电力传输线异常放电紫外光检测定位仿真与模拟验证

宋鹏; 白晓晨; 林晓焕; 郭华; 张利剑

doi:10.37188/OPE.20223010.1160

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电力传输线异常放电紫外光检测定位仿真与模拟验证

现代应用光学 | 更新时间：2022-06-21

- 电力传输线异常放电紫外光检测定位仿真与模拟验证
- Simulation and verification of ultraviolet detection and location of abnormal discharge in power transmission line
- 光学精密工程 2022年30卷第10期页码：1160-1169
- 作者机构：
  
  西安工程大学电子信息学院，陕西西安 710048
- 作者简介：
  
  [ "宋　鹏（1976-），男，陕西大荔人，博士，副教授，2007年于西安电子科技大学获得硕士学位，2017年于西安理工大学获得博士学位，主要从事无线光通信、光信号接收与处理、嵌入式技术。E-mail： pengsong916@126.com" ]
  [ "白晓晨（1995-），男，陕西大荔人，硕士研究生，主要研究方向为电力设备异常放电检测、无线紫外光通信。E-mail： xiaochenbai543@163.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(61971345);西安市科技局科技创新引导工程项目(GXYD7.15);陕西省教育厅专项科研计划项目(19JK0361)
- DOI：10.37188/OPE.20223010.1160
  中图分类号： TN23
- 收稿日期：2021-07-08，
  
  修回日期：2021-07-28，
  
  纸质出版日期：2022-05-25
- 稿件说明：
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宋鹏,白晓晨,林晓焕等.电力传输线异常放电紫外光检测定位仿真与模拟验证[J].光学精密工程,2022,30(10):1160-1169.

SONG Peng,BAI Xiaochen,LIN Xiaohuan,et al.Simulation and verification of ultraviolet detection and location of abnormal discharge in power transmission line[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(10):1160-1169.
宋鹏,白晓晨,林晓焕等.电力传输线异常放电紫外光检测定位仿真与模拟验证[J].光学精密工程,2022,30(10):1160-1169. DOI： 10.37188/OPE.20223010.1160.

SONG Peng,BAI Xiaochen,LIN Xiaohuan,et al.Simulation and verification of ultraviolet detection and location of abnormal discharge in power transmission line[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(10):1160-1169. DOI： 10.37188/OPE.20223010.1160.

摘要

输电线路异常放电检测对电网安全运行有重要意义。为了实现对输电线、绝缘子等电力设备异常放电的探测与定位，首先，基于遍历微元法建立了电晕放电紫外探测模型，研究了紫外光在大气信道的传输特性，给出不同电晕放电朝向条件下路径损耗与检测设备位置之间的关系。其次，考虑检测装置与放电点之间的相对位置关系，基于检测装置运动速度和接收紫外光功率极大值时的转向角度给出电晕放电点定位方法；基于检测距离和接收紫外光功率给出反演模拟放电功率的方法，进而判定模拟放电是否异常。最后，搭建实验平台，在户外对算法进行了实验验证。实验结果表明，在巡检距离分别为15 m、20 m、25 m和30 m时，该算法对放电点的定位误差小于8%，反演的模拟放电功率误差小于10%，证明了该算法的有效性。

Abstract

Detecting abnormal discharge from transmission lines is crucial to the safe operation of power grids. To detect and locate the abnormal discharge of power equipment such as transmission lines and insulators， first， a corona discharge ultraviolet detection model is established based on the traversing tiny unit method； the ultraviolet transmission characteristics in the atmospheric channel are studied； and the relationship between the path loss and position of the detection equipment under different corona discharge directions is obtained. Second， by considering the relative position relationship between the detection device and discharge point， the corona discharge point location method is obtained based on the moving speed of the detection device and steering angle when receiving the maximum ultraviolet power. In addition， according to the detection distance and received ultraviolet power， a method for retrieving the simulated discharge power is obtained to determine whether there is an abnormal discharge. At last， an experimental platform is built to verify the algorithm outdoors. The experimental results demonstrate that， when the inspection distances are 15， 20， 25， and 30 m， respectively， the positioning error of the algorithm for the discharge point is <8%， and the error of retrieving the simulated discharge power is <10%， which proves the effectiveness of the algorithm.

关键词

Keywords

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MENENDEZ O A ， PEREZ M ， AUAT CHEEIN F A . Vision based inspection of transmission lines using unmanned aerial vehicles ［C］. 2016 IEEE International Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems . 1921，2016 ， Baden-Baden ， Germany . IEEE ， 2016 ： 412 - 417 . doi: 10.1109/mfi.2016.7849523 http://dx.doi.org/10.1109/mfi.2016.7849523

张乔根，周建博，奚海波，等 . 复合绝缘子表面不同状态时的放电特征［J］. 高电压技术， 2014 ， 40 （ 4 ）： 987 - 994 . doi: 10.13336/j.1003-6520.hve.2014.04.005 http://dx.doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.2014.04.005

ZHANG Q G ， ZHOU J B ， XI H B ， et al . Discharge features of composite insulator in different surface states ［J］. High Voltage Engineering ， 2014 ， 40 （ 4 ）： 987 - 994 . （in Chinese） . doi: 10.13336/j.1003-6520.hve.2014.04.005 http://dx.doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.2014.04.005

种俊龙 . 电气设备紫外放电检测及其强度评估方法研究［D］. 重庆：重庆大学， 2016 .

