均存在着缺点与不足。因此，本发明能够在保证输变电设备安全运行前提下，有效获取复合绝缘子表面液滴放电的紫外光学特征，用以反映复合绝缘子表面液滴存在的状态、分布以及复合绝缘子的老化状况，并提供相应的老化评估判据。
【发明内容】
[0011]针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种基于液滴放电紫外光学特征的复合绝缘子憎水性检测及老化评估装置，在保证输变电设备安全运行前提下有效获取复合绝缘子表面液滴放电的紫外光学特征，用以反映复合绝缘子表面液滴存在的状态、分布以及复合绝缘子的老化状况，并提供相应的老化评估判据，能够对导致外绝缘闪络事故的憎水性下降因素进行早期检测和诊断，提高复合绝缘子表面憎水性检测的分辨度与准确度，有效保障了电力系统供配电的连续性和可靠性。
[0012]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:一种基于液滴放电紫外光学特征的复合绝缘子憎水性检测及老化评估装置是由匀速升压与保护控制单元、微升液体自动滴落单元、日盲型紫外成像的放电光学检测单元和紫外图像的特征提取与老化评估单元构成。
[0013]1、匀速升压与保护控制单元是由交流高压供电电源、连接电源与检测电极的高压接头、绝缘操作杆、嵌入绝缘杆内的铜排接地线等构成，实现对检测试样以约lkV/s的速率匀速施加高压，直至发生沿面放电与闪络，然后能够迅速降低电压至归零；其中，lkV/s的升压速率能够缩短检测所需时间以达到检测所需电压的同时保证电极间试样表面电场匀速增强而不发生局部放电、当试样表面发生沿面放电与闪络后，迅速降低电压至归零； [0014]2、微升液体自动滴落单元主要包括溶液储存容器、微型水泵、微升计、液位传感器、抽水控制阀和滴水控制阀，实现对检测试样表面放置大小、位置与污秽度可控的检测液滴；具体的，所述的微升液体自动滴落单元，其溶液储存容器通过管线与微型水泵连接，微型水泵通过管线与微升计连接，微升计通过管线与下方设置的滴水口连接，在微型水泵与微升计的连接管线线路上设置抽水控制阀，在微升计与滴水口的连接管线线路上设置滴水控制阀，在微升计内设置液位传感器；液位传感器与控制器的信号输入端连接，微型水泵、抽水控制阀和滴水控制阀与控制器的信号输出端连接；
[0015]3、日盲型紫外成像的放电光学检测单元是由日盲型紫外成像探头、采样电路、保护电路等构成，实现对匀速升压过程中检测试样表面放电与闪络现象的紫外成像检测与存储；具体的，所述的检测单元，其具有放置待检测试样的环氧绝缘支架，支架上设置可调半圆形不锈钢高压电极和可调平板形不锈钢地电极，所述可调半圆形不锈钢高压电极和可调平板形不锈钢地电极通过机械螺旋装置将待检测试样固定在支架上并压紧，在交流高压供电电源与可调半圆形不锈钢高压电极之间设置IOOkQ保护电阻，所述的日盲型紫外成像探头设置在环氧绝缘支架下方，并与PC机连接以将成像输入至PC机；
[0016]4、紫外图像的特征提取与老化评估单元是将获取的闪络紫外图像在时间轴上进行分割、转换与数字化，经过降维、消噪处理后，通过计算闪络时刻下放电紫外图像的灰度直方图与熵值，判断复合绝缘子表面的老化程度，为复合绝缘子运行状态评估和老化判断提供更加准确的依据，具体算法如下:
[0017]首先，将获取的放电紫外图像转换成三维数字矩阵的形式存储，进而通过降维得到紫外图像的一维灰度图，矩阵中的灰度值在O到255之间以表征放电的紫外辐射强度，其中O表示未发生放电和检测背景，255表示放电辐射的紫外强度最大，放电最为强烈。
[0018]其次，采用公式(I)计算灰度级放电紫外图像中具有每种灰度级象素的个数，获取紫外灰度直方图，反映图像中每种灰度出现的频率，并且初步评断放电特征与老化特性:直方图倾向于灰度级高的一侧，表明出现了强烈放电，老化较为严重；低对比度图像的直方图窄而且集中于灰度级的中部，表明放电强度相对较小且特征较为一致，憎水性较好。
