专利名称：干式空心电抗器内表面检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一项输变电设备的检测方案，应用光机电技术、计算机信息处理技术实现 电抗器内表面绝缘缺陷的自动、智能检测，属于电力设备检测技术领域。
技术背景电力系统中所采用的电抗器是一个无导磁材料的空心线圈，其作用一是补偿系统无功； 二是限制短路电流。当电力系统发生短路时，会产生巨大的短路电流，如果不加以限制，要 保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。为了满足某些断路器遮断容量的要求，常 在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流。由于采用了电抗器，在发生短 路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波 动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。电抗器属于一种电感器件，由 5 7层线圈构成，最外层直径为2 3米，每层表面也就是所谓的电抗器内表面，均涂覆绝缘 层，相邻线圈之间有间隔，如5cm。干式电抗器的间隔介质就是空气。并由插入其间的绝缘 条保持这一间隔。大量的绝缘条使得每台电抗器形成1200-1500个开口， 口内孔道深1~3米， 电抗器内表面也就变成孔道的两个侧壁。由于电抗器在制造、运输、安装和使用过程中，可 能出现由于内表面脏污、毛刺、接触不良等原因而产生的绝缘缺陷，特别是经过较长时间的 运行，电抗器在电场及外界因素的影响下，内表面绝缘层会出现老化及龟裂等现象，导致绝 缘缺陷产生。所述绝缘缺陷会导致电抗器内表面树枝放电现象，弓l起电抗器故障，烕胁到电 力系统的运行安全，为此，需要定期检测电抗器内表面。现有的电抗器内表面检测技术是这样的，所采用的装置是一种工业光纤内窥镜，即光学 传像束一端接物镜，另一端接目镜，构成一个光学直视系统，或者光学传像束另一端接光电 转换器件，通过电子显示屏显示图像。为了获得较大的视场角，物镜采用超广角鱼眼镜头。 其检测方法是检测人员手持该工业光纤内窥镜，将光学传像束物镜端投放到电抗器的一个孔 道中，通过目镜或者电子显示屏观察经传像束传递过来的内表面图像，判断内表面是否出现 绝缘缺陷。工业光纤内窥镜徐徐放下，达到孔道底部后，完成一个孔道一侧表面的检测。再重复上述过程检测该孔道另一侧表面，即每一次都是检测单孔单面，每一个孔的检测时间大约为5分钟，完成一台空心电抗器的检测需要十余天。发明内容现有技术存在的不足有，所采用的工业光纤内窥镜价格十分昂贵。物镜使用广角鱼眼镜 头图像畸变大、景深小。图像的分辨率取决于光学传像束的芯数， 一般只有几万个像素，受 光学传像束制造技术的限制，像素数很难提高。由于是人工操作，物镜摇晃和抖动致使图像 的清晰度降低。具有相应专业技能的操作人员通过光学直视系统或者电子显示屏观察图像， 借助经验判断是否出现异常，判断结果因人而异，造作者劳动强度大。人工记录检测结果容 易发生漏检。为了降低检测装置造价、提高图像真实度和清晰度、降低检测劳动强度、提高 检测效率、排除检测者主观因素对检测结果的影响，我们发明了一种干式空心电抗器内表面 检测方法及装置。本发明之检测方法是这样实现的，见图1所示，采用机械传动系统1通过传动皮带2将 光电成像系统3匀速垂入干式电抗器孔道4，光电成像系统3同时将孔道内表面5影像转换 为视频信号通过电缆6传输到计算机图像处理系统7进行图像处理，包括图像采集、甄别。本发明之检测装置是这样实现的，见图2所示，该装置由机械传动系统l、光电成像系 统3、计算机图像处理系统7组成，由传动皮带2将机械传动系统1与光电成像系统3连接 起来，由电缆6将光电成像系统3与计算机图像处理系统7连接起来；机械传动系统1由具 有机械结构的驱动部件、巻绕部件以及辅助部件组成；光电成像系统3由光学成像部件、光 电转换部件、照明部件组成，光学成像部件采用棱镜；计算机图像处理系统7由图像采集部 件和图像处理部件组成。本发明之检测方法技术效果在于，由于采用机械传动系统1控制光电成像系统2的升降， 与手持操作相比平稳，图像的清晰度得到提高。另外，也降低了操作者的劳动强度。采用计 算机图像处理系统7进行图像处理，由于是由计算机实现检测图像与图像文件中预置绝缘缺 陷图像对比，判断被检表面是否出现绝缘缺陷，记录检测结果，所以，对操作者的专业技能 没有特殊要求，检测结果客观，也不会发生人为漏检。本发明之检测装置技术效果在于，与现有技术相比，本发明之装置中以棱镜取代广角鱼 眼镜头，以电缆6取代光学传像束，使得整套装置与现有的工业光纤内窥镜相比，造价降低， 只是其价格的30~50%。机械传动系统1以机械传动的方式取代操作者手工操作，光电成像系统3随之平稳移动，传动皮带2使得光电成像系统3位移灵敏、精确，提高了所摄制图像的 清晰度和图像位置的准确性。光电成像系统3中的光电转换部件将光学影像转换为电子图像， 再经电缆6传输至计算机图像处理系统7，图像清晰度摆脱了光学传像束性能的限制。计算 机图像处理系统7由计算机技术完成图像的采集、处理，与人工观察图像，根据专业技能和 经验判断是否出现异常相比，效率高、准确、全面。检测一台干式空心电抗器仅需5 20小时， 同时，操作者的劳动强度大幅度降低。
