一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统及其判断方法技术方案

本发明专利技术提供一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统及其判断方法，其系统包括无人机、红外光谱检测装置、机械手臂以及无线控制模块，通过无线控制模块控制机械手臂将所述红外光谱检测装置抵近需检测绝缘子，所述无线控制模块能够接收所述红外光谱检测装置检测到红外线光谱数据并传递到传输至地面的控制端。利用无人机与机械手臂的工作协助，只需要抵近需要检测的绝缘子即可获取相应的数据并判断是否存在老化的现象，解决目前技术存在的需要将绝缘子拆除，才能采集数据进行判断老化的问题，本发明专利技术可以对空中的绝缘子进行在线检测，无需停止输电线工作或摘取绝缘子。无需停止输电线工作或摘取绝缘子。无需停止输电线工作或摘取绝缘子。

【技术实现步骤摘要】
一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统及其判断方法


[0001]本专利技术涉及输电线路检修装置
，更具体而言是指一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统及其判断方法。

技术介绍

[0002]绝缘子是高压输电线路中的重要器件。在长时间使用情况下，绝缘子会出现老化现象，而老化绝缘子会影响高压输电线路的正常工作。然而，由于高压输电线路的特殊性，我们无法频繁停止输电并摘取绝缘子进行检测。因此，原位绝缘子探测研究非常必要。
[0003]中国专利公开了一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置(专利号：2021222121899)，是通过无人机搭载绝缘子检测仪来采集耐张瓷绝缘子周围电场分布情况，并根据检测所得的数据对比分析判断绝缘子串中有无劣化或零值绝缘子，替代人工完成绝缘子的检测作业，通过云台相机的实时监控以及机械臂总成的灵活调节可使检测针精准进入到待检测的绝缘之间，不仅降低了工人的劳动强度，降低了操作难度，还大幅提高了检测作业的效率和质量，避免对操作人员的人身安全产生影响。在无人机的上部还安装有旋翼防护装置，旋翼防护装置的设置能确保无人机在上升过程中避免输电线对旋翼的影响，进而顺利将检测针移动至需要检测的绝缘子串位置处，以便于后续的绝缘子串检零作业。然而该专利在具体使用时其检测针需要进入到相邻侧的绝缘子片两侧，读取该绝缘子阻值，以上述两个绝缘子片的检零操作为一个流程步骤，因此需要花费较多时间才能确保其探测针伸入到绝缘子之间，操作相对繁琐，而且其对绝缘子的检测方法是通过绝缘子检测仪来采集耐张瓷绝缘子周围电场分布情况，并根据检测所得的数据对比分析判断绝缘子串中有无劣化或零值绝缘子，该专利的技术方案是针对陶瓷绝缘子进行零值检测，不适合检测复合绝缘子。
[0004]综上在本领域技术当中还可以更换效率更高、检测更准确、检测更方便的检测装置对复合绝缘子或者陶瓷绝缘子进行检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统，通过使用本系统和与方法，可以在高压输电线不停止工作、无需摘取绝缘子的情况下进行绝缘子红外光谱检测。
[0006]本专利技术的又一目的在于解决目前技术存在的需要将探针进入到相邻侧的绝缘子片两侧才能采集数据进行判断老化的问题，提供一种只需要抵近绝缘子即可实现检测的原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统。
[0007]本专利技术的技术方案为：一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统，包括无人机、红外光谱检测装置、机械手臂以及无线控制模块，所述机械手臂的首端固定在所述无人机的底端，所述无线控制模块固定在所述无人机的顶部，所述红外光线检测装置安装在所述机械手臂的末端，所述无线控制模块用于控制所述红外光谱检测装置、所述机械手臂的启
闭，通过无线控制模块控制机械手臂将所述红外光谱检测装置抵近需检测绝缘子，所述无线控制模块能够接收所述红外光谱检测装置检测到红外线光谱数据并传递到传输至地面的控制端。
[0008]一种原位绝缘子老化程度红外光谱判断方法，其包括以下步骤，步骤一，通过红外光谱检测装置对标准样品进行光谱数据探测，在无人机巡检之前，对标准全新绝缘子样本进行红外光谱探测，以获取反射光谱数组sa1，以为sa1作为标准光谱数据；
[0009]步骤二，通过红外光谱检测装置实时探测需检测绝缘子发射光谱数组sa2，再在原位探测需检测绝缘子反射光谱数组sa3；
[0010]步骤三，利用(sa3
‑
sa2)/sa1公式获取户外绝缘子与标准绝缘子红外光谱之间的比值(sa3
‑
sa2)/sa1，定义为检测光谱s1；
[0011]步骤四，对步骤三中的s1进行傅里叶变化FFT(s1)，然后对FFT(s1)截取频率绝对值小于1赫兹的信号，用于去除仪器内部的直流背景直流噪声信号，然后进行反傅里叶变化，得到无直流背景直流噪声信号影响的光谱信号s2；
[0012]步骤五，对步骤四中的s2进行低通滤波，截止频率为K赫兹，用于去除信号的高频分量，剔除户外环境温度变化引起的白噪声信号，然后进行反傅里叶变化，得到与白噪声影响的光谱信号s3；