[0019]AN=ΣiΣjIij
[0020]其中，An为某一灰度值的统计量，当第i行第j列的像素点灰度值为η时，Iij的值为I ;当第i行第j列的像素点灰度值不为η时，Iij的值为O。
[0021]最后，通过对放电紫外图像的灰度直方图进行特征统计，获取离散液滴作用下绝缘子沿面放电特征，进而建立放电紫外光学特征参量与复合绝缘子憎水性变化的对应关系，对老化特性进行定量评估。
[0022]I)采用公式(2)计算灰度直方图的灰度值总和，能够反映出放电强度，灰度值总和越大反映放电强度越大，产生的电弧发光越剧烈，老化程度越严重。
[0023]S= Σ I(i, j)(2)
[0024]其中，S为灰度值总和，I (i, j)为第i行第j列的像素点灰度值。
[0025]2)采用公式(3)计算灰度直方图的熵，能够反映放电图像的细节变化，熵值越高表明放电越复杂，老化程度加剧。
[0026]
【权利要求】
1.一种基于液滴放电紫外光学特征的复合绝缘子憎水性检测及老化评估装置，其主要是由匀速升压与保护控制单元、微升液体自动滴落单元、日盲型紫外成像的放电光学检测单元和紫外图像的特征提取与老化评估单元构成，其特征在于: 所述的匀速升压与保护控制单元是由交流高压供电电源、连接电源与检测电极的高压接头、绝缘操作杆、嵌入绝缘杆内的铜排接地线等构成，用以实现对检测试样以约lkv/s的速率匀速施加高压，直至发生沿面放电与闪络，然后能够迅速降低电压至归零； 所述的微升液体自动滴落单元主要包括溶液储存容器、微型水泵、微升计、液位传感器、抽水控制阀和滴水控制阀，实现对待检测试样表面放置大小、位置与污秽度可控的检测液滴； 所述的日盲型紫外成像的放电光学检测单元是由日盲型紫外成像探头、采样电路、保护电路等构成，实现对匀速升压过程中检测试样表面放电与闪络现象的紫外成像检测与存储； 所述的紫外图像的特征提取与老化评估单元能够将获取的闪络紫外图像在时间轴上进行分割、转换与数字化，经过降维、消噪处理后，通过计算闪络时刻下放电紫外图像的灰度直方图与熵值，判断复合绝缘子表面的老化程度，为复合绝缘子运行状态评估和老化判断提供更加准确的依据。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:进一步包括系统显示单元，所述系统显示单元主要包括闪络紫外图像显示界面、灰度直方图分布界面、以及基于放电紫外图像熵值的老化评估分析界面。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的微升液体自动滴落单元，其溶液储存容器通过管线与微型水泵连接，微型水泵通过管线与微升计连接，微升计通过管线与下方设置的滴水口连接，在微型水泵与微升计的连接管线线路上设置抽水控制阀，在微升计与滴水口的连接管线线路上设置滴水控制阀，在微升计内设置液位传感器；液位传感器与控制器的信号输入端连接，微型水泵、抽水控制阀和滴水控制阀与控制器的信号输出端连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的检测单元，其具有放置待检测试样的环氧绝缘支架，支架上设置可调半圆形不锈钢高压电极和可调平板形不锈钢地电极，所述可调半圆形不锈钢高压电极和可调平板形不锈钢地电极通过机械螺旋装置将待检测试样固定在支架上并压紧，在交流高压供电电源与可调半圆形不锈钢高压电极之间设置IOOk Ω保护电阻，所述的日盲型紫外成像探头设置在环氧绝缘支架下方，并与PC机连接以将成像输入至PC机。
【文档编号】G01N13/00GK103941120SQ201410127830
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】张奇, 刘勇, 冀慧强, 赵北涛, 孙云东, 张昕, 梁晓虎, 靳忠, 杜志敏, 刘美静, 邓连波, 田成凤, 石伟 申请人:张奇