图1是本发明之检测方法示意图。图2是本发明之检测装置总体示意图，该图兼作为摘 要附图。图3是本发明之检测装置中的传动皮带与电缆组合方案示意图。图4是本发明之检 测装置中的机械传动系统示意图。图5是本发明之检测装置中的光电成像系统示意图。
具体实施方式
本发明之检测方法具体是这样实现的，见图1所示，采用机械传动系统1通过传动皮带 2将光电成像系统3匀速垂入干式电抗器孔道4，可以同时将两个或者两个以上的光电成像系 统3垂入两个或者两个以上的干式电抗器孔道4内，与此同时即时地将孔道内表面5影像转 换为视频信号通过电缆6传输到计算机图像处理系统7进行图像处理，包括图像采集、存储、 甄别、显示、报警、回放，将出现的新的种类的绝缘缺陷的图像作为绝缘缺陷图像存入图像 文件中。本发明之检测装置是这样实现的，见图2所示，该装置由机械传动系统l、光电成像系 统3、计算机图像处理系统7组成，由传动皮带2将机械传动系统1与光电成像系统3连接 起来，由电缆6将光电成像系统3与计算机图像处理系统7连接起来。本发明关于传动皮带2和电缆6提出了一项具体的组合方案，见图3所示，传动皮带2 选用齿形带，且为条状，非环状， 一侧有传动齿7，无齿的一面为外侧面8，电缆6采用排线， 排线植入齿形带的基体中与齿形带外侧面8平行的层面处。齿形带基体材料具有弹性和绝缘 性质。选用齿形带与排线并将二者合而为一，其技术效果在于，在齿形带实现机械传动的同 时，内含的排线两端可以接光电设备或者电子设备，如一端接光电成像系统3，另一端接计 算机图像处理系统7，实现电流传输。使得装置简洁，便于操作，与狭窄的干式电抗器孔道4 相适应。更明显的是这一方案实现了传动皮带2与电缆6的同步运行。排线内含齿形带中， 不仅能够与齿形带同步移动，还受到齿形带基体的良好保护，免受过分的弯折、摩擦和刮碰，使用寿命延长，满足了户外检测的需要。机械传动系统1详见图4所示，由具有机械结构的驱动部件、巻绕部件以及辅助部件组 成。所述的驱动部件包括电机9和齿轮10，电机9采用步进电机，可以实现光电成像系统3 在干式电抗器孔道4内的启动、停止、上行、下行、加速、减速。所述的巻绕部件包括巻绕 轮11及与其同轴的回位发条，传动皮带2—端吊接光电成像系统3，再与齿轮10啮合，另 一端巻绕在巻绕轮ll上。当传动皮带2、电缆6采取齿形带、排线合而为一的方案时，与巻 绕轮11同轴的还有滑动电极12，传动皮带2 —端吊接光电成像系统3，再与齿轮10啮合， 另一端巻绕在巻绕轮11上，电缆6—端接光电成像系统3，另一端通过滑动电极12与计算 机图像处理系统7连接。为了保持传动皮带2可靠和平稳运行，在机械传动系统3中所设置 的辅助部件包括压轮13和导轮14，压轮13位于传动皮带2与齿轮10啮合段，压向传动皮 带2外侧面8，导轮14处在传动皮带2的齿轮10、巻绕轮ll之间段，与传动皮带2外侧面 8接触，以保持传动皮带2处在张紧状态。光电成像系统3由光学成像部件、光电转换部件、照明部件组成。所述的光学成像部件 采用直角棱镜15，可以采用一块，也可以采用两块。当采用两块时，两块直角棱镜15对置， 同时将来自光电成像系统3两侧的孔道内表面5光信号折射呈像在光电转换部件上，同时完 成孔道内表面5两侧的检测。光电转换部件采用CCD (电荷偶合器件)16，实现影像光信号 与图像电信号的转换，与电缆6连接，将图像电信号传输至计算机图像处理系统7。照明部 件采用照明灯17，当直角棱镜15采用两个时，照明灯17也釆用两个，彼此对置并分别与两 个直角棱镜15相对，由直角棱镜15折射实现被检干式电抗器孔道4的照明。计算机图像处理系统7由图像采集部件和图像处理部件组成。再有，传动皮带2、光电成像系统3、电缆6、齿轮IO、压轮13、导轮14、巻绕轮ll、 滑动电极12构成本发明之检测装置的一个相对独立部分，该部分可以有一个，也可以有两个 或者两个以上，如四个。此时它们彼此平行，多个部分中的各个齿轮10同轴、各个压轮13 同轴、各个导轮14同轴、各个巻绕轮ll同轴，由于滑动电极12与巻绕轮11同轴，那么， 各个滑动电极12也同轴。电机9采用一个，实现同步运行。共用同一计算机图像处理系统7。 该方案可以实现多个干式电抗器孔道4的同时检测，提高检测效率。
权利要求
