紫外成像仪在输电线路上的应用

紫外成像技术在 500kV 变电站设备带电检测中的应用摘要：紫外成像技术能够更加快捷、直观、灵敏的检测高压设备放电情况，在变电站带电检测中的应用有着很多优势，已经能够实现白天检测，检测效率高，速度快，在实际应用中和红外成像技术相互配合，能够显著增强设备故障点的检测能力，提高变电运行稳定性。

关键词：紫外成像技术；变电站；带电检测一、紫外成像检测技术原理高压设备由于局部尖端、毛刺、污秽等造成局部场强畸变增大而对空气发生电离形成电晕，空气电离过程中会向外界发射大量的紫外线。

紫外成像检测技术就是利用特制的光学传感系统捕捉空气电离过程中产生的紫外线，经过处理后与可见光产生的图像一同成像于显示器上，从而达到显示和定位高压设备局部电晕位置和放电强度的目的。

紫外线的波长范围是40～400nm，太阳光线中也会含有紫外线。

由于这些光线在穿过地球臭氧层过程中波长小于300nm的紫外线基本上被吸收，实际到达地球的紫外线波长在300nm以上，这个波段范围即“日盲区”。

为克服太阳光中紫外线的影响，现场应用的紫外成像检测仪器检测的波长范围为280～300nm。

首先利用紫外光束分离器将输入的光线分成两部分，一部分形成可见光影像，另一部分经过紫外线太阳镜过滤后保留其紫外部分，并经过放大器处理后在电荷耦合元件（charge coupled device，CCD）板上得到清晰度高的紫外图像，最后通过特殊的影像工艺将紫外光影成像仪和可见光影像叠加在一起，形成复合影像。

紫外成像仪采用双通道图像融合技术，将紫外光与可见光叠加，即可精确定位电晕的故障区域，又可显示放电强度。

二、紫外成像技术高压设备电离放电，不同的电场强度下，产生的电晕、闪络以及电弧有所差别，电离过程中，空气中电气获得能量并将其释放，电子释放能量就会产生声波和光波，同时生成臭氧、紫外线以及硝酸。

紫外成像技术就应用了这一特点，使用紫外仪器接受放电过程产生的紫外信号，处理后将其和可见光叠加，就能够准确判断其电晕强度和位置，用作判断设备状态的依据。

紫外成像仪CoroCAM504现场检测标准化作业指导书1.适用范围本指导书适用于南方电网超高压输电公司500kV交流及±500kV直流架空输电线路紫外电晕检测作业。

2.作业人员要求3.作业人员组织4.工具材料5.危险点分析及控制措施6.作业内容、步骤7.作业操作参考适用参数本参数是根据厂家建议以及国内各用户使用情况的经验得出，仅适用超高压线路，具体情况可再根据现场实际情况进行微调。

紫外504参数调节主要分为两类：1.灵敏度，这是硬件调节，主要来调节仪器对电晕检测的灵敏程度。

2.图像处理，这是软件调节，这主要是调节图像显示部分，通过调节可以突出设备的放电情况，屏蔽掉周围环境干扰。

参数共有5个，分别为：UV GAIN：紫外灵敏度。

UV FLOOR：显示门槛。

UV ATTACK和UV DECAY：组合调节叠加时间。

UV THRESH：调节叠加效果。

参数的调节需要根据不同的电压等级，不同的负荷，不同的气候调节，不同的设备来调节，主要原则是：电压等级越高，负荷越大，灵敏度可降低；电压等级越低，负荷越小，灵敏度需提高。

