一种基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法和装置与流程

本发明涉及电力检测技术领域，特别是指一种基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法。

背景技术：

高压设备投入运行后，由于表面粗糙不均、污秽、结构缺陷、导体接触不良等原因，会引起设备场强分布不均，造成电晕、电弧等放电和发热现象。绝缘问题引起的设备放电发热损耗了相当大的电能，伴随的脉冲电磁波干扰了无线电和高频通讯正常运行，并激发空气化学反应，生成的物质又损害设备有机绝缘，在污秽、覆冰等环境下，极有可能造成绝缘事故。同时，电晕的产生意味着设备可能在绝缘方面出现了弱化现象或缺陷，及时发现放电和发热现象并检查设备的放电部位和强弱对系统的安全运行具有重要价值。因此，局部放电和电力设备温度检测技术越来越受到电力科研机构、运行部门的重视。

目前，电晕、电弧放电时会伴随有电、光、热、声波、化合物等产生。利用这些特征信号对电气设备进行局部放电检测的技术有观察法、超声波法、红外成像法、光测法、绝缘油色谱分析法、紫外成像法等。其中，红外检测是已经比较成熟的电力设备因故障发热的检测方法，紫外成像法是一种新兴的通过检测电晕、电弧放电来识别电力设备绝缘状态的技术。但红外成像法是间接的测量方法，不能直接的看到放电；紫外成像技术不能够定量的分析设备的放电情况，不能对设备缺陷做出准确的判定，都具有一定的缺陷性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法，能够准确的判定高压设备的放电位置，又定量的分析高压设备缺陷的严重程度。

基于上述目的本发明提供基于基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法，包括包括：

分别采集红外信号和紫外信号，并分别对所述的红外信号和紫外信号进行处理；根据处理后的红外信号和紫外信号进行综合定位，获得故障诊断；

分别采集超声信号和视频信号，并分别对所述超声信号和视频信号进行处理；根据处理后的超声信号和视频信号，进行超声局放处理得到故障报警信息；

将故障诊断结果和故障报警结果发送给检测平台。

在本发明的一些实施例中，对紫外信号的处理采用计算拍摄图像，得出分划板图像紫外通道中心点坐标(xuv，yuv)与可见光中心点坐标(xvis，yvis)，二者相减得到坐标差值(dx，dy)；w、h、θw、θh为仪器参数；然后，按照公式(1)计算最大叠加角度偏差dθ：

其中，dθ——最大叠加角度偏差；dx——水平方向坐标偏差；dy——竖直方向坐标偏差；w——横向像素数；h——纵向像素数；θw——水平方向视场角度；θh——竖直方向视场角度。

在本发明的一些实施例中，针对紫外信号测试试验须在暗室中进行；开启日盲紫外单色光源，使用功率计测量光源发光功率w，并记录功率计的感光面直径d；在日盲紫外单色光源的分光镜透射方向放置衰减装置；开启日盲紫外成像仪，将仪器增益调节至最大值，逐渐减小衰减装置的衰减密度，直至仪器恰好能够探测到紫外信号，记录此时衰减密度xod，灵敏度值由公式计算：

其中，emin——紫外光检测灵敏度；w——光源发光功率；d——功率计的感光面直径。

在本发明的一些实施例中，紫外成像仪放电检测时使用日盲紫外成像仪在距离局放针板10m位置对针尖位置成像，调节增益至最大；使用脉冲校正发生器对回路注入固定电荷量的脉冲信号，在局部放电仪示波器上得到脉冲信号幅值，从而得到视在放电量校正曲线；合上电源，给试验回路升压至针板间隙出现明显放电；逐渐减小试验电压，直至日盲紫外成像仪恰好能够分辨出针板放电信号，记录此时的视在放电量，即为仪器的放电检测灵敏度。

在本发明的一些实施例中，测定日盲紫外成像仪紫外通道在指定距离的角分辨率和每像高线数时，调节分辨率标板与平行光管焦平面的距离x，使得分辨率标板成像距日盲紫外成像仪d米处，并记录焦距f。移动距离x按公式计算；

