專利名稱：基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置及定位方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種絕緣子閃絡故障定位裝置和定位方法。
背景技術：
在現(xiàn)有的高壓輸電系統(tǒng)中，絕緣子是必不可少的一部分，它使高電壓與地隔離并對輸電線進行機械拉伸，起到了支撐輸電線和防止電流回地的作用。沿輸電線，絕緣子數(shù)量很大，種類很多，分布很廣。絕緣子其污閃、濕閃、冰閃等閃絡接地故障經(jīng)常發(fā)生。一旦絕緣子閃絡發(fā)生，斷路器就會斷路切斷閃絡電流，之后會重新合閘。如果重合閘不成功，需要快速定位故障絕緣子，及時處理以使供電可靠。人工巡線可以定位閃絡絕緣子，但絕緣子數(shù)量大、分布面積廣、停電時間長，尋找故障點困難，尋線工程技術人員勞動強度大，存在很難快速定位的問題。因此有必要發(fā)明一種儀器設備，減輕故障巡視的現(xiàn)場工作量，提高工作效率，準確及時地發(fā)現(xiàn)故障點，減少因絕緣子串閃絡引起跳閘的誤判斷，縮短故障消除的時間。專利CN88211694. O (絕緣子串閃絡彩色指示器)公布了一種高壓送電線路運行中絕緣子串閃絡的彩色指示裝置，它能準確反映閃絡故障點的位置，并能顯示彩色標志，使巡視人員在地面或者直升飛機上就能觀察到，從而減輕故障巡視的現(xiàn)場工作量，提高工作效率，準確及時地發(fā)現(xiàn)故障點。專利CN02230975. 6 (高壓輸電線路絕緣子閃絡指示器)利用短路電流傳感器，通過絕緣子閃絡信號來觸發(fā)壓力噴射裝置的指示單元，將彩帶噴出腔外并懸掉在指示器之下，工作人員無須登桿，在地面即可根據(jù)噴出的彩帶確認閃絡故障點，減少了停電損失及提高了高壓輸電線路運行的可靠性。專利201020242577(磁感應絕緣子閃絡故障指示器)利用磁感應環(huán)、報警重錘等使閃絡電流讓故障指示器噴出標示用彩帶并懸掉在指示器之下，工作人員無須登桿，在地面即可根據(jù)噴出的彩帶確認閃絡故障點，能很好解決電力系統(tǒng)線路故障尋找問題，為提高工作效率、減輕工作人員勞動強度提供了一種強有力的手段，但絕緣子發(fā)生多次閃絡故障時，彩帶/彩色指示裝置不能指示重復閃絡次數(shù)。專利201020170112 (絕緣子閃絡接地警示均壓環(huán))利用均壓環(huán)環(huán)體外側(cè)設有易熔醒目層，當絕緣子出現(xiàn)閃絡的時候，放電電弧使得易熔醒目層熔斷或者燃燒，故障排查員在地面就可以明顯的看到閃絡位置，節(jié)約了大量人力物力。專利CN2399805(—種可指示閃絡故障的高壓絕緣子)在高壓絕緣子瓷裙上涂覆有機和無機復合材料，形成一層覆蓋膜；其顏色和瓷裙基質(zhì)顏色有明顯區(qū)別；發(fā)生閃絡故障后，覆蓋膜被電弧高溫燒掉，所露出瓷裙顏色與覆蓋膜原色明顯不同，并以此指示閃絡故障；但人工巡線工作量大。專利CN2121032 (絕緣子閃絡顯示器)采用電磁原理，利用靜止鐵芯和吸引銜鐵構成磁通回路，傳感閃絡故障信號，利用吸引銜鐵驅(qū)動顯示板動作，使傳感和驅(qū)動化為一體，解決了因懸式絕緣子閃絡而造成短路的停電時間長，尋找故障點困難，尋線工程技術人員勞動強度大的問題。專利CN2251144 (盤式絕緣子閃絡記錄指示器)利用引弧圈把絕緣子閃絡電流引導流過電磁能轉(zhuǎn)換器，帶動傳動指示機構動作記錄，方便迅速查出故障的絕緣子串，減少因線路故障停電而造成的損失，提高整個高壓輸出電線路的可靠性。專利CN 102928757 A書明說2/4頁CN2054909 (絕緣子污閃點(閃絡點)指示器)利用裝在輸電線路的絕緣子串上最上一片絕緣子帽上的截流盤把閃絡短路電流引入到信號指示器，使信號指示器的熔斷絲熔斷，露出鮮艷的標志旗，顯出明顯的信號。但此專利中引弧圈/截流盤可能使得絕緣子串上的電場分布有所改變，而且熔斷絲只能動作一次，不能指示重復閃絡，并且不便更換。
以上專利均在閃絡絕緣子本地進行閃絡指示，雖然對閃絡指示更直接和明確，但依然需要人工巡線，運行維護人員工作量依然很大。
