專利名稱：利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種高壓輸電線路絕緣子帶電檢測(cè)方法，特別是一種利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法。
背景技術(shù)：
高壓輸電線路絕緣子帶電檢測(cè)，一直是業(yè)內(nèi)人士高度重視且潛心研究的課題。由于線路絕緣子安裝位置的特殊性及檢測(cè)環(huán)境的苛刻性，至今為止一直沒(méi)有準(zhǔn)確可靠的帶電定量檢測(cè)方法。
國(guó)內(nèi)外帶電檢測(cè)絕緣子故障的方法主要有如下幾種1火花叉法是目前最常用的檢測(cè)方法，該方法是根據(jù)火花叉與絕緣子接觸是否產(chǎn)生放電來(lái)判斷絕緣子好壞。
2小球放電法是目前較常用的檢測(cè)方法。該方法是通過(guò)測(cè)量絕緣子兩端的小球產(chǎn)生放電時(shí)的距離來(lái)判斷絕緣子的電壓分布，從而判斷被測(cè)絕緣子是否正常。這種方法要頻繁調(diào)整小球距離，誤判率較大。
3紅外熱像儀法是目前比較先進(jìn)的檢測(cè)方法。它是利用絕緣子表面的熱效應(yīng)原理進(jìn)行帶電檢測(cè)的。這種方法對(duì)涂有半導(dǎo)體釉的防污絕緣子非常有效。因?yàn)榇祟惤^緣子帶電帶電運(yùn)行時(shí)，正常絕緣子的表面電流較大，溫升較高，而劣質(zhì)絕緣子的表面溫度比正常絕緣子低好幾度，用紅外熱像儀易于識(shí)別。但對(duì)于玻璃絕緣子或普通釉的瓷絕緣子，其正常表面溫度比劣質(zhì)絕緣子表面溫度僅相差1℃左右，在復(fù)雜的氣候條件和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，測(cè)量及其困難，精度難以保證。
4絕緣電阻法是目前較先進(jìn)的檢測(cè)方法。它是通過(guò)電流傳感器測(cè)得流經(jīng)絕緣子兩端的泄露電流后，在以無(wú)線通訊的方式將測(cè)量結(jié)果傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行倪M(jìn)行信息集中處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣子的遙測(cè)。該方法存在的一個(gè)重大缺陷在于要在每一串絕緣子上安裝一套檢測(cè)裝置，成本過(guò)高在實(shí)際使用中用戶是難以承受的，且裝置的維護(hù)檢修須停電才能進(jìn)行。
5激光多譜勒振動(dòng)法是利用已開(kāi)裂絕緣子的振動(dòng)中心頻率與正常時(shí)不同的特點(diǎn)，通過(guò)外力如敲擊鐵塔或?qū)⒊暡òl(fā)生器所產(chǎn)生的超聲波，用拋物型反射鏡對(duì)準(zhǔn)被測(cè)絕緣子或用激光源對(duì)準(zhǔn)被測(cè)絕緣子，以激起絕緣子的微小振動(dòng)，然后將激光多譜勒儀發(fā)出的激光對(duì)準(zhǔn)被測(cè)的絕緣子，根據(jù)對(duì)反射回來(lái)的信號(hào)的頻譜的分析，從而獲得該絕緣子的振動(dòng)中心頻率值，據(jù)此判斷該絕緣子的好壞。但是由于該儀器對(duì)未開(kāi)裂的絕緣子檢測(cè)無(wú)效的問(wèn)題以及體積龐大、笨重，使用及維修復(fù)雜、造價(jià)高等缺點(diǎn)，限制了它的適用范圍。
6超聲波測(cè)量法是利用聲-電傳感器，探測(cè)劣質(zhì)絕緣子發(fā)生局部放電時(shí)發(fā)出的聲波和超聲波來(lái)確定劣質(zhì)部位的。它在強(qiáng)大的高壓電磁場(chǎng)下，區(qū)別劣化局放信號(hào)，有一定難度。
綜上所述，我們可以看出各種方法各有所長(zhǎng)，均存在一定的應(yīng)用局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種操作人員無(wú)須接觸絕緣子，可遠(yuǎn)距離用于高壓輸電線路絕緣子帶電檢測(cè)，并得出測(cè)量結(jié)果的利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法，以克服上述的不足。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明由半導(dǎo)體激光源及偏振光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)檢偏器及光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，其具體步驟是第一步驟由半導(dǎo)體激光源及偏振光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生一種偏振激光出射到待掃描絕緣子串；第二步驟偏振激光通過(guò)待掃描絕緣子串產(chǎn)生漫反射光，通過(guò)光學(xué)檢偏器檢測(cè)到漫反射光并檢偏，檢偏后的光再射到光電探測(cè)器感應(yīng)光強(qiáng)；第三步驟光電探測(cè)器感應(yīng)到光強(qiáng)后將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到信號(hào)處理電路處理成數(shù)據(jù)；第四步驟處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析得出結(jié)論。
目前已經(jīng)證實(shí)絕緣子在帶電狀態(tài)下其周圍存在電磁場(chǎng)，該變化的電磁場(chǎng)對(duì)激光的偏振態(tài)有影響。由半導(dǎo)體激光輸出的激光經(jīng)起偏器后成為與光軸成一定角度的偏振光，該光進(jìn)入電磁場(chǎng)出來(lái)后其光的偏振角將發(fā)生變化，而且不同的電磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)光的偏振角變化不同。本發(fā)明正是基于激光偏振態(tài)受電磁場(chǎng)的影響而設(shè)計(jì)的。
由于本發(fā)明是利用激光遠(yuǎn)距離檢測(cè)高壓絕緣子的零值，使得本發(fā)明具有系統(tǒng)測(cè)量方法新穎，安全，非接觸式測(cè)量，效率高等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)建立原理框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