天气越干燥，海拔越低，灵敏度需提高；天气越潮湿，海拔越高，灵敏度可降低。

8.本作业所需时间不含前往工作地点的时间，完成每一个杆塔需要时间0.5—1小时。

9.使用仪器日常维护注意事项9.1不要使用不匹配的交流电源或电池，以免烧坏仪器。

9.2不要使用仪器长时间对着太阳等强紫外光源，以免闪坏探测器。

9.3 CF卡插拔注意方向，正面朝左插入，并建议使用SANDISK品牌的CF卡。

9.4 如长时间使用，探测器温度超过60°，仪器会有报警提示，此时需要关机冷却，并且不要堵塞仪器下方的风扇口，以免影响散热。

9.5由于仪器内有多组敏感光学组件，所以日常使用和保管中要注意干燥防潮，存放仪器的地方一定要干燥，便携箱中可放置干燥剂。

9.6 电池为锂电池，不要长时间过充，以免影响使用寿命。

9.7 如长时间不使用仪器，最好一个月取出通电开机一段时间，以保持仪器的灵敏。

日盲和非日盲紫外电晕检测技术在电网设备中的应用张兆钰;高健;蒋菲;苗兴【摘要】随着经济社会的发展,电压等级的升高,电网设备的安全经济运行日益重要,而更重要的是如何在缺陷的萌芽阶段发现它并进行消缺工作从而避免缺陷的发展引起事故.紫外成像技术由于其实时性、直观性、易推广、可带电检测的特点,在电气设备状态评价中的重要性便显现出来,电力现场的应用也日益拓展.本文分别从原理上对日盲型紫外成像检测技术和非日盲型紫外成像技术进行了分析,结合现场中实际应用的实例,就两者的适用性分别进行了分析.【期刊名称】《甘肃科技》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】3页(P48-50)【关键词】紫外成像检测技术;日盲型;非日盲型;电晕【作者】张兆钰;高健;蒋菲;苗兴【作者单位】国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州 730070;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州 730070;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州 730070;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】TN23随着电压等级的提高，电晕放电是电气设备在正常运行中很难完全避免的一种现象，电晕放电可以是连续放电，也可以是不连续的脉冲放电，其会产生无线电干扰，影响到附近的通讯、电视信号的接收；在某些情况下，如果升高尖端导体的电位，电晕会发展成为通向另一物体的火花进而造成设备外绝缘闪络而引发事故；会促进绝缘材料的老化等。

产生局部放电时，会产生一些特征信息，如声、光、热等，利用这些特征信息，可对放电现象进行定性定量，研究这些变化与设备外部特性之间的关系，评估其进一步发展的可能性，对保证设备安全运行有着重要的意义。

检测局部放电常用方法有：红外检测法、紫外检测法、声测法、脉冲电流法等[1]，本文采用以发出紫外线为特征量的紫外检测技术进行电气设备的实验研究[2]。

1 基本原理紫外线在电磁波谱中的波长范围为10～400nm,在白天，由于臭氧层的吸收作用，实际辐射到地面的太阳紫外线波长大都在300nm以上，低于300nm的波长区间为太阳“盲区”，所以波长范围在240～280nm区间的紫外线只可能是地球上产生的。

高压电气设备故障诊断中紫外成像检测技术应用摘要：绝缘劣化是引起电气设备故障损坏的主要原因之一。

设备绝缘劣化一般会伴随着产生电晕放电和表面局部放电现象。

因此，进行电晕放电检测，能够及时掌握绝缘可能出现的劣化迹象，在严重事故发生之前就可以确定绝缘劣化的严重程度，从而避免事故的发生。

关键词：高压电气设备；故障诊断；紫外成像检测技术1、紫外成像检测技术1.1检测原理高压设备由于绝缘劣化、受潮等原因会发生电离放电，根据电场强度的不同，可分为电晕放电、间歇性电弧放电和持续性电弧放电3个等级。

电离放电的本质是电子释放能量的过程，同时会辐射出紫外线（UV）、可见光和声波等。

紫外线的波长范围是40～400nm，太阳光中部分波长的紫外线被地球上的臭氧层吸收，实际辐射到地面上的太阳紫外波长大都在300nm以上，低于300nm的波长区间称为太阳盲区，因此，紫外成像仪在白天也可以进行检测。

电晕放电辐射出的紫外光波长范围为230～405nm，紫外光滤波器的工作范围为240～280nm，将该波段比较微弱的紫外光信号经过影像放大器变成可视的影像。

光源经过光束分离器，分别送给紫外光和可见光检测通道。

紫外光通道用于电晕成像，可见光通道用于被测设备及环境成像。

采用图像融合技术将两个影像叠加在一起，就可以确定电晕的放电量，并能够精确地定位放电区域。

1.2诊断方法紫外成像检测技术检测的直接参数是光子数，由于该参数受到检测距离、环境（如湿度、温度等）以及设备参数（如增益）等很多因素的影响，如何量化这些指标与光子数之间的关系，仍处于研究阶段，目前国内外尚未形成统一的标准。

我国DL/T345—2010《带电设备紫外诊断技术应用导则》中规定的检测及诊断方法有图像观察法和同类比较法。

图像观察法主要根据带电设备电晕状态，对异常电晕的属性、发生部位和严重程度进行判断和缺陷定级。

同类比较法是通过同类型带电设备对应部位电晕放电的紫外图像或紫外计数进行横向比较，对带电设备电晕放电状态进行评估。

输电线路及设备电晕紫外成像检测实验及分析摘要：利用输电线路和变电站设备电晕可以进行缺陷定位、分析判断绝缘的真实状况。

研制了基于日盲滤光片和MCP探测器的电晕紫外成像仪，并与可见光摄像机进行同视场检测，实现了电晕的高灵敏检测和定位。

为验证紫外成像检测的性能，利用高压尖端放电设备进行了不同放电强度的实验。

结果表明，可以实现×××的可靠探测和定位。

1 概述随着超高压电力系统的发展，输电线路和电力设备上的电晕等微弱放电现象日益严重，电晕等微弱放电现象可能使线路或者设备表面发生电化学腐蚀，其长时间作用对线路或设备的安全运行造成威胁。

