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因?yàn)榉烹娺^(guò)程中伴隨著紫外線（ultraviolet）的輻射。紫外線輻射是所有波長(zhǎng)大于10nm小于400nm的輻射，由于臭氧層的吸收作用，接近地球表面的太陽(yáng)輻射的波長(zhǎng)均大于290nm，紫外成像檢測(cè)技術(shù)探測(cè)240～280nm的波段，因此不受太陽(yáng)光線的干擾和影響。紫外成像檢測(cè)技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、定位精度高、檢測(cè)時(shí)不影響電力設(shè)備正常運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。

輸變電設(shè)備的正常工作是電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要保障，輸變電設(shè)備在不同的大氣環(huán)境下工作，隨著長(zhǎng)期運(yùn)行、外力破壞及自然災(zāi)害等原因，會(huì)出現(xiàn)絕緣性能降低、設(shè)備結(jié)構(gòu)損壞和表面污穢等問(wèn)題。紫外成像檢測(cè)技術(shù)能快速地對(duì)輸變電設(shè)備進(jìn)行巡檢并找出故障點(diǎn)，以便于進(jìn)行維修。紫外成像作為新興的檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用在絕緣子放電故障檢測(cè)、架空導(dǎo)線放電故障檢測(cè)和均壓環(huán)放電故障檢測(cè)中。

紫外成像檢測(cè)技術(shù)的原理圖如圖1所示，它主要由接收光學(xué)系統(tǒng)、紫外成像模塊、可見(jiàn)光攝像模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像融合等模塊組成。

圖1 紫外成像檢測(cè)技術(shù)原理圖

入射光進(jìn)入接收光學(xué)系統(tǒng)后分成兩束，一束可見(jiàn)光進(jìn)入可見(jiàn)成像通道，另一束紫外光進(jìn)入紫外成像通道，可見(jiàn)光通道用于接收可見(jiàn)光信號(hào)，即拍攝環(huán)境物體圖片，可見(jiàn)光經(jīng)電荷耦合器件（charge coupled device, CCD）探測(cè)器后進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

紫外成像通道用于接收放電過(guò)程中發(fā)射的紫外線輻射，紫外光經(jīng)紫外日盲濾波鏡進(jìn)行濾波，濾過(guò)波長(zhǎng)240nm至280nm以外的紫外光，再通過(guò)光電陰極、增益放大通道將紫外光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光信號(hào)，后經(jīng)CCD探測(cè)器進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。兩路光信號(hào)最后經(jīng)過(guò)圖像融合模塊進(jìn)行融合處理，從而將紫外成像通道的圖像疊加到可見(jiàn)光通道的圖像上。

紫外成像檢測(cè)儀的實(shí)際檢測(cè)距離都不是固定的數(shù)值，檢測(cè)距離對(duì)光子數(shù)的測(cè)量有著非常明顯的影響（“光子數(shù)”通常作為量化放電程度的重要參數(shù)），即使對(duì)同一放電現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)距離越遠(yuǎn)，紫外成像儀測(cè)量到的光子數(shù)越小。因此，檢測(cè)距離無(wú)法統(tǒng)一到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，很難對(duì)不同檢測(cè)距離下的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而無(wú)法對(duì)不同檢測(cè)距離下測(cè)得的放電程度進(jìn)行對(duì)比。

基于上述實(shí)際存在的問(wèn)題，將光子數(shù)修正到標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)距離下具有重要的意義。

長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院的研究人員田迪凱、羅日成等，在2021年第2期《電氣技術(shù)》上發(fā)表研究成果。他們將不同檢測(cè)距離下檢測(cè)到的光子數(shù)修正到最佳檢測(cè)距離下光子數(shù)，以便于量化不同檢測(cè)距離下的放電程度。以尖端放電模型為實(shí)驗(yàn)對(duì)象模擬輸變電設(shè)備外絕緣放電現(xiàn)象，利用以色列OFIL公司生產(chǎn)的SuperB型紫外成像檢測(cè)儀研究不同工頻電壓下，光子數(shù)隨檢測(cè)距離的變化特性。

圖2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)原理圖

圖3 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景圖

他們發(fā)現(xiàn)，在同一工頻電壓下，隨著檢測(cè)距離的增大，紫外成像檢測(cè)儀檢測(cè)到的光子數(shù)不斷減小。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，分別得到不同工頻電壓下光子數(shù)隨檢測(cè)距離的擬合公式，結(jié)果表明光子數(shù)與檢測(cè)距離近似呈冪函數(shù)關(guān)系。

對(duì)光子數(shù)隨檢測(cè)距離的擬合公式進(jìn)行推導(dǎo)得到光子數(shù)檢測(cè)距離修正公式，并對(duì)其驗(yàn)證，結(jié)果表明修正精度高，最大相對(duì)誤差約為◆8.68%，因此修正公式能將不同檢測(cè)距離下輸變電設(shè)備外絕緣放電程度進(jìn)行精準(zhǔn)地對(duì)比，可以為實(shí)際的工程檢測(cè)提供重要的參考依據(jù)。

本文編自2021年第2期《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“基于紫外成像檢測(cè)技術(shù)的不同檢測(cè)距離下光子數(shù)的修正”，作者為田迪凱、羅日成、張宇飛、肖宏峰。