1、一种干式空心电抗器内表面检测方法，检测干式空心电抗器内表面绝缘缺陷，其特征在于，采用机械传动系统(1)通过传动皮带(2)将光电成像系统(3)匀速垂入干式电抗器孔道(4)，光电成像系统(3)同时将孔道内表面(5)影像转换为视频信号通过电缆(6)传输到计算机图像处理系统(7)进行图像处理，包括图像采集、甄别。
2、 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，同时将两个或者两个以上的光电成像 系统(3)垂入两个或者两个以上的干式电抗器孔道(4)内。
3、 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述的图像处理还包括图像存储、显 示、报警、回放，将出现的新的种类的绝缘缺陷的图像作为绝缘缺陷图像存入图像文件中。
4、 一种专为权利要求l所述的检测方法提出的干式空心电抗器内表面检测装置，其特征 在于，该装置由机械传动系统(1)、光电成像系统(3)、计算机图像处理系统(7)组成，由 传动皮带(2)将机械传动系统(1)与光电成像系统G)连接起来，由电缆(6)将光电成 像系统(3)与计算机图像处理系统(7)连接起来；机械传动系统(1)由具有机械结构的驱 动部件、巻绕部件以及辅助部件组成；光电成像系统(3)由光学成像部件、光电转换部件、 照明部件组成，光学成像部件采用棱镜；计算机图像处理系统(7)由图像采集部件和图像处 理部件组成。
5、 根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，传动皮带(2)选用齿形带，且为条 状， 一侧有传动齿(7)，无齿的一面为外侧面(8)，电缆(6)采用排线，排线植入齿形带的 基体中与齿形带外侧面(8)平行的层面处。
6、 根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述的驱动部件包括电机(9)和齿 轮(10);所述的巻绕部件包括巻绕轮(11)及与其同轴的回位发条；传动皮带(2) —端吊 接光电成像系统(3)，再与齿轮(10)啮合，另一端巻绕在巻绕轮(11)上；所述的辅助部 件包括压轮(13)和导轮(14)，压轮(13)位于传动皮带(2)与齿轮(10)啮合段，压向传动皮带(2)外侧面(8)，导轮(14)处在传动皮带(2)的齿轮(10)、巻绕轮(11)之间 段，与传动皮带(2)外侧面(8)接触，
7、 根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，当传动皮带(2)、电缆(6)采取齿 形带、排线合而为一的方案时，与巻绕轮(11)同轴的还有滑动电极(12)，传动皮带(2) 一端吊接光电成像系统(3)，再与齿轮(10)啮合，另一端巻绕在巻绕轮(11)上，电缆(6) 一端接光电成像系统(3)，另一端通过滑动电极(12)与计算机图像处理系统(7)连接。
8、 根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述的光学成像部件采用直角棱镜 (15),可以采用一块，也可以采用两块，当采用两块时，两块直角棱镜(15)对置，同时将来自光电成像系统(3)两侧的孔道内表面(5)光信号折射呈像在光电转换部件上；光电转 换部件采用CCD (16)，与电缆(6)连接，将图像电信号传输至计算机图像处理系统(7); 照明部件采用照明灯(17)，当直角棱镜(15)采用两个时，照明灯(17)也采用两个，彼此 对置并分别与两个直角棱镜(15)相对。
9、 根据权利要求6或者7所述的检测装置，其特征在于，传动皮带(2)、光电成像系统 (3)、电缆(6)、齿轮(10)、压轮(13)、导轮(14)、巻绕轮(11)、滑动电极(12)构成本发明之检测装置的一个相对独立部分，该部分可以有一个，也可以有两个或者两个以上， 此时它们彼此平行，多个部分中的各个齿轮(10)同轴、各个压轮(13)同轴、各个导轮(14) 同轴、各个巻绕轮(11)同轴，由于滑动电极(12)与巻绕轮(11)同轴，那么，各个滑动 电极(12)也同轴；电机(9)采用一个，实现同步运行，共用同一计算机图像处理系统(7)。
全文摘要
干式空心电抗器内表面检测方法及装置属于电力设备检测技术领域。现有技术其装置造价高，图像清晰度低，检测劳动强度大，检测效率低，检测结果不准确，受人为因素影响大。本发明采用机械传动系统通过传动皮带将光电成像系统匀速垂入干式电抗器孔道，光电成像系统同时将孔道内表面影像转换为视频信号通过电缆传输到计算机图像处理系统进行图像处理，包括图像采集、甄别。可应用于干式空心电抗器内表面绝缘缺陷的现场检测。
文档编号G01N21/954GK101251495SQ20071005632
公开日2008年8月27日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者冯克成, 宋贵才, 尚士哲, 韬 徐, 徐润光, 毅 李, 李春跃, 蔡红星, 博 那, 那延祥 申请人:长春理工大学