同时，异常的电晕等微弱放电现象又可能是部分缺陷故障的早期征兆。

目前紫外成像诊断技术是发现电气设备电晕放电故障隐患的重要手段。

目前生产电晕检测紫外成像仪主要有俄罗斯、南非和以色列OFIL等国家，我国电力部门2000年以后开始引进该产品，并进行了一系列的应用实验，表明该项技术具有简单高效、直观形象、且不影响设备运行、安全方便的诸多优点。

研制了基于日盲滤光片和MCP探测器的电晕紫外成像仪，并与可见光摄像机进行同视场检测，实现了电晕的高灵敏检测和定位。

为验证紫外成像检测的性能，利用高压尖端放电设备进行了不同放电强度的实验。

结果表明，研制的设备可以实现分析电晕强度和确定电晕位置。

2 系统组成电晕紫外/可见成像仪系统的组成如图所示，主要由接收光路系统、日盲紫外成像模块、可见光摄像模块、图像采集与处理模块等。

接收光学系统通过分光镜将入射光分成两路，一路进入可见成像通道，另一路进入紫外成像通道，实现了紫外与可见光的同视场成像。

日盲紫外成像模块用于测量和分析目标紫外光辐射特征图像，日盲特性使其能够不分白昼的工作。

其核心部分是紫外成像检测系统，它包括紫外成像物镜、日盲滤光片、紫外MCP等；可见光摄像模块与日盲紫外摄像模块的成像视场相同，用于形成观察区域的可见光图像；图像采集与处理模块完成日盲紫外图像与可见光图像的采集，按照一定的算法对两个波段的图像进行融合，分析紫外图像中产生电晕强度，确定电晕位置，为进一步评价设备的运行情况提供依据。

DLT345带电设备紫外诊断技术应用导则一、引言随着电力系统的不断发展和规模的扩大，对设备的运行状态监测和故障诊断提出了更高的要求。

紫外诊断技术作为一种先进的带电设备检测手段，具有非接触、高灵敏度、实时性等优点，能够有效地检测设备的局部放电、过热等缺陷，为电力系统的安全稳定运行提供了重要的技术支持。

本导则旨在规范和指导带电设备紫外诊断技术的应用，提高设备的运行可靠性和安全性。

二、术语和定义1. 紫外诊断技术：利用紫外辐射对带电设备进行检测和诊断的技术，通过检测设备表面或周围环境中的紫外辐射信号，来判断设备的运行状态和存在的缺陷。

2. 局部放电：在绝缘介质中局部范围内发生的放电现象，通常是由于电场集中、绝缘缺陷或局部老化等原因引起的。

3. 过热：设备表面或内部温度异常升高的现象，可能是由于过载、接触不良、散热不良等原因引起的。

4. 紫外辐射：波长在 100400nm 之间的电磁辐射，其中200320nm 的紫外辐射对设备的检测和诊断具有重要意义。

5. 紫外成像仪：一种专门用于检测和记录紫外辐射信号的设备，通过将紫外辐射转化为可见光图像，实现对设备的非接触检测和诊断。

三、应用范围本导则适用于各种类型的带电设备，包括变压器、互感器、断路器、隔离开关、电缆、电容器等。

紫外诊断技术可用于设备的定期巡检、故障诊断、在线监测等方面，为设备的运行维护提供科学依据。

四、检测原理和方法1. 检测原理局部放电检测：当设备存在局部放电时，会产生紫外辐射信号。

紫外成像仪通过检测设备表面或周围环境中的紫外辐射信号，来判断设备是否存在局部放电现象。

过热检测：当设备表面或内部温度异常升高时，会产生红外辐射信号。

紫外成像仪通过检测设备表面或周围环境中的紫外辐射信号，来判断设备是否存在过热现象。

2. 检测方法现场检测：在设备运行状态下，使用紫外成像仪对设备进行现场检测，获取设备的紫外辐射图像和数据。

实验室检测：在实验室条件下，对设备进行模拟试验，获取设备在不同工况下的紫外辐射信号和数据，为现场检测提供参考。

紫外成像技术在电力设备检测中的应用及研究摘要：在电力设备的检测过程中紫外成像技术的应用可以有效对电气设备的电晕进行放电并对其表面进行局部放电，通常来说紫外成像技术的应用对于早期诊断电晕等微弱放电缺陷有着较好的应用效果并且能够及时地发现电力设备中隐藏的严重缺陷，从而将可能出现的风险与故障做到防患于未然同时能够有效提升促进电网运行的可靠性。

