概述
高電壓、強(qiáng)電場作用下，高壓線路及裝備中絕緣性能薄弱的部分會發(fā)生局部放電，當(dāng)線路上局部電場強(qiáng)度大于氣體電離強(qiáng)度時，會產(chǎn)生電暈放電，同時輻射出光波、聲波，產(chǎn)生熱量，還有臭氧、紫外線、硝酸等，局部放電的檢測和評價(jià)已就成為電力線路絕緣狀況檢測的重要手段。
電暈放電會消損電能，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年因?yàn)殡姇灧烹姸麚p的電能可達(dá)到20.5億kW.H；電暈放電同時會產(chǎn)生強(qiáng)大的脈沖電磁波，對無線電和高頻通信產(chǎn)生巨大干擾；而且，電暈放電會導(dǎo)致表面發(fā)生腐蝕，加速絕緣老化，降低絕緣性能及其使用壽命，危害巨大。
目前，電暈放電檢測技術(shù)主要有目視觀察法、紅外熱成像技術(shù)、超聲探測技術(shù)和紫外成像技術(shù)等。電暈放電目標(biāo)小、強(qiáng)度弱，目視法很難觀察到；太陽光中含有很強(qiáng)的紅外線，用紅外熱成像技術(shù)觀察誤檢率較高，且紅外熱成像技術(shù)檢測電暈放電時響應(yīng)速度慢；超聲探測技術(shù)能夠定位放電源，但其靈敏度不高且很難對放電性質(zhì)和放電強(qiáng)度進(jìn)行判斷，且由于聲波在傳播途徑中衰減、畸變嚴(yán)重，所以聲測法基本不能反映放電量的大??；紫外成像技術(shù)具有不接觸、不受高頻干擾影響、靈敏度高、超前預(yù)警等特點(diǎn)，圖像直觀、工作方便、離線觀察、全天候、便于攜帶，非常適合巡檢和航拍，已成為電暈放電檢測技術(shù)和絕緣性能評價(jià)的重點(diǎn)研究方向。
表1電暈探測技術(shù)性能比較總表
工作原理
高壓設(shè)備電離放電時，電子釋放能量，會同時輻射出光波和聲波，還有臭氧、紫外線、微量的硝酸等。日盲紫外成像技術(shù)探測電暈放電產(chǎn)生的紫外信號，經(jīng)處理后與可見光圖像疊加，確定電暈位置和強(qiáng)度，為評價(jià)設(shè)備運(yùn)行情況提供依據(jù)，其示意圖如圖1所示。
圖1 紫外線成儀儀結(jié)構(gòu)示意圖
紫外線波長范圍是100nm～400nm，太陽光中雖含紫外線，但由于地球臭氧層吸收了部分波長紫外線，輻射到地面的太陽紫外線波長大都在280nm以上，低于280nm的波長區(qū)間稱為“太陽盲區(qū)”?？諝庵械牡?dú)怆婋x時產(chǎn)生紫外線光譜波長大部分在280nm～400nm的區(qū)域內(nèi)，很小一部分波長小于280nm。因此，若能探測到太陽盲區(qū)內(nèi)的紫外光，只可能是來自地球上的輻射。
采用特定紫外探測組件，可利用太陽盲區(qū)，使其工作在紫外波長200nm～280nm之間，而對其他頻譜不敏感，從而去除可見光源的干擾。日盲紫外探測系統(tǒng)就是避開自然光背景，不受環(huán)境輻射影響，全天時、全天候工作，為電暈放電檢測提供高效手段。此外，大氣壓下，電壓增加，電暈放電光譜紫外區(qū)輻射增加，當(dāng)氣隙變長時，則紫外輻射減弱；紅外光譜則相反，外加電壓低、氣隙較長時紅外光譜更強(qiáng)；可見光區(qū)域?qū)ν饧与妷汉蜌庀堕L度較不敏感。因此，對高壓設(shè)備的氣體放電檢測，紫外光作為檢測信號也比可見光和紅外線更加靈敏。
產(chǎn)品特點(diǎn)
該產(chǎn)品定位于高壓設(shè)備電暈監(jiān)測，主要優(yōu)點(diǎn)如下技術(shù)參數(shù)
紫外CCD成像技術(shù)
