基于无人机的电力线电晕紫外探测方法研究

发布时间：2020-08-04 06:18

【摘要】：电力线路发生故障的主要原因通常是线路上绝缘设备缺陷,设备劣化导致其表面电场分布不均,会产生电晕放电现象。通过探测早期微弱放电现象可以对设备缺陷程度进行评估,不仅能够提前预警且对维护电网安全稳定运行具有重要意义。电晕放电会辐射出光波、电磁波、电脉冲等信号,采用高灵敏度光电传感器能够发现较弱的放电信号,并且通过探测“日盲”段的紫外光可以避免背景光干扰实现全天候电晕检测。利用无人机机载电晕紫外探测设备进行电力线巡检,其巡线效率高、机动性强等特点能够适应各种恶劣的环境。因此,本文研究了无人机巡线中电晕紫外探测方法,具体工作如下:(1)根据电晕放电特性,分析了影响电晕放电的因素,研究了电晕放电强度与接收紫外光信号的关系。利用“日盲”型光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)设计电晕放电探测系统,通过放电实验平台完成在不同距离、角度和湿度情况下电晕探测实验,并对实验结果进行分析。实验结果表明,探测系统具有较高的灵敏度,能在40m之内探测到放电信号,并在10m～20m距离探测效果较好,可以区分不同强度的电晕放电程度。(2)根据紫外光散射链路模型建立了电晕紫外光功率探测模型,研究了无人机航迹中单目和双目探测定位方法,通过两种不同巡检方式对电晕放电点位置进行定位。设计实验方案,对模拟光源和电晕放电光源进行功率探测实验,并分析了探测定位精度。结果表明,在距离20m时,可以确定放电点的位置并且误差在1.6m以内,验证了探测定位方法的有效性。(3)针对无人机巡线过程中的电晕放电强度评估问题,设计了基于自适应神经模糊推理系统模型(Adaptive Neuro-fuzzy Inference System,ANFIS)的无人机巡线电晕识别方法。对接收单个脉冲信号特征进行提取分析,在不同湿度条件下,研究了不同强度光源对接收脉冲信号强度的影响。建立放电等级评估模型,通过ANFIS算法与BP(Back Propagation)神经模糊算法对比,结果验证该放电模型能够准确地评估放电源的等级强度。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM75
【图文】：

图 1-1 人工巡检示意图Fig.1-1 Schematic diagram of manual inspection天气愈发严重，导致绝缘子表面污秽程度加剧，沉积发生污闪事故，因此对绝缘子污秽度检测极其重要。面的污秽，有效的避免了一些事故的发生，这种方法但对于远距离输电线路中大量绝缘子的清扫会造成故障发生的次数，通过监测可清晰掌握线路运行情况告，但也有专家认为不必花费大量人力物力像“守株电力线上绝缘子数量较多，线路上任何一个节点出现时费力的检测手段已经不能满足电力线安全输送的需分重要。负重又受环境影响容易老化产生电晕放电现象，在损光和热等现象。通过探测这些现象可以发现放电的位备损坏的程度，红外检测法、超声波检测法和化学检红外检测到设备有故障时，该设备可能已经损坏或老

气体电离后的电子平均自由行程增加，游离过程增强，相邻之间电子碰撞的概率增加，加剧电晕放电程度，如图2-1 所示[57]。图中是对6 LGJ-400/50导线的测量结果，表明海拔高度与起晕电压呈线性关系，海拔越高的地区越容易发生电晕现象，电力设备损耗程度也会加大。文献[58]中电晕放电产生各种带电离子，高海拔环境下，空气中离子的迁移率也会受到影响发生变化，海拔越高，离子迁移时间越短，迁移率越大，产生的电流强度也在增加。氮气在空气中占主要部分，电离产生的氮气离子相比空气离子在高海拔环境下迁移时间较高，通过单一气体离子迁移情况对比，更能说明不同海拔下对电晕放电离子迁移有较大影响。图 2-1 起晕电压随海拔高度的变化关系[57]Fig.2-1 the relations of corona inception voltages with altitude change[57]西南地区空气温度较高，空气气体密度下降，相当于海拔上升，也会导致起晕电压降低，电晕现象变得更明显[59]。空气相对温度变化会影响电晕放电辐射场强，可用公式表示为： 0 3 0E W E K W W /10%d B V /m(2-6)式中，E0是基准场的场强，W0是测量基准场时空气相对温度，W 是待求场空气的相对温度。系数 K3的参考值为 0.69。2.1.4 空气相对湿度对电晕放电的影响在不均匀电场中

的参考值为 0.69。2.1.4 空气相对湿度对电晕放电的影响在不均匀电场中，空气相对湿度对电晕放电影响较大，如图2-2所示[60]。图中三条曲线表示的是在三条高压输电线上，电晕放电辐射场强与空气相对湿度的关系。随着空气湿度增加，电晕辐射场强也在增大，容易引起电晕放电。在人工绝缘子污秽实验中，绝缘子表面污层受潮电解质溶解，在表面有微弱的电流产生，当湿度继续增加时，绝缘子污秽层

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本文编号：2780165