众所周知紫外成像技术最早出现于1981年并很快在电力系统中得到应用，目前我国许多电科院和供电局配备了该类仪器并且相关电力设备检测工作也得到了积极开展。

因此工作人员在电力设备检测过程中应当注重对紫外成像技术有着清晰的了解，并在此基础上通过紫外成像驾驶在电力设备的检测中的应用和研究促进电力系统整体水平的不断提升。

关键词：紫外成像技术；电力设备检测；应用；研究1紫外成像技术相关原理紫外成像技术通过电晕放电现象和其他局部化的放电现象的有效运用可以使带电体的局部电压应力超过临界值并会使空气发生游离而产生电晕放电现象。

在电力设备的运行过程中由于其经常会因为设计、制造、安装及维护等原因出现电晕现象、闪络现象与电弧现象，例如在放电过程中由于空气中的电子不断释放能量所以当电子释放能量时便会放出紫外线。

通常来说在在电力设备的电离放电时根据其电场强度的不同其产生的电晕、闪络或电弧也存在较大不同。

而紫外成像技术就是利用特殊仪器接收放电产生的紫外线信号并且经处理后成像并与可见光图像叠加从而有效达到确定电晕位置和电晕强度的目的，同时为进—步评价电力设备的整体性能和运行情况提供适当的依据。

除此之外，紫外成像技术的应用可以利用紫外线束分离器将输入的影像分离成两部分并将第一部分的影像传送到影像放大器上。

由于电晕放电会放射出波长大约230nm-405nln 的紫外线，而紫外成像技术的应用范围大多在240nm～280nm左右，因此较窄的波长范围产生的影像信号较为微弱，与此同时影像放大器的工作是将较为微弱的影像信号变为可视影像并且在没有太阳辐射的前提得到高清晰度的图像。

紫外成像仪的⼯作原理及应⽤ 紫外成像技术提供了⼀种全新的预知性检修⽅法，近年来在国外电⼒⾏业中应⽤⽇益⼴泛，但在我国还刚刚起步。

浙江红相科技股份有限公司是国内第⼀家掌握⽇盲型双光谱紫外成像技术的⼚家。

⽬前我国利⽤仪器检测⾼压设备放电情况的技术，⽐较先进有利⽤超声波检测、利⽤红外热像仪检测等。

超声波检测的原理是接收放电时发出的超声波，将其转换为⼈类可听见的声⾳，再根据其信号的强弱判断放电的位置和强度。

这种⽅法很难直观地准确定位距离较远的放电点，定量分析也⼗分困难；另外，还可⽤红外热像仪检测放电积累或者漏电流引起的温升，国内有很多专家深⼊探讨了温升与设备损坏程度之间的关系，但这毕竟是⼀种间接检测放电的⽅法。

相⽐之下，利⽤紫外成像技术可以直接观察放电情况，使得现场⼈员能迅速准确定位放电点，并可通过所记录的动态录像来分析放电的危害程度。

浙江红相科技股份有限公司相继推出TD80、TD90两款紫外成像仪，使得电晕检测便的更加容易和可⾏。

在⾼压设备电离放电时，根据电场强度（或⾼压差）的不同，会产⽣电晕、闪络或电弧。

电离过程中，空⽓中的电⼦不断获得和释放能量。

当电⼦释放能量即放电时，会辐射出光波和声波，还有臭氧、紫外线、微量的硝酸等。

紫外成像技术，就是利⽤特殊的仪器接收放电产⽣的紫外线信号，经处理后成像并与可见光图像叠加，达到确定电晕的位置和强度的⽬的，从⽽为进⼀步评价设备的运⾏情况提供依据。

紫外线的波长范围是40~400nm（，太阳光中也含紫外线，但由于地球的臭氧层吸收了部分波长的紫外线，实际上辐射到地⾯上的太阳紫外线波长⼤都在300nm以上，低于300nm的波长区间被称为太阳盲区。

