浅谈紫外成像仪检测技术在电力领域的应用

上海日夜光电技术有限公司陈聚文 021-********

一、背景简介

紫外成像系统在输供电线路和变电配电等设备的电晕检测应用已经有十多年的时间，由早期只能夜间拍摄到太阳盲滤镜的出现让白天检测变成事实到现在发展到有多种包括机载、车载、火车载等合成系统，紫外成像技术确是有长足发展。相比国外，国内在紫外方面的应用只有五，六年的经验，。以下是笔者了解到的一些在国际上紫外成像系统的应用情况，让我们可以借鉴，以改进我们的紫外检测知识和技术，为输供电线路和变电配电的安全营运尽一点力量。

二、标准规范的发展

紫外成像检测标准的制订一直是国内专家希望制订的规范。有了规范此技术便可有效的广泛推广，避免各大用户错误使用和分析数据以致得出错误检测结果。在定性上，目前的系统不论敏感度，可见光影像放大度等已经做得理想，已经可以很好的为电晕定性定位，从而确定电晕有没有在关键部分产生。但对于那些已经确认了电晕在关键重要部件，是否需要立即维修还是可以等待，目前仍没有一套很好的导则。美国EPRI导则目前是世界上最权威的紫外检测导引，在《架空输电线路电晕和电弧检测导则》和《变电站电晕和电弧检测指南》中罗列了一系列的例子来帮助用户分辨哪些电晕是关键性，哪些是无关痛养的，为电晕定性，但至于定量，目前仍没有一个解决方案。

这课题不但在国内，在国外也是非常热门，在美国，欧洲，以色列等地都有专家在研究解决方案。经过数年的研究和资料搜集，美国和以色列的专家共同编写了一个简单的判定分级。将光子数的强度分为3个等级: 高度集中(Highly Intense)、中度集中(Medium Intense)、轻度集中(Low Intense)。 3个等级的判

定和采取的措施请参照表一。

表一

强度每分钟光子数代表行动

高度集中大于5000 可以快速形成腐蚀或部件已

严重损毁

马上维修或更换有问题

部件

中度集中 1000-5000 有可能形成腐蚀或部件已有

一定损毁

定下维修或更换时间

轻度集中小于1000 有可能缩短部件寿命或部件

可能有轻微损毁

继续留意电晕发展

以上数据是经过多次在类似环境条件下检测而收集回来的。测试条件是环境

温度约20℃，相对湿度是60%，测试距离30米，增益设定为100。电晕判定

流程图一般如下：

由于光子数量极受环境影响，例如温度、湿度、风向、风速、距离、角度等。所以光子强度的划分比较宽，而且在不同地域、季节、时间都对计算产生影响。所以这判定导引只供参考而不是绝对，亦不是完全通用。但对于紫外定量的研究无疑可提供一点贡献。

除了美国、以色列外，南韩、欧洲和我国也在这方面积极研究，务求开发出一套能定性和定量的紫外导引，以期将此检测手段大力推广出去。在不久的将来，相信会有相关的导引出台，以令紫外检测更规范化，更通用!

三、紫外巡检方法

目前国内的紫外巡检方法主要仍然

是便携式，车载或机载仍然是较少。外

国，特别是覆员广大的美国，由于紫外

技术起步比较早，在巡检方法方面由于

机载覆盖面广，仪器的反应和检测距离

亦可支持直升机以每小时100公里的速

度前进，在考虑成本效益下，愈来愈多

公司采用机载方法。而一些专门做机载

检测的公司亦应运而生。这些公司自己

拥有一套配有紫外，红外和可见光通道

陀螺仪的直升机，按客户的要求每年定

期的为客户以平均速度每小时35公里进

行检测，平均一天可检测200多公里长的线路。采集数据时，若发现严重电晕现象，马上将相关片段剪辑，以电邮形式当天便发给客户，让客户可以马上安排进一步的检测或维修。若果没有特别发现，他们会在一周内向客户提交报告，列明有那些地方需要注意，并向客户提出维护建议。据他们的统计，在他们所发现的问题中，50%是用紫外发现的，28%是红外，22%是可见光，而平均来说，在160公里的线路上，会有4-5处地方出现需要注意的电晕现象。

机载方式的好处除了是覆盖面大外，也可以避免因建筑结构的阻隔而发现不了的问题，可以更全面的检测整条线路。而且在上空可以多角度的检测发生电晕的地方，提供更多数据以分析具体电晕问题。而机上的全球定位系统也可帮助更快更准确的将有严重电晕的部分锁定，让他们可以做出及时的维修。

除了有人驾驶直升机外，国外也积极研究无人驾驶飞机检测的可行性。最主要的问题是无人驾驶飞机的速度较高而且负重有限，所以此方面暂时仍没有案例，但肯定已成为重要研究方向。

另外，一些检测公司也正研发一些配件更快更好的收集和分析数据。例如低成本陀螺仪，自动分析软件将出现一定光子数量的图像自动抽出，省却将整段录像从头看到尾的时间等等。

四，紫外在海外应用情况

目前紫外检测用户有大概有一半是在美国，但全球其它国家也积极引进这科技，一些比较小的国家，例如克罗地亚、捷克、爱沙尼亚等地在紫外检测也累积相当经验。紫外在中南美、亚非洲等地亦愈来愈普及。主要用户仍为输配电单位，其次是电力研究所和大学。在中国，上海日夜光电技术有限公司的专业团队在在国内做了一些技术检测服务，也支持国家电玩无人机载紫外成像仪巡检项目积累了大量的经验。据一些美国专家估计，在今天红外已全面普及，市场已渐渐饱和，随着更多紫外检测导引出台，加上仪器便携式增强，巡检方法更多元化。在未来5-10年，紫外将会继红外成为电力无损检测的一个亮点，为电力系统安全无损检测手段写下新的一页。