本發(fā)明由脈沖激光驅(qū)動(dòng)發(fā)射電路、光學(xué)起偏器、光學(xué)檢偏器、光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成(見(jiàn)圖1)，其中脈沖激光驅(qū)動(dòng)發(fā)射電路和光學(xué)起偏器(半導(dǎo)體激光源及偏振光學(xué)系統(tǒng))半導(dǎo)體激光器的激光波長(zhǎng)屬于可見(jiàn)光范圍，同時(shí)具有很小的發(fā)散角，適宜陰天或者傍晚，晚上等氣候條件下的測(cè)量。脈沖激光驅(qū)動(dòng)發(fā)射電路的采用，可排除外界干擾。利用光學(xué)起偏器，將半導(dǎo)體激光變成線偏振光，提高偏態(tài)靈敏度。
光學(xué)檢偏器及光電探測(cè)器利用光學(xué)檢偏器對(duì)從絕緣子上發(fā)射回的激光進(jìn)行檢偏，記錄下透過(guò)最大光強(qiáng)時(shí)的偏角。光電探測(cè)器將感應(yīng)到的微弱脈沖光信號(hào)變成電信號(hào)，供信號(hào)處理電路處理。
信號(hào)處理電路將光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換后的電量，經(jīng)解調(diào)電路，絕對(duì)值電路處理后，變換成數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將測(cè)量到的偏角記錄并存儲(chǔ)起來(lái)，以供計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量結(jié)果分析處理，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，并作出診斷結(jié)果。
本發(fā)明的工作原理是由特定波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光源及偏振光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生偏振態(tài)激光對(duì)帶電正常絕緣子進(jìn)行掃描，采用高靈敏度的光學(xué)檢偏及光電探測(cè)器感應(yīng)反射回的偏態(tài)激光，并記錄下感應(yīng)到最大反射偏態(tài)激光光強(qiáng)時(shí)的偏振角，信號(hào)處理電路將光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換后的電量進(jìn)行處理后輸出給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)繪制正常絕緣子串每級(jí)對(duì)光的偏態(tài)特性曲線；然后，偏振態(tài)激光對(duì)帶電“可疑”絕緣子進(jìn)行掃描，利用同樣的原理繪制出“可疑”絕緣子串每級(jí)對(duì)光的偏態(tài)特性曲線；最后通過(guò)比較兩類曲線的特征，根據(jù)兩者偏角的關(guān)系，判斷絕緣子的各種情況。
當(dāng)激光掃描未帶電絕緣子傘裙時(shí)，無(wú)論掃描點(diǎn)在那，其激光的偏振角不產(chǎn)生變化。當(dāng)絕緣子帶電后，由于絕緣子每級(jí)傘裙周圍的電磁場(chǎng)不同(絕緣子傘裙周圍的電磁場(chǎng)線呈現(xiàn)不完全的馬鞍型)，所以其對(duì)激光的偏振角有不同的影響。如果絕緣子傘裙的某一級(jí)出現(xiàn)零值，那么，此時(shí)的絕緣子傘裙周圍的電磁場(chǎng)對(duì)激光偏振態(tài)就產(chǎn)生與沒(méi)有零值絕緣子傘裙時(shí)不同的變化，通過(guò)對(duì)比此變化，就可以判定絕緣子傘裙哪級(jí)出現(xiàn)了問(wèn)題。
本發(fā)明在應(yīng)用前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需建立數(shù)據(jù)庫(kù)，其數(shù)據(jù)庫(kù)的建立方法是首先準(zhǔn)備本發(fā)明一臺(tái)、實(shí)驗(yàn)變壓器及控制臺(tái)一套、正常柱式絕緣子(共6級(jí))一串(見(jiàn)圖2)。其具體步驟是首先，利用本發(fā)明對(duì)未加電的正常絕緣子串的每子串由上至下進(jìn)行掃描(scanning)，記錄下激光掃描到每子串時(shí)系統(tǒng)感應(yīng)到最大光強(qiáng)時(shí)的偏振角，并編號(hào)；其次，利用高壓實(shí)驗(yàn)變壓器對(duì)正常絕緣子串加壓，加壓從小到大，分別為10kV，20kV，30kV。記錄下每檔高壓時(shí)激光掃描到每子串時(shí)系統(tǒng)感應(yīng)到最大光強(qiáng)時(shí)的偏振角，并編號(hào)；再次，將絕緣子串人為短接其中的一級(jí)或者兩級(jí)，人為模擬現(xiàn)場(chǎng)絕緣子零值情況，然后，對(duì)絕緣子串分別加壓，加壓順序與未短接時(shí)相同。記錄下相應(yīng)的偏振角，并編號(hào)；按照上述步驟反復(fù)，并短接不同的子串，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)；最后，將所記錄下的未加電，加電但未短接，加電并短接的數(shù)據(jù)輸入到本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，并將數(shù)據(jù)以偏態(tài)特性曲線的形式表現(xiàn)出來(lái)。
本發(fā)明在使用時(shí)將偏振態(tài)激光對(duì)帶電“可疑”絕緣子進(jìn)行掃描所得數(shù)據(jù)，利用前述的與建立數(shù)據(jù)庫(kù)相同的原理繪制出“可疑”絕緣子串每級(jí)的偏態(tài)特性曲線，通過(guò)對(duì)偏態(tài)特性曲線的分析初步判斷絕緣子的情況，并將此偏態(tài)特性曲線與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)比較，分析得出結(jié)果。