專利CN200620154557. I (輸電線路絕緣子閃絡故障監(jiān)測定位裝置)包括大電流監(jiān)測電路、供電電源及其管理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片微處理器、時鐘電路和微功耗無線通訊模塊，所述供電電源及其管理電路負責給整個裝置供電；微功耗無線通訊模塊與單片微處理器的通訊接口連接，負責數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；時鐘電路通過I2C總線與單片微處理器連接，作為裝置內(nèi)部的實時時鐘，以確定故障發(fā)生時間；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采樣大電流監(jiān)測電路的模擬輸出和供電電源及其管理電路中電池的電壓，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)傳給微處理器，把閃絡信息無線發(fā)送到網(wǎng)絡。本發(fā)明能計數(shù)，減輕故障巡視的現(xiàn)場工作量，提高工作效率，準確及時地發(fā)現(xiàn)故障點，減少因絕緣子串閃絡引起跳閘的誤判斷，縮短故障消除的時間，顯著增強經(jīng)濟效益。專利CN2597997 (高壓輸電線路絕緣子閃絡遙測系統(tǒng))利用太陽能電池供電的絕緣子閃絡信息發(fā)射裝置和絕緣子閃絡信息接收裝置通過無線通訊網(wǎng)絡相連， 遠程傳輸高壓輸電線路絕緣子閃絡的時間、地點和閃絡原因等信息，從根本上解決依靠工人巡線、登桿查找閃絡點的問題。由于線路絕緣子數(shù)量極大，此專利成本太高，絕緣子閃絡故障不直觀。并且，專利中使用到微電子電路，易受到運行現(xiàn)場的電暈以及閃絡瞬態(tài)強電場等的干擾，為增強整個系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)的電磁兼容設計復雜，成本高。
因此，急需一種能直觀，低成本的自動檢測判斷絕緣子閃絡故障的定位裝置。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位方法。
為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案一種基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位方法，包括以下步驟1)利用設置在各絕緣子處的攝像裝置采集各絕緣子表面發(fā)光信息；2)對步驟I)中的采集結(jié)果進行分析，判斷各絕緣子是否發(fā)生閃絡放電；其判斷方法為實時分析步驟I)中采集的各幀圖片，如果某個絕緣子的圖片中的某些區(qū)域的像素灰度值突然由暗變亮并超過設定閥值，隨后又變暗，就判斷該絕緣子發(fā)生閃絡放電；3)當絕緣子發(fā)生閃絡故障時，對閃絡次數(shù)進行計數(shù)，并向管理終端發(fā)送故障信息；4)管理終端接收到發(fā)生閃絡故障絕緣子的故障信息，并顯示該絕緣子的定位信息，同時啟動報警單元向工作人員發(fā)出報警信號。
進一步，上述方法的步驟I)中所述的攝像裝置采用微功耗針孔攝像頭。
進一步，上述方法中管理終端采用手機或網(wǎng)絡計算機。
本發(fā)明的目的之二在于提供一種基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置。
所述基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置包括微功耗針孔攝像頭、太陽能電池及蓄電池組、圖像處理單片機、計數(shù)單元、無線發(fā)送模塊、圖像接收單元、報警單元；所述微功耗針孔攝像頭用于實時采集絕緣子閃絡放電光；所述圖像處理單片機用于控制微功4耗針孔攝像頭采集參數(shù)并根據(jù)采集結(jié)果分析判斷絕緣子是否發(fā)生閃絡放電；所述計數(shù)單元用于對閃絡次數(shù)進行計數(shù)；所述無線發(fā)送模塊用于向圖像接收單元發(fā)送閃絡圖片；所述太陽能電池及蓄電池組用于對微功耗針孔攝像頭、圖像處理單片機、計數(shù)單元和無線發(fā)送模塊供電；所述圖像接收單元用于接收并存儲無線發(fā)送模塊發(fā)送的閃絡圖片，并根據(jù)接收到的信息啟動報警單元發(fā)出報警信號。進一步，所述無線發(fā)送模塊采用GPRS無線模塊。進一步，所述圖像接收單元采用手機或網(wǎng)絡計算機。進一步，所述圖像處理單片機能夠?qū)Σ杉降囊苿游矬w圖像進行處理，并通過無線發(fā)送模塊向圖像接收單元發(fā)送提醒信息。本發(fā)明的有益效果在于1.本發(fā)明通過對絕緣子表面錄像并分析判斷閃絡、發(fā)送 閃絡圖片并輸出報警等，直觀快速準確地定位閃絡故障絕緣子，解決了尋線工程技術人員勞動強度大、很難快速定位的問題，提高了工作效率，減少了因絕緣子串閃絡引起跳閘的誤判斷，縮短了故障消除的時間，顯著增強了經(jīng)濟效益。2.本發(fā)明采用光隔離，微電子電路受到的瞬態(tài)電磁干擾小，工作可靠性高，同時本發(fā)明還可以在圖象處理單片機程序中增加對移動物體的識別和遠控功能，起到對電力設施防盜和覆冰等監(jiān)控作用。