空⽓的主要成分是氮⽓，⽽氮⽓电离时产⽣紫外线的光谱⼤部分处于波长280~400nm的区域内，只有⼀⼩部分波长⼩于280nm。

⼩于280nm的紫外线处于太阳盲区内，若能探测到，只可能是来⾃地球上的辐射。

最新⼀代紫外成像仪TD90，其原理就是利⽤这⼀段太阳盲区，通过安装特殊的滤镜，使仪器⼯作在紫外波长240~280nm之间，从⽽在⽩天也能观测电晕。

紫外成像仪在输电线路上的应用随着电网电压等级的进一步提高，输变电设备的放电问题也日益突出。

电力行业的输电设备在运行状态下会逐渐出现老化、受损。

这些放电本身会造成能量损失，其产生的电磁辐射、噪声干扰也给环境带来一定影响。

如何在其发展成为严重事故前将它检测出来，是电力行业设备维护人员的一项重要任务。

现有的红外线检测虽然可以发现温升异常的电力设备，但对有些受损设备，其周围电场已发生了异变，但其温升并不明显，这时，红外线检测就会漏检，不能及早发现缺陷。

而紫外线带电检测技术可弥补这一缺陷，及时发现设备异常，确保设备缺陷得到及时处理，保证电网安全稳定运行。

1、紫外检测诊断方法和判断依据通过在现场进行大量的试验，摸索紫外线检测技术在输变电设备上的应用，总结出紫外检测诊断方法和判断依据如下：1.1电晕强度分级法电晕强度分为三级：第一级轻微放电，这一级别的放电夜间肉眼看不见，白天耳朵听不见；第二级的放电有轻微的声音出现，这种放电需要开始关注，需要关注它在不同气候条件下的发展，或者需要进行不同气候条件下的仔细观测；第三级属于高强度放电，这种放电属于比较明显比较连续的放电，不会受外界因素的影响，这就需要在日常运行维护中着重跟踪，检修中进行优先处理。

紫外成像仪可以显示出放电部位的光子活动数量，根据光子数量和线路设备的材料不同，各种设备三个电晕强度等级的划分也是不一样的。

各种材料的电晕强度分级如下：1.1.1 玻璃绝缘子，放电现象最为明显，其三级划分是第一级：0－40，如果检测到的玻璃绝缘子放电强度在这个级别，仅需要进行例行跟踪，或在天气潮湿天气和雨后进行复测，看是否由于积污导致的放电；第二级：40－100，这类放电就需要关注跟踪，看它是否会随着时间或外部气候的变化发展到第三级放电，这类放电在大修的时候进行处理就可以了。

第三级：100以上，这类放电就需要非常关注，它随时可能由于突发状况导致炸裂或闪络，有条件的情况下尽快进行处理或更换。

输电线路机载紫外巡检和故障诊断技术摘要：现如今，高压输电线路在不断增多，高清相机、红外热成像仪等设备在巡检中的应用愈加广泛。

然而当前采用的仪器只能对可见光、发热点图像进行巡检、生成，放电点位置难以确认。

所以，需要采用输电线路机载紫外巡检和故障诊断技术，本文就此进行了相关的阐述和分析。

关键词：输电线路；机载紫外线巡检；故障诊断在电力系统中，架空输电线路是不可或缺的组成部分，该线路是否可以安全问题的运行直接关乎系统整体的稳定性，对社会发展有很大影响。

由于电力输电线路、绝缘子具有暴露性的特点，既要承受内部压力，还要受到闪络、腐蚀、雨淋等外部因素的损耗，所以输电线路绝缘子经常会出现磨损缺失、导线断股等问题。

如果没有及时发现这些故障隐患，不仅会影响运行质量，还可能引发安全事故，进而造成财产损失或人员伤亡。

1.输电线路机载紫外巡检的原理和设备构成紫外线是人们日常生活中可以接触到的一种电磁辐射，波长在10-400nm之间。

因为地球外有臭氧层的保护，所以太阳光照中波长在200-275nm的紫外线会被吸收，到达地面的紫外线不足2%。

大气臭氧层氧气分子将波长在200-280nm之间的紫外线吸收，然后分解为活性氧原子，并且与氧分子结合，进而形成臭氧。

这是一个可逆反应，臭氧可以被分解为氧原子和氧分子[1]。

所以，地球表面波长在300nm以内的紫外线比较少，根据该特性，OFIL日盲型紫外成像仪集中对240-280nm这个波段进行检测，避免太阳光造成的干扰。

日盲型紫外成像仪主要利用紫外光束分离器，分离输入的光线，使其成为可见影像和其他部分。

其他部分经过紫外线太阳镜的过滤，剩余部分被保留下来，然后利用放大器进行处理，在CDD板上可以看见高清紫外图像，最后采用影响处理工艺进行处理，对影像进行叠加，生成复合影响。

该仪器采用双通道图像融合技术，实现两种影像的叠加，可以对电晕放电所进行全天候的检测，了解紫外线的产生情况，并且精准的定位放电区域。