- 頭條應用于輸變電設備巡檢中的紫外成像檢測技術2022-01-05 作者：田迪凱 羅日成 等 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語隨著我國遠距離特高壓輸電線路的投運，長期高場強、高負荷的運行和復雜惡劣的環境都會導致輸變電設備產生電暈放電現象，長期的電暈放電會使輸變電設備發生電化學腐蝕，從而影響電力系統的穩定運行。紫外成像檢測作為一種新興的技術，開始逐漸廣泛運用到高壓電力設備電暈、電弧的檢測、高壓變電站及輸電線路的維護等電力系統高壓檢測領域中。
因為放電過程中伴隨著紫外線（ultraviolet）的輻射。紫外線輻射是所有波長大于10nm小于400nm的輻射，由于臭氧層的吸收作用，接近地球表面的太陽輻射的波長均大于290nm，紫外成像檢測技術探測240～280nm的波段，因此不受太陽光線的干擾和影響。紫外成像檢測技術具有抗干擾能力強、定位精度高、檢測時不影響電力設備正常運行等優點。
輸變電設備的正常工作是電力系統安全可靠運行的重要保障，輸變電設備在不同的大氣環境下工作，隨著長期運行、外力破壞及自然災害等原因，會出現絕緣性能降低、設備結構損壞和表面污穢等問題。紫外成像檢測技術能快速地對輸變電設備進行巡檢并找出故障點，以便于進行維修。紫外成像作為新興的檢測技術主要應用在絕緣子放電故障檢測、架空導線放電故障檢測和均壓環放電故障檢測中。
紫外成像檢測技術的原理圖如圖1所示，它主要由接收光學系統、紫外成像模塊、可見光攝像模塊、數據采集系統和圖像融合等模塊組成。
圖1 紫外成像檢測技術原理圖
入射光進入接收光學系統后分成兩束，一束可見光進入可見成像通道，另一束紫外光進入紫外成像通道，可見光通道用于接收可見光信號，即拍攝環境物體圖片，可見光經電荷耦合器件（charge coupled device, CCD）探測器后進入數據采集系統。
紫外成像通道用于接收放電過程中發射的紫外線輻射，紫外光經紫外日盲濾波鏡進行濾波，濾過波長240nm至280nm以外的紫外光，再通過光電陰極、增益放大通道將紫外光信號轉換為可見光信號，后經CCD探測器進入數據采集系統。兩路光信號最后經過圖像融合模塊進行融合處理，從而將紫外成像通道的圖像疊加到可見光通道的圖像上。
紫外成像檢測儀的實際檢測距離都不是固定的數值，檢測距離對光子數的測量有著非常明顯的影響（“光子數”通常作為量化放電程度的重要參數），即使對同一放電現場進行測量，檢測距離越遠，紫外成像儀測量到的光子數越小。因此，檢測距離無法統一到標準數值，很難對不同檢測距離下的檢測結果進行對比，從而無法對不同檢測距離下測得的放電程度進行對比。
基于上述實際存在的問題，將光子數修正到標準的檢測距離下具有重要的意義。
長沙理工大學電氣與信息工程學院的研究人員田迪凱、羅日成等，在2021年第2期《電氣技術》上發表研究成果。他們將不同檢測距離下檢測到的光子數修正到最佳檢測距離下光子數，以便于量化不同檢測距離下的放電程度。以尖端放電模型為實驗對象模擬輸變電設備外絕緣放電現象，利用以色列OFIL公司生產的SuperB型紫外成像檢測儀研究不同工頻電壓下，光子數隨檢測距離的變化特性。
圖2 實驗平臺原理圖
圖3 實驗場景圖
他們發現，在同一工頻電壓下，隨著檢測距離的增大，紫外成像檢測儀檢測到的光子數不斷減小。將實驗數據進行擬合，分別得到不同工頻電壓下光子數隨檢測距離的擬合公式，結果表明光子數與檢測距離近似呈冪函數關系。
對光子數隨檢測距離的擬合公式進行推導得到光子數檢測距離修正公式，并對其驗證，結果表明修正精度高，最大相對誤差約為◆8.68%，因此修正公式能將不同檢測距離下輸變電設備外絕緣放電程度進行精準地對比，可以為實際的工程檢測提供重要的參考依據。
本文編自2021年第2期《電氣技術》，標題為“基于紫外成像檢測技術的不同檢測距離下光子數的修正”，作者為田迪凱、羅日成、張宇飛、肖宏峰。