其中，x——移动距离；f——焦距；d——紫外成像仪分辨率标板之间的距离；

然后，日盲紫外成像仪对紫外平行光管的出射光成像，调节日盲紫外成像仪的增益和对焦至合适档位，记录可清晰分辨的最小间距条纹标号m；

日盲紫外成像仪角分辨率值和每像高线数分别由下面公式计算得到。其中，dx、dy由分划板图像的紫外通道中心点坐标(xuv，yuv)与可见光中心点坐标(xvis，yvis)相减得到，w、h、θw、θh为仪器参数

其中，dx——水平方向相邻条纹中心间距；dy——垂直方向相邻条纹中心间距；w——水平方向的像素数目；h——垂直方向的像素数目；θw——水平方向的视场角度；θh——垂直方向的视场角度；rh——水平方向每像高线数；rv——垂直方向每像高线数。

在本发明的一些实施例中，红外测温时通过空间隔离和光纤隔离。

在本发明的一些实施例中，视频信号通过摄像头进行信号采集。

在本发明的一些实施例中，超声信号则需要依次通过超声传感器阵列、阵列信号放大电路以及多通道数据采集卡进行处理。

在本发明的一些实施例中，根据处理后的超声信号和视频信号，进行单点或多点的故障报警。

从上面所述可以看出，本发明提供的基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法，可以集紫外、红外、可见光三种检测手段为一体的综合性检测设备，结合紫外、红外各自成像检测的优点，既准确的判定高压设备的放电位置，又定量的分析高压设备缺陷的严重程度，通过对电气设备电晕放电强度的检测，及时发现设备运行中的隐患，可以预防、减少设备发生故障的发生，在保证检测人员安全的同时，减少了设备停电时间，提高了供电可靠性，保证电网的稳定安全运行。

附图说明

图1为本发明实施例中基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法示意图；

图2为本发明实施例中紫外成像仪放电检测灵敏度测试回路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

作为一个实施例，参阅图1所示，为本发明实施例中基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法的流程示意图，所述的基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法包括：

步骤101，分别采集红外信号和紫外信号，并分别对所述的红外信号和紫外信号进行处理。

在一个较佳地实施例中，对紫外信号的处理可以采用计算拍摄图像，得出分划板图像紫外通道中心点坐标(xuv，yuv)与可见光中心点坐标(xvis，yvis)，二者相减得到坐标差值(dx，dy)；w、h、θw、θh为仪器参数。然后，按照公式(1)计算最大叠加角度偏差dθ。

其中，dθ——最大叠加角度偏差；dx——水平方向坐标偏差；dy——竖直方向坐标偏差；w——横向像素数；h——纵向像素数；θw——水平方向视场角度；θh——竖直方向视场角度。

在另一个较佳地实施例中，红外测温装置一般在室外工作，环境温度变化幅度较大上，这就要求检测器有良好的热稳定性。检测器随可远离设备高温区，安装在导电回路温度较低处(一般可在80℃以下)，从而降低了检测器耐高温的要求。与此同时选用热稳定性较好的元器件，并在模拟信号通道上合理设置温度补偿，使系统达到较高的热稳定性。

另外，红外测温实现高压设备在线监测，首先要解决高压隔离问题。一般来说，解决这个问题有两个途径：一是通过空间隔离，另一是通过光纤隔离。空间隔离，信号可由光传送或无线电传送，本文采用红外光线进行信号传送，它具有隔离彻底、结构简单、抗干扰能力强、工作可靠等特点。

同时，红外测温的高压开关柜运行在高电压、大电流的状态，系统事故瞬间还出现强烈的电磁暂态过程，这些都产生强电场、磁场及强电磁干扰，这对于微电子系统及微弱信号处理非常不利。为消除这些干扰，同时采用软、硬件抗干扰措施，在软件设计上应用数字编码、解码技术，剔除干扰信号，并使用了软件滤波技术；在硬件上采用金属屏蔽，加强各级滤波消除高频干扰。检测器与测温点处于同一电位，减少电场的影响。另外为消除随机干扰，利用触头温度变化相对缓慢的特点，对检测点信号反复接收，多次采集，排除异常数据以保证数据可靠，通过以上综合措施，整机有了较好的抗干扰能力，测量数据稳定可靠。

