CN105699866B - 利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法，轨道交通绝缘部件在运行过程中尚未损坏之前会发出紫外光的特征，将轨道交通绝缘部件所发出的紫外光进行分级，利用紫外线传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光所处的级别，来判断轨道交通绝缘部件所处的绝缘状况，从而在轨道交通绝缘部件绝缘性能尚未完全破坏之前进行绝缘状况预报，防止轨道交通绝缘部件损坏。本发明利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的绝缘情况，由此判断轨道交通绝缘部件的绝缘性能，具有非接触检测，可以提前预报绝缘状况，有效避免出现烧损故障。

Description

利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法

技术领域

本发明涉及到一种轨道交通的部件检测方法，具体涉及一种利用紫外电晕技术，对轨道交通设备中接触网、绝缘子、机车高压设备等绝缘部件，进行检测控制的方法，属轨道交通部件设备监测控制技术领域。

背景技术

作为电气化铁路机车动力的源泉，供电***至关重要，是轨道交通的重要组成部分，供电***主要由变电站、接触网、绝缘子、机车高压设备、电杆等构成，供电***均为高压大电流，其部件的绝缘劣化直接导致安全系数、运输效率的降低。例如，目前电气化铁路运营时间已长达几十年，即使高铁如武广线路也已运行达8年；而作为供电***的关键部件，绝缘子的维护维修目前仍主要通过人工观察或通过兆欧表等工具以定期检、故障修的方式进行，这种方式耗费的人力物力大，以京广线路为例，绝缘子的数量在15万个以上，极易出现漏检、错检，且设备劣化状态没有评判依据，同时没有长期监测的方法，因此迫切需要一种能对绝缘子的劣化状态做综合检测评估的方法及产品。对于变电站、接触网、机车高压设备、电杆等要求绝缘性能的部件更没有成熟的非接触式检测方法和装置。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201510312179.9，名称为“基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***” 的实用新型专利，该专利公开了一种基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，该***包括数据采集模块、通信模块和控制终端，所述数据采集模块包括依次连接的紫外光传感器、光电转换单元、模数转换单元、主控制器；所述光电转换单元和模数转换单元之间设有反向比例放大电路和高通滤波器，紫外光传感器接收到紫外光脉冲，经光电转换模块转换为负向的电流脉冲信号，经前置反向比例放大电路，得到正向电压信号，正向电压信号通过高通滤波器滤除低频干扰；进行模数转换后将信号送至装置主控制器。通过采用先进的紫外光传感技术，可以实现对配网设施故障隐患的主要表现形式之一的局放闪络提前把控和预警。

2、专利号为CN201310327941.1，名称为“非接触式紫外脉冲放电监测装置” 的发明专利，该专利公开了一种非接触式紫外脉冲放电监测装置，包括传感器组、与传感器组相连的信号调理单元、与信号调理单元相连的微处理器，所述微处理器上还连接有供电单元、存储单元、显示单元和控制单元，所述微处理器上还连接有通讯单元和GPS定位单元，所述传感器组包括紫外线传感器。该发明通过紫外线传感器对放电情况进行监测、通过通讯单元进行远程通讯、通过GPS定位单元定位，不受高频干扰，且能够在局部放电击穿绝缘、破坏电力设备之前发现放电，及时报警和采取措施，保障电力***的稳定和安全，具有灵敏度高、体积小、便于携带等优点。

3、专利号为CN201010244378.8， 名称为“紫外法电力电缆在线状态监测评估仪”的发明专利，该专利公开了一种紫外法电力电缆在线状态监测评估仪，由局部放电紫外检测单元、绝缘介质参数测量单元、温度检测单元、中央控制处理单元、GSM数据通信单元和电源管理电路构成；局部放电紫外检测单元的输出端和绝缘介质参数测量单元的输出端以及温度检测单元的输出端分别与中央控制处理单元的输入端连接；中央控制处理单元的输出端通过CAN总线与GSM数据通信单元的输入端连接；电源管理电路的输出端分别与局部放电紫外检测单元、绝缘介质参数测量单元、温度检测单元、中央控制处理单元以及GSM数据通信单元的电源端连接。评估以在线检测埋地下电缆温度、局部放电、介质特性变化及环境状况等参数，具有检测效果可靠灵敏、检测成本较低的优点。