本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容所與本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法，由半導(dǎo)體激光源及偏振光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)檢偏器及光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，其具體步驟是第一步驟由半導(dǎo)體激光源及偏振光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生一種偏振激光出射到待掃描絕緣子串；第二步驟偏振激光通過(guò)待掃描絕緣子串產(chǎn)生漫反射光，通過(guò)光學(xué)檢偏器檢測(cè)到漫反射光并檢偏，檢偏后的光再射到光電探測(cè)器感應(yīng)光強(qiáng)；第三步驟光電探測(cè)器感應(yīng)到光強(qiáng)后將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到信號(hào)處理電路處理成數(shù)據(jù)；第四步驟處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析得出結(jié)論。
2.如權(quán)利要求1所述的利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法，其特征在于半導(dǎo)體激光源及偏振光學(xué)系統(tǒng)采用脈沖激光驅(qū)動(dòng)發(fā)射電路和光學(xué)起偏器。
3.如權(quán)利要求1所述的利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法，其特征在于光學(xué)檢偏器及光電探測(cè)器是利用光學(xué)檢偏器對(duì)從絕緣子上發(fā)射回的激光進(jìn)行檢偏，記錄下透過(guò)最大光強(qiáng)時(shí)的偏角，光電探測(cè)器將感應(yīng)到的微弱脈沖光信號(hào)變成電信號(hào)，供信號(hào)處理電路處理。
4.如權(quán)利要求1所述的利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法，其特征在于信號(hào)處理電路是將光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換后的電量，經(jīng)解調(diào)電路，絕對(duì)值電路處理后，變換成數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
5.如權(quán)利要求1所述的利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法，其特征在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是將測(cè)量到的偏角記錄并存儲(chǔ)起來(lái)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)測(cè)量結(jié)果與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)比較、分析處理，并作出診斷結(jié)果。
6.如權(quán)利要求5所述的利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法，其特征在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)的建立步驟是第一步驟利用對(duì)未加電的正常絕緣子串的每子串由上至下進(jìn)行掃描，記錄下激光掃描到每子串時(shí)感應(yīng)到最大光強(qiáng)時(shí)的偏振角，并編號(hào)；第二步驟利用高壓變壓器對(duì)正常絕緣子串加壓，加壓從小到大，記錄下每檔高壓時(shí)激光掃描到每子串時(shí)感應(yīng)到最大光強(qiáng)時(shí)的偏振角，并編號(hào)；第三步驟將正常絕緣子串人為短接其中的一級(jí)或者兩級(jí)，人為模擬現(xiàn)場(chǎng)絕緣子零值情況，然后，對(duì)絕緣子串分別加壓，加壓順序與未短接時(shí)相同，記錄下相應(yīng)的偏振角，并編號(hào)；第四步驟將第三步驟反復(fù)，并短接不同的子串，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)；第五步驟將所記錄下的未加電，加電但未短接，加電并短接的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)庫(kù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用激光遙測(cè)高壓絕緣子零值的方法，由半導(dǎo)體激光源及偏振光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)檢偏器及光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，其具體步驟是第一步驟由半導(dǎo)體激光源及偏振光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生一種偏振激光出射到待掃描絕緣子串；第二步驟偏振激光通過(guò)待掃描絕緣子串產(chǎn)生漫反射光，通過(guò)光學(xué)檢偏器檢測(cè)到漫反射光并檢偏，檢偏后的光再射到光電探測(cè)器感應(yīng)光強(qiáng)；第三步驟光電探測(cè)器感應(yīng)到光強(qiáng)后將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到信號(hào)處理電路處理成數(shù)據(jù)；第四步驟處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析得出結(jié)論。由于本發(fā)明是利用激光遠(yuǎn)距離檢測(cè)高壓絕緣子的零值，使得本發(fā)明具有系統(tǒng)測(cè)量方法新穎，安全，非接觸式測(cè)量，效率高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08C19/36GK1936612SQ200610124808
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
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