[0013]步骤六，对步骤五中的s3进行PCA分解，可以将信号分解成多个相互独立特征信号，取最大特征值对应的特征信号进行傅里叶变换，在频谱中通过寻找最大峰作为判定阈值T；
[0014]步骤七，在步骤一中的标准光谱数据sa1中提取Si
‑
O
‑
Si键对应波段w1的反射光谱数值a1以及Si
‑
CH3键对应波段w2的反射光谱数值a2，在步骤二中的发射光谱数组sa2中提取波段w1的发射光谱数值a3和波段w2的发射光谱数值a4，在步骤二中的反射光谱数组sa3中提取Si
‑
O
‑
Si键对应波段w1的反射光谱数值a5以及Si
‑
CH3键对应波段w2的反射光谱数值a6，Si
‑
O
‑
Si键原位反射光谱数值为a5
‑
a3，Si
‑
CH3键原位反射光谱数值为a6
‑
a4，利于(a5
‑
a3)/a1以及(a6
‑
a4)/a2的比值判断绝缘子老化程度，当(a5
‑
a3)/a1或(a6
‑
a4)/a2小于阈值T，则认为绝缘子发生老化。
[0015]本专利技术的有益效果为：通过本专利技术的系统与方法，在无人机的协助下，可以通过夹持红外光纤探头的机械手臂将红外光源传输至输电线上的需要检测的绝缘子，需要检测的绝缘子反射的红外光谱进一步通过红外光纤探头返回到其红外光谱仪内，利用无人机与机械手臂的工作协助，只需要抵近需要检测的绝缘子即可获取相应的数据并判断是否存在老化的现象，解决目前技术存在的需要将绝缘子拆除，才能采集数据进行判断老化的问题，本专利技术可以对空中的绝缘子进行在线检测，无需停止输电线工作或摘取绝缘子，本专利技术的老化程度红外光谱判断方法相比目前技术具有更高的判断效率、更精准的判断，为本领域技术人员提供不同于目前技术不同的判断方法，增加了本领域技术人员的选择空间。
附图说明
[0016]图1本专利技术在具体使用中抵近绝缘子的示意图。
[0017]图2为本专利技术的红外光谱检测装置的结构示意图。
[0018]图3为本专利技术的机械手臂的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0020]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0021]需要理解的是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统，其特征在于：包括无人机、红外光谱检测装置、机械手臂以及无线控制模块，所述机械手臂的首端固定在所述无人机的底端，所述无线控制模块固定在所述无人机的顶部，所述红外光线检测装置安装在所述机械手臂的末端，所述无线控制模块用于控制所述红外光谱检测装置、所述机械手臂的启闭，通过无线控制模块控制机械手臂将所述红外光谱检测装置抵近需检测绝缘子，所述无线控制模块能够接收所述红外光谱检测装置检测到红外线光谱数据并传递到传输至地面的控制端。2.如权利要求1所述的一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统，其特征在于，所述红外光谱检测装置包括红外光谱仪，红外光源以及红外光纤探头，所述红外光纤探头通过线缆分别与所述红外光源、红外光谱仪连接，所述红外光纤探头设置在所述机械手臂的末端，所述红外光纤探头的前端在所述机械手臂夹持下抵近需检测绝缘子。3.如权利要求1或2所述的一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统，其特征在于，所述红外线光谱数据包括需检测绝缘子发射光谱数组及需检测绝缘子反射光谱数组。4.如权利要求1所述的一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统，其特征在于，所述机械手臂包括与无人机固定的顶部舵机以及多个关节舵机，所述顶部舵机通过连接架、法兰盘与其中一个关节舵机活动连接在一起，其余的关节舵机通过连接架、法兰盘依次活动连接在一起。5.如权利要求1所述的一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统，其特征在于，所述控制端将接收到的红外光谱数据通过计算获得第一比较值、第二比较值及一个阈值，当第一比较值或者第二比较值小于所述阀值时则判断所检测的绝缘子发生老化。6.如权利要求2所述的一种原位绝缘子老化程度红外光谱检测系统，其特征在于，所述红外光纤探头的外侧对称固定有两个相机。7.一种原位绝缘子老化程度红外光谱判断方法，其包括以下步骤，步骤一，通过红外光谱检测装置对标准样品进行光谱数据探测，在无人机巡检之前，对标准全新绝缘子样本进行红外光谱探测，以获取反射光谱数组sa1，以为sa1作为标准光谱数据；步骤二，通过红外光谱检测装置实时探测需检测绝缘子发射光谱数组sa2，再在原位探测需检测绝缘子反射光谱数组sa3；步骤三，利用(sa3
‑
sa2)/sa1公式获取户外绝缘子与标准绝缘子红外光谱之间的比值，定义为检测光谱s1；步骤四，对步骤三中的s1进行傅里叶变化FFT(s1)，然后对FFT(s1)截取频率绝对值小于1赫兹的信号，用于去除仪器内...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林聪，陈晓琳，劳全，李欣然，符小桃，张小店，
申请(专利权)人：海南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：