電暈放電所產(chǎn)生的為nW級紫外光輻射信號，必須使用紫外增強(qiáng)CCD成像技術(shù)對信號進(jìn)行有效的探測。紫外光子照射到光電陰極上,按一定的量子轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)化為光電子,在加速電場的作用下光電子進(jìn)入MCP 進(jìn)行倍增,然后聚焦到熒光屏激發(fā)出可見光,通過光錐將圖像耦合到可見光CCD 上,最后由電子線路讀出,完成從入射光到電子圖像的轉(zhuǎn)換，從而獲得了紫外圖像信息。
通過和紫外圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合，既保證了紫外信號質(zhì)量，又保留了背景信號信息，兩路圖像經(jīng)融合后，既能檢測電暈也能清楚地顯示放電點(diǎn)的位置
紫外光子計(jì)數(shù)技術(shù)
紫外成像儀在現(xiàn)場進(jìn)行電暈放電檢測的過程中，通過選定的范圍，根據(jù)所顯示的單位時間內(nèi)紫外光子數(shù)對電暈放電強(qiáng)度進(jìn)行量化的?？梢詫?shí)時統(tǒng)計(jì)單位時間內(nèi)目標(biāo)電暈發(fā)生時，帶電粒子電離和復(fù)合過程中所發(fā)出的紫外光子，并以此為參量表征電暈放電的強(qiáng)度。
自動調(diào)焦技術(shù)
先任意采集一幅圖像，計(jì)算其熵值，然后使步進(jìn)電機(jī)正向前進(jìn)若干步，再次計(jì)算熵值。比較兩次的熵值大小，如后一次的值比前一次的小，則電機(jī)前進(jìn)，反之，則后退；當(dāng)電機(jī)停止后，再先后記錄兩次圖像的熵值，比較其大小，如后一次的值仍比前一次的小，電機(jī)繼續(xù)前進(jìn)，反之則繼續(xù)后退；直到測得后一次的值比前一次的大，電機(jī)反轉(zhuǎn)，同時縮小前進(jìn)的步數(shù)，即縮小調(diào)焦范圍；依次循環(huán)若干次后，判斷此時先后采集的兩幅圖像的熵值差的絕對值是否小于 設(shè)定值。如果小于，退出自動調(diào)焦程序，調(diào)焦完成，否則繼續(xù)循壞，進(jìn)行判定，直到判定到清晰圖像為止。
“日盲”技術(shù)
由于臭氧層的吸收作用，接近地球表面的太陽輻射波長均在290納米以上。具有截止波長少于280納米的紫外線探測器統(tǒng)稱為日盲紫外探測器。項(xiàng)目產(chǎn)品可以探測到240-280nm的微弱電暈輻射，完全不受環(huán)境的陽光的影響，在白天黑夜都可以進(jìn)行檢測。
通過光子計(jì)數(shù)判斷設(shè)備狀況
光子計(jì)數(shù)量化可實(shí)時顯示單位時間內(nèi)設(shè)備電暈發(fā)生時所產(chǎn)生的紫外光子，并以此為參量表征電暈放電的強(qiáng)度，在大量的電力設(shè)備檢測數(shù)據(jù)分析和搜集基礎(chǔ)上，我們根據(jù)每分鐘輻射電子數(shù)量進(jìn)行分類，將光子數(shù)的強(qiáng)度分為3個等級：高度集中、中度集中、輕度集中，通過光子計(jì)數(shù)判斷設(shè)備故障情況。
光學(xué)和電子學(xué)結(jié)合的圖像配準(zhǔn)技術(shù)
光學(xué)設(shè)計(jì)，采用雙光路結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)紫外和可見兩套光路，通過反射鏡組共享同一視場。通過調(diào)整反射鏡組以及可見光鏡頭調(diào)焦來確保紫外成像探測與可見光成像探測在同一視場、同一光路下觀測目標(biāo)物，這種結(jié)構(gòu)還是存在固有的結(jié)構(gòu)性視差，再通過圖像倍率調(diào)整，數(shù)字位移配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)兩路成像的精確配準(zhǔn)。
尺寸圖