為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明
圖I為本發(fā)明所述基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置的結(jié)構示意圖2為本發(fā)明所述基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位方法的工作流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。圖I為本發(fā)明所述基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置的結(jié)構示意圖，包括微功耗針孔攝像頭、太陽能電池及蓄電池組、圖像處理單片機、計數(shù)單元、無線發(fā)送模塊、圖像接收單元和報警單元；為簡化起見，在圖中只描繪了某一個輸電鐵塔處的微功耗針孔攝像頭、太陽能電池及蓄電池組、圖像處理單片機、計數(shù)單元和無線發(fā)送模塊，上述部件也在其他每個輸電鐵塔處設置，而圖像接收單元和報警單元作為遠程設備，數(shù)量可以選擇采用I個圖像接收單元和I個報警單元，可設置于工作人員的工作間內(nèi)；其中，微功耗針孔攝像頭用于實時采集各絕緣子閃絡放電光，即實現(xiàn)對絕緣子的實時監(jiān)測；圖像處理單片機用于控制微功耗針孔攝像頭采集參數(shù)并根據(jù)采集結(jié)果分析判斷絕緣子是否發(fā)生閃絡放電；計數(shù)單元用于對閃絡次數(shù)進行計數(shù)，無線發(fā)送模塊用于向圖像接收單元發(fā)送閃絡圖片；太陽能電池及蓄電池組用于對微功耗針孔攝像頭、圖像處理單片機、計數(shù)單元和無線發(fā)送模塊供電；圖像接收單元用于接收并存儲無線發(fā)送模塊發(fā)送的閃絡圖片，顯示定位信息，同時啟動報警單元發(fā)出報警信號。所述微功耗針孔攝像頭可以采用一個或者多個，安裝于輸電鐵塔頂端架空地線下方不同部位，鏡頭向下，避免太陽和雷電光直接入射攝像頭，同時方便從各個角度觀察絕緣子表面的放電。
所述圖像處理單片機首先控制微功耗針孔攝像頭采樣率、曝光時間等參數(shù)，然后實時分析采集的各幀圖片，如果圖片中的某些區(qū)域的像素灰度值突然由暗變亮并超過設定閥值，隨后又變暗，就判斷絕緣子發(fā)生閃絡放電并在本地計數(shù)；具體的判斷方法是首先，如果天晴有太陽，絕緣子發(fā)生閃絡的可能性很低；其次，玻璃絕緣子和陶瓷絕緣子由于表面光潔而反射入攝像頭的光持續(xù)時間較長，而閃絡發(fā)光持續(xù)時間很短；再次，如果遠處由于雷電發(fā)光，其亮度較暗；并且由絕緣子光潔表面反射的光呈現(xiàn)小的塊狀光斑而不像絕緣子閃絡出現(xiàn)曲線狀電弧光。所述計數(shù)單元和無線發(fā)送模塊在圖象處理單片機分析判斷得到絕緣子發(fā)生閃絡結(jié)果后，進行本地計數(shù)并向圖像接收單元發(fā)送閃絡圖片，無線發(fā)射模塊可以采用包括GPRS模塊在內(nèi)的常用無線傳輸模塊。所述太陽能電池及蓄電池組容量應足夠大，保證在陰天或夜晚絕緣子閃絡時不間斷運行。所述圖像接收單元用于接收并存儲無線發(fā)送模塊發(fā)送的閃絡圖片，向工作人員顯 示定位信息，同時啟動報警單元發(fā)出報警信號；圖像接收單元可以采用手機或網(wǎng)絡計算機等終端，報警單元可以采用聲光報警器，工作人員能夠很方便地利用這些終端設備實現(xiàn)對絕緣子閃絡故障的實時監(jiān)控，并根據(jù)報警信號進行迅速處理。作為本實施例的改進，在圖象處理單片機程序中增加對移動物體的識別功能，圖像處理單片機能夠?qū)Σ杉降囊苿游矬w圖像進行處理，并通過無線發(fā)送模塊向圖像接收單元發(fā)送提醒信息，這樣就起到對電力設施防盜和覆冰等監(jiān)控作用。最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。
