[发明专利]基于无人机的输电线路电晕放电的电磁波检测装置及方法

说明书

本发明提出了一种基于无人机的输电线路电晕放电的电磁波检测装置及方法，检测装置包括无人机、射频检测模块、紫外检测模块和上位机，无人机与遥控器相连接，无人机的支架上固定有射频检测模块和紫外检测模块，上位机上设有无线通信模块、单片机、第一显示模块和第二显示模块，射频检测模块通过无线通信模块与第一显示模块相连接；所述紫外检测模块通过无线通信模块与单片机相连接，单片机与第二显示模块相连接。本发明通过无人机搭载对紫外和射频两个不同电磁波波段进行检测和分析，可实现输电线路放电的状态评估，预估线路的使用寿命、发现潜在隐患，为保证电力系统稳定供电提供保障，减少输电线路隐患发生的故障，降低了损失，保证了供电。

技术领域

本发明涉及射频电磁波检测的技术领域，尤其涉及一种基于无人机的输电线路电晕放电的检测装置及方法。

背景技术

由于电网建设用地日益紧张、青苗赔偿难度增大，输电工程以同塔多回线路为主，且紧凑型输电线路比例越来越高。随着设备检修规范化，输电线路要求塔上近距离检测或者飞行器带吊舱近距离检测。塔上作业时，至少需要4名作业人员配合吊装仪器，不仅耗费人力，在吊装过程中还容易损坏仪器；同塔多回输电线路还可能涉及配合停电，设备风险和人员作业风险均很高。电压制热型设备的放电阶段包括辉光放电、电晕放电、刷状放电、火花放电和电弧放电，严重程度依次递增。采用传统的红外热成像检测可以检测火花放电或电弧放电阶段的发热缺陷，但随着供电可靠性要求的提高，设备停电越来越难，缺陷处理非常被动。因此，运维部门亟需一种设备产生发热缺陷前就能提前管控的智能化检测装置，以及时跟踪设备风险，掌握主动性，同时实现少登塔甚至免登塔，以降低设备风险和人员作业风险。

电晕放电是输电线路经常出现的一种异常现象。随着用户对用电可靠性、安全性和稳定性要求的不断提高，输电线路的电晕放电现象不容忽视。对电晕放电信号的检测可以对输电线路的绝缘故障提供早期预警，以便在出现线路隐患时及时检修处理，避免重大绝缘事故发生，对保障输电线路的安全运行具有非常重要的意义。目前，输电线路电晕放电检测技术主要有目视观察法、红外热成像法、超声电晕探测法、紫外成像法、电磁检测法等。目视观察法是依赖工作人员经验的最初的检测方法。

红外热成像法利用目标有较大的温度梯度或背景与目标有较大热对比度的特点，使得低可视目标很容易在红外图像中看到，可以检测火花放电或电弧放电阶段的发热缺陷。红外热成像法在国内外有较广泛的应用，在电力行业的应用对象主要包括保险丝、电缆线芯、合成绝缘子和变压器等电力设备。但是，在使用中人们发现红外技术受到多方面因素的影响，一是目标与探测器之间的环境和距离影响探测效果；二是空气流动不仅使红外能量衰减，且对目标红外辐射能量的传输有极大的影响；另外，只有当放电发展到比较严重的程度，造成局部温升，红外成像方法才能检测得到，灵敏性不足。

超声电晕探测法利用超声波原理检测电晕放电时激发出的超声波分量，超声电晕探测器是一种非接触式测量仪器，可用于设备局部放电点的定位，用来查找暴露在大气中的电晕放电点。超声电晕探测法多作为电检测的辅助手段，也存在灵敏度不高的问题。

紫外成像法是监测电气设备放电时产生的紫外线，紫外信号经处理后与可见光影像重叠显示在屏幕上。南非CSIR公司已经利用紫外太阳盲区，开发出了CoroCAM紫外电晕检测系统，通过获取的图像信息对放电源做准确定位，并确定设备放电的原因及严重程度。美国 EPRI 公司利用紫外成像仪对输电线电晕放电进行了实验室及现场试验，实验效果良好，并编写了相关的检测导则。紫外成像仪用于电力系统设备放电的检测均获得了与预期相符的良好效果，比如138kV和500kV架空线，以及发电机线圈和其他电力设备。在国内，武汉大学研究认为输电线电晕放电发展的过程可以通过紫外成像仪观测到的光子数的变化去反映。重庆大学高压研究人员通过对合成绝缘子沿面污秽放电进行紫外成像，认为绝缘子表面的污秽等级及绝缘状态可以根据检测到的紫外光子数的范围来判断。紫外成像仪响应速度快，能够比较准确的发现电晕放电部位，已被一些电力公司采用，但是设备价格太昂贵（单价70万左右），不适合大面积推广使用。