所以上述这些专利虽然都涉及到利用紫外光进行监测，并提出了一些具体的监测方法，但是都没有提出如何利用紫外光电晕技术对轨道交通供电***绝缘部件进行检测控制的方法及装置，而现有的轨道交通供电***绝缘部件一般都在较为恶劣的工况场所工作，很容易出现绝缘性能劣质化，其部件的绝缘劣化将直接导致安全系数、运输效率的降低，所以仍有待进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有轨道交通绝缘部件性能检测所存在的问题，提出一种利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法，该种检测方法具有详细检测轨道交通绝缘部件运行状态的监测功能，这样可以提前预判轨道交通绝缘部件是否存在故障隐患、何种故障隐患，也可以做到更进一步的***寿命分析。

为了达到这一目的，本发明提供了一种利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法，根据高压放电特点，轨道交通绝缘部件在运行过程中，当绝缘部件处于即将损坏之前会因为绝缘性能下降，出现放电现象，发出紫外光；将轨道交通绝缘部件所发出的紫外光进行分级，利用紫外线传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光所处的级别，来判断轨道交通绝缘部件所处的绝缘状况，从而在轨道交通绝缘部件绝缘性能尚未完全破坏之前进行绝缘状况预报，防止轨道交通绝缘部件损坏。

进一步地，所述的利用紫外线传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光所处的级别是在轨道交通绝缘部件绝缘最为薄弱的位置设置紫外线传感器，由紫外线传感器实时对轨道交通绝缘部件所发出的紫外光进行检测，利用紫外线传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光，并将轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光信号转换为电压信号，再将电压信号经过信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理后，与设定的阈值进行比较来统计脉冲数，根据脉冲的密集程度来判断电气设备绝缘损坏位置的放电强度。

进一步地，所述的利用紫外传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光是在轨道交通绝缘部件最薄弱用的部位安装紫外线传感器，紫外线传感器通过检测轨道交通绝缘部件所发出的紫外线间接判断放电或者火焰的存在，并按信号强度成正比的输出信号给上位机***软件处理分析。

进一步地，所述的将轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光信号转换为电压信号是紫外线传感器检测到轨道交通绝缘部件所发出的紫外线后，将把放电紫外光信号转换为电压信号；轨道交通绝缘部件发生击穿前的临界点首先产生电晕，紫外传感器能够检测到较小的放电脉冲，发生电弧放电时，放电幅度显著提高，并与电压等级同向增加；随着绝缘破坏增加，放电强度逐渐增大至跳闸，放电波形幅度发生突变，整个过程符合气体放电发展过程，紫外传感器能够对气体放电产生的紫外线功率准确测量，输出量化电压信号，依据设定的阈值判定被试件的绝缘状态。

进一步地，所述的将电压信号经过信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理是将采用紫外光电管作为信号采集元件，紫外线传感器采集信号后，经过信号调理及信号采集模块，生成脉冲信号，测试到紫外脉冲再经过相关算法完成信号采集，之后经过信号调理模块处理上传到FTP服务器及上位机软件，上位机分析软件安装在FTP服务器上，软件通过FTP方式接收紫外电晕检测仪的数据文件，解析记录的数据，将检测的部件图像显示在上位机，并将检测的紫外光数据以波形直观的显示。。

进一步地，所述的与设定的阈值进行比较来统计脉冲数是根据轨道交通绝缘部件所发出的紫外线电晕在各个阶段不同的强度采用紫外脉冲法进行标定，并制作出标准值，然后采用紫外脉冲法检测轨道交通绝缘部件紫外电晕的强度，再与标准值进行比较，根据脉冲的密集程度来判断电气设备绝缘损坏位置的放电强度。

本发明的优点在于：

本发明利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的绝缘情况，在轨道交通绝缘部件的绝缘子等绝缘部件的绝缘性能降低时，如果出现结构缺陷或表面污秽和湿度的增加，就会产生电晕和局部放电，持续发展到一定程度会导致闪络和跳闸，这时电晕和表面局部放电过程中会辐射特定波段的紫外线，本发明通过在轨道交通绝缘部件的最薄弱部位设置紫外线传感器，利用紫外脉冲法检测紫外电晕的强度，并通过与设定的阈值进行比较来统计脉冲数，由此判断轨道交通绝缘部件的绝缘性能，具有非接触检测，可以提前预报绝缘状况，有效避免出现烧损故障。