步骤102，根据处理后的红外信号和紫外信号进行综合定位，获得故障诊断，然后进行步骤105。

在实施例中，针对紫外信号测试试验须在暗室(照度小于0.0001lx)中进行；开启日盲紫外单色光源，使用功率计测量光源发光功率w，并记录功率计的感光面直径d；在日盲紫外单色光源的分光镜透射方向放置衰减装置(建议衰减密度10od以上)；开启日盲紫外成像仪，将仪器增益调节至最大值，逐渐减小衰减装置的衰减密度，直至仪器恰好能够探测到紫外信号，记录此时衰减密度xod，灵敏度值由公式计算：

其中，emin——紫外光检测灵敏度；w——光源发光功率；d——功率计的感光面直径。

另外，紫外成像仪放电检测灵敏度测试回路如图2所示，其中s——针板放电间隙；r——保护电阻；c1、c2——电容器；ck——耦合电容器；zm——阻抗单元；dpo——局部放电测试仪。在检测时可以使用日盲紫外成像仪在距离局放针板10m位置对针尖位置成像，调节增益至最大；使用脉冲校正发生器对回路注入固定电荷量的脉冲信号，在局部放电仪示波器上得到脉冲信号幅值，从而得到视在放电量校正曲线；合上电源，给试验回路升压至针板间隙出现明显放电；逐渐减小试验电压，直至日盲紫外成像仪恰好能够分辨出针板放电信号，记录此时的视在放电量，即为仪器的放电检测灵敏度。

还有，测定日盲紫外成像仪紫外通道在指定距离的角分辨率和每像高线数时，可以调节分辨率标板与平行光管焦平面的距离x，使得分辨率标板成像距日盲紫外成像仪d米处，并记录焦距f。移动距离x按公式计算；

其中，x——移动距离；f——焦距；d——紫外成像仪分辨率标板之间的距离。

然后，日盲紫外成像仪对紫外平行光管的出射光成像，调节日盲紫外成像仪的增益和对焦至合适档位，记录可清晰分辨的最小间距条纹标号m。

日盲紫外成像仪角分辨率值和每像高线数可分别由下面公式计算得到。其中，dx、dy由分划板图像的紫外通道中心点坐标(xuv，yuv)与可见光中心点坐标(xvis，yvis)相减得到，w、h、θw、θh为仪器参数。

其中，dx——水平方向相邻条纹中心间距；dy——垂直方向相邻条纹中心间距；w——水平方向的像素数目；h——垂直方向的像素数目；θw——水平方向的视场角度；θh——垂直方向的视场角度；rh——水平方向每像高线数；rv——垂直方向每像高线数。

步骤103，分别采集超声信号和视频信号，并分别对所述超声信号和视频信号进行处理。

在较佳地实施例中，视频信号通过摄像头进行信号采集。而超声信号则需要依次通过超声传感器阵列、阵列信号放大电路以及多通道数据采集卡进行处理。其中，阵列信号放大电路可以放大通过超声传感器阵列处理后的超声信号，多通道数据采集卡则可以将超声滤波发送给步骤104中的超声局放进行处理。优选地，对超声信号和视频信号进行的采集处理可以通过超声信号采集主板实现。

步骤104，根据处理后的超声信号和视频信号，进行超声局放处理得到故障报警信息，然后进行步骤105。

在实施例中，根据处理后的超声信号和视频信号，可以进行单点或多点的故障报警，并进行步骤105。较佳地，可以进行超声局放可视化处理。

步骤105，将故障诊断结果和故障报警结果发送给检测平台。

其中，所述的检测平台可以基于超声波、紫外、红外的配电网综合进行故障检测。

从上面的描述可以看出，本发明所述的基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法，创造性的实现三光合一检测，实现用红外判故障，用紫外判故障，可见光定位置；并且，紫外检测仪的光电采集模块包含了两个通道，其中一个通道为紫外通道，一个通道为可见光通道。一个光电采集模块包含一台紫外摄像头和一台可见光摄像头；而且，本发明通过可视化装置对设备/线路的局部放电部位进行预判，然后对于故障严重程度/等级较高的设备利用综合诊断模块进行精确地分析与诊断，从而显著提高信息的完整性与诊断的准确性；同时，整个所述的基于红外、紫外和可见光的一体化检测方法紧凑、易于实现。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。