權利要求
1.一種基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位方法，其特征在于包括以下步驟1)利用設置在各輸電鐵塔頂端的攝像裝置采集各絕緣子表面發(fā)光信息；2)對步驟I)中的采集結(jié)果進行分析，判斷各絕緣子是否發(fā)生閃絡放電；其判斷方法為實時分析步驟I)中采集的各幀圖片，如果某個絕緣子的圖片中的某些區(qū)域的像素灰度值突然由暗變亮并超過設定閥值，隨后又變暗，就判斷該絕緣子發(fā)生閃絡放電；3)當絕緣子發(fā)生閃絡故障時，對閃絡次數(shù)進行計數(shù)，并向管理終端發(fā)送故障信息；4)管理終端接收到發(fā)生閃絡故障絕緣子的故障信息，并顯示該絕緣子的定位信息，同時啟動報警單元向工作人員發(fā)出報警信號。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位方法，其特征在于 步驟I)中所述的攝像裝置采用微功耗針孔攝像頭。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位方法，其特征在于所述管理終端采用手機或網(wǎng)絡計算機。
4.一種基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置，其特征在于包括微功耗針孔攝像頭、太陽能電池及蓄電池組、圖像處理單片機、計數(shù)單元、無線發(fā)送模塊、圖像接收單元和報警單元；所述微功耗針孔攝像頭用于實時采集絕緣子閃絡放電光；所述圖像處理單片機用于控制微功耗針孔攝像頭采集參數(shù)并根據(jù)采集結(jié)果分析判斷絕緣子是否發(fā)生閃絡放電； 所述計數(shù)單元用于對閃絡次數(shù)進行計數(shù)；所述無線發(fā)送模塊用于向圖像接收單元發(fā)送閃絡圖片；所述太陽能電池及蓄電池組用于對微功耗針孔攝像頭、圖像處理單片機、計數(shù)單元和無線發(fā)送模塊供電；所述圖像接收單元用于接收并存儲無線發(fā)送模塊發(fā)送的閃絡圖片，并根據(jù)接收到的信息啟動報警單元；所述報警單元用于向工作人員發(fā)出報警信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置，其特征在于 所述無線發(fā)送模塊采用GPRS無線模塊。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置，其特征在于所述圖像接收單元采用手機或網(wǎng)絡計算機。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置，其特征在于所述圖像處理單片機還能夠?qū)Σ杉降囊苿游矬w圖像進行處理，并通過無線發(fā)送模塊向圖像接收單元發(fā)送提醒信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于放電光檢測的絕緣子閃絡故障定位裝置及方法，所述絕緣子閃絡故障定位裝置包括微功耗針孔攝像頭、太陽能電池及蓄電池組、圖像處理單片機、計數(shù)單元、無線發(fā)送模塊、圖像接收單元和報警單元；微功耗針孔攝像頭用于采集絕緣子閃絡放電光；圖像處理單片機用于控制微功耗針孔攝像頭采集參數(shù)并根據(jù)采集結(jié)果分析判斷絕緣子是否發(fā)生閃絡放電；計數(shù)單元用于對閃絡次數(shù)進行計數(shù)，無線發(fā)送模塊向圖像接收單元發(fā)送閃絡圖片；太陽能電池及蓄電池組作為供電裝置；圖像接收單元用于接收并存儲無線發(fā)送模塊發(fā)送的閃絡圖片，報警單元用于發(fā)出報警信號；本發(fā)明能直觀、高效地定位閃絡故障絕緣子，提高巡線人員工作效率，縮短故障消除的時間。
文檔編號G01R31/08GK102928757SQ20121047798
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權日2012年11月22日
發(fā)明者陳新崗, 古亮, 李山, 黃會賢, 汪能文, 陳鵬, 鄒文平 申請人:重慶理工大學, 重慶市電力公司長壽供電局, 國家電網(wǎng)公司