附图说明

图1是本发明***软件控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图1可以看出，本发明涉及一种利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法，根据高压放电特点，轨道交通绝缘部件在运行过程中尚未损坏之前会发出紫外光的特征，将轨道交通绝缘部件所发出的紫外光进行分级，利用紫外线传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光所处的级别，来判断轨道交通绝缘部件所处的绝缘状况，从而在轨道交通绝缘部件绝缘性能尚未完全破坏之前进行绝缘状况预报，防止轨道交通绝缘部件损坏。

进一步地，所述的利用紫外线传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光所处的级别是在轨道交通绝缘部件绝缘最为薄弱的位置设置紫外线传感器，由紫外线传感器实时对轨道交通绝缘部件所发出的紫外光进行检测，并将轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光信号转换为电压信号，再将电压信号经过信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理后，与设定的阈值进行比较来统计脉冲数，根据脉冲的密集程度来判断电气设备绝缘损坏位置的放电强度。

进一步地，所述的利用紫外传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光是在轨道交通绝缘部件最薄弱用的部位安装紫外线传感器，紫外线传感器通过检测轨道交通绝缘部件所发出的紫外线间接判断放电或者火焰的存在，并按信号强度成正比的输出信号给上位机***软件处理分析。

进一步地，所述的将轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光信号转换为电压信号是紫外线传感器检测到轨道交通绝缘部件所发出的紫外线后，将把放电紫外光信号转换为电压信号；轨道交通绝缘部件发生击穿前的临界点首先产生电晕，紫外传感器能够检测到较小的放电脉冲，发生电弧放电时，放电幅度显著提高，并与电压等级同向增加；随着绝缘破坏增加，放电强度逐渐增大至跳闸，放电波形幅度发生突变，整个过程符合气体放电发展过程，通过紫外传感器对气体放电产生的紫外线功率准确测量，输出量化电压信号，依据设定的阈值判定被试件的绝缘状态。

进一步地，所述的将电压信号经过信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理是将采用紫外光电管作为信号采集元件，紫外线传感器采集信号后，经过信号调理及信号采集模块，生成脉冲信号，测试到紫外脉冲再经过相关算法完成信号采集，之后经过信号调理模块处理上传到FTP服务器及上位机软件，上位机分析软件安装在FTP服务器上，软件通过FTP方式接收紫外电晕检测仪的数据文件，解析记录的数据，将检测的部件图像显示在上位机，并将检测的紫外光数据以波形直观的显示。

进一步地，所述的与设定的阈值进行比较来统计脉冲数是根据轨道交通绝缘部件所发出的紫外线电晕在各个阶段不同的强度采用紫外脉冲法进行标定，并制作出标准值，然后采用紫外脉冲法检测轨道交通绝缘部件紫外电晕的强度，再与标准值进行比较，根据脉冲的密集程度来判断电气设备绝缘损坏位置的放电强度。

本发明的具体操作步骤是（如附图1）：

1、打开电源，仪器硬件开始进行初始化；

2、开始硬件设备自检，如果自检未通过将发出故障报警，并发出故障代码；

3、如果自检通过将把数据初始化，检测LOOP，如果检测回路（LOOP）发现硬件异常将同样发出故障代码；

4、如果数据初始化，检测LOOP未见异常，将由上位机通过串口或蓝牙发出检测指令，打开检测按键，解析用户指令；

5、将测试仪器的紫外传感器和紫外光电管镜头对准所需检测部件的检测部位，由紫外传感器和紫外光电管镜头采集紫外光信号和ADC；

6、将采集紫外光信号和ADC送入处理模块进行数字信号处理；

7、将处理好的数字信号与标准紫外光进行比对分析，并通过后台进行数据分析处理；

8、但发现数据异常，超出正常值范围，将进行预警，并将记录数据，同时通过远程传送工具进行数据远程传送。

本发明的优点在于：

本发明利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的绝缘情况，在轨道交通绝缘部件的绝缘子等绝缘部件的绝缘性能降低时，如果出现结构缺陷或表面污秽和湿度的增加，就会产生电晕和局部放电，持续发展到一定程度会导致闪络和跳闸，这时电晕和表面局部放电过程中会辐射特定波段的紫外线，本发明通过在轨道交通绝缘部件的最薄弱部位设置紫外线传感器，利用紫外脉冲法检测紫外电晕的强度，并通过与设定的阈值进行比较来统计脉冲数，由此判断轨道交通绝缘部件的绝缘性能，具有非接触检测，可以提前预报绝缘状况，有效避免出现烧损故障。

Claims (5)

1.一种利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法，其特征在于：轨道交通绝缘部件在运行过程中尚未损坏之前会发出紫外光的特征，将轨道交通绝缘部件所发出的紫外光进行分级，利用紫外线传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光所处的级别，来判断轨道交通绝缘部件所处的绝缘状况，从而在轨道交通绝缘部件绝缘性能尚未完全破坏之前进行绝缘状况预报，防止轨道交通绝缘部件损坏；所述的利用紫外线传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光所处的级别是在轨道交通绝缘部件绝缘最为薄弱的位置设置紫外线传感器，由紫外线传感器实时对轨道交通绝缘部件所发出的紫外光进行检测，并将轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光信号转换为电压信号，再将电压信号经过信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理后，与设定的阈值进行比较来统计脉冲数，根据脉冲的密集程度来判断电气设备绝缘损坏位置的放电强度；所述的将轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光信号转换为电压信号是紫外线传感器检测到轨道交通绝缘部件所发出的紫外线后，将把放电紫外光信号转换为电压信号；轨道交通绝缘部件发生击穿前的临界点首先产生电晕，紫外线传感器能够检测到较小的放电脉冲，发生电弧放电时，放电幅度显著提高，并与电压等级同向增加；随着绝缘破坏增加，放电强度逐渐增大至跳闸，放电波形幅度发生突变，整个过程符合气体放电发展过程，紫外线传感器能够对气体放电产生的紫外线功率准确测量，输出量化电压信号，依据设定的阈值判定被试件的绝缘状态。

2.如权利要求1所述的利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法，其特征在于：所述的利用紫外线传感器检测轨道交通绝缘部件所发出的放电紫外光是在轨道交通绝缘部件最薄弱的部位安装紫外线传感器，紫外线传感器通过检测轨道交通绝缘部件所发出的紫外线间接判断放电或者火焰的存在，并按信号强度成正比的输出信号给上位机***软件处理分析。

3.如权利要求1所述的利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法，其特征在于：所述的将电压信号经过信号调理电路的滤波放大以及软件***的滤波处理是将采用紫外光电管作为信号采集元件，紫外线传感器采集信号后，经过信号调理及信号采集模块，生成脉冲信号，测试到紫外脉冲再经过相关算法完成信号采集，之后经过信号调理模块处理上传到FTP服务器及上位机软件，上位机分析软件安装在FTP服务器上，软件通过FTP方式接收紫外电晕检测仪的数据文件，解析记录的数据，将检测的部件图像显示在上位机，并将检测的紫外光数据以波形直观的显示。

4.如权利要求1所述的利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法，其特征在于：所述的与设定的阈值进行比较来统计脉冲数是根据轨道交通绝缘部件所发出的紫外线电晕在各个阶段不同的强度采用紫外脉冲法进行标定，并制作出标准值，然后采用紫外脉冲法检测轨道交通绝缘部件紫外电晕的强度，再与标准值进行比较，根据脉冲的密集程度来判断电气设备绝缘损坏位置的放电强度。

5.如权利要求1所述的利用紫外电晕技术检测轨道交通绝缘部件的方法，其特征在于：所述的由紫外线传感器实时对轨道交通绝缘部件所发出的紫外光进行检测具体操作步骤是：

A.打开电源，仪器硬件开始进行初始化；

B.开始硬件设备自检，如果自检未通过将发出故障报警，并发出故障代码；

C.如果自检通过将把数据初始化，检测LOOP，如果检测回路（LOOP）发现硬件异常将同样发出故障代码；

D.如果数据初始化，检测LOOP未见异常，将由上位机通过串口或蓝牙发出检测指令，打开检测按键，解析用户指令；

E.将测试仪器的紫外线传感器和紫外光电管镜头对准所需检测部件的检测部位，由紫外线传感器和紫外光电管镜头采集紫外光信号和ADC；

F.将采集紫外光信号和ADC送入处理模块进行数字信号处理；

G.将处理好的数字信号与标准紫外光进行比对分析，并通过后台进行数据分析处理；

但发现数据异常，超出正常值范围，将进行预警，并将记录数据，同时通过远程传送工具进行数据远程传送。