CHONG J L . Electric Equipment Ultraviolet Discharge Detection and the Method Research of Discharge Intensity Evaluation ［D］. Chongqing ： Chongqing University ， 2016 . （in Chinese）

赵文华，张旭东，姜建国，等 . 尖-板电晕放电光谱分析［J］. 光谱学与光谱分析， 2003 ， 23 （ 5 ）： 955 - 957 . doi: 10.3321/j.issn:1000-0593.2003.05.033 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1000-0593.2003.05.033

ZHAO W H ， ZHANG X D ， JIANG J G ， et al . Spectrum analysis of tip-plane corona discharges ［J］. Spectroscopy and Spectral Analysis ， 2003 ， 23 （ 5 ）： 955 - 957 . （in Chinese） . doi: 10.3321/j.issn:1000-0593.2003.05.033 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1000-0593.2003.05.033

王灿林，廖永力，王黎明，等 . 电晕紫外光脉冲与电晕电流脉冲相关性研究［J］. 高电压技术， 2007 ， 33 （ 7 ）： 88 - 91， 128 . doi: 10.3969/j.issn.1003-6520.2007.07.020 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-6520.2007.07.020

WANG C L ， LIAO Y L ， WANG L M ， et al . Relationship between the UV corona pulses and the corona current pulses ［J］. High Voltage Engineering ， 2007 ， 33 （ 7 ）： 88 - 91， 128 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1003-6520.2007.07.020 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-6520.2007.07.020

王灿林，王柯，王黎明，等 . 基于紫外光脉冲检测技术的绝缘子电晕特性研究［J］. 中国电机工程学报， 2007 ， 27 （ 36 ）： 19 - 25 . doi: 10.3321/j.issn:0258-8013.2007.36.004 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:0258-8013.2007.36.004

WANG C L ， WANG K ， WANG L M ， et al . Study on corona performance of insulators based on the UV pulse detecting method ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2007 ， 27 （ 36 ）： 19 - 25 . （in Chinese） . doi: 10.3321/j.issn:0258-8013.2007.36.004 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:0258-8013.2007.36.004

汪金刚，何为，李青文，等 . 基于紫外脉冲检测的非接触式特高压验电仪［J］. 电工技术学报， 2008 ， 23 （ 5 ）： 137 - 142 . doi: 10.3321/j.issn:1000-6753.2008.05.022 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1000-6753.2008.05.022

WANG J G ， HE W ， LI Q W ， et al . Non-contact electroscope for ultra-high-voltage appliances based on ultra-violet pulse detecting ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2008 ， 23 （ 5 ）： 137 - 142 . （in Chinese） . doi: 10.3321/j.issn:1000-6753.2008.05.022 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1000-6753.2008.05.022

韩旭涛，刘泽辉，张亮，等 . GIS中局部放电光信号传播特性仿真研究［J］. 西安交通大学学报， 2018 ， 52 （ 6 ）： 128 - 134 . doi: 10.7652/xjtuxb201806019 http://dx.doi.org/10.7652/xjtuxb201806019

HAN X T ， LIU Z H ， ZHANG L ， et al . Simulation for propagation characteristics of optical signals excited by partial discharge in GIS ［J］. Journal of Xi'an Jiaotong University ， 2018 ， 52 （ 6 ）： 128 - 134 . （in Chinese） . doi: 10.7652/xjtuxb201806019 http://dx.doi.org/10.7652/xjtuxb201806019

SUHAIMI S M I ， BASHIR N ， MUHAMAD N A ， et al . Surface discharge analysis of high voltage glass insulators using ultraviolet pulse voltage ［J］. Energies ， 2019 ， 12 （ 2 ）： 204 . doi: 10.3390/en12020204 http://dx.doi.org/10.3390/en12020204

王欣，于晓，隋永新，等 . 基于多小波的图像处理在电晕检测中的应用［J］. 光学精密工程， 2006 ， 14 （ 4 ）： 714 - 719 . doi: 10.3321/j.issn:1004-924X.2006.04.033 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1004-924X.2006.04.033

WANG X ， YU X ， SUI Y X ， et al . Application of multiwavelet based image processing to corona detection ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2006 ， 14 （ 4 ）： 714 - 719 . （in Chinese） . doi: 10.3321/j.issn:1004-924X.2006.04.033 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1004-924X.2006.04.033

刘建卓，王学进，黄剑波，等 . 三波段电晕检测光学系统的设计［J］. 光学精密工程， 2011 ， 19 （ 6 ）： 1228 - 1234 . doi: 10.3788/OPE.20111906.1228 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20111906.1228

LIU J Z ， WANG X J ， HUANG J B ， et al . Design of three-band optical system used in corona detection ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2011 ， 19 （ 6 ）： 1228 - 1234 . （in Chinese） . doi: 10.3788/OPE.20111906.1228 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20111906.1228

WANG S H ， LV F C ， LIU Y P . Estimation of discharge magnitude of composite insulator surface corona discharge based on ultraviolet imaging method ［J］. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation ， 2014 ， 21 （ 4 ）： 1697 - 1704 . doi: 10.1109/tdei.2014.004358 http://dx.doi.org/10.1109/tdei.2014.004358

张志劲，张伟，黎振宇，等 . 不同缺陷类型导线的紫外成像检测［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 9 ）： 2647 - 2652 . doi: 10.13335/j.1000-3673.pst.2015.09.041 http://dx.doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2015.09.041

ZHANG Z J ， ZHANG W ， LI Z Y ， et al . UV imaging detection on transmission line of different defect types ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 9 ）： 2647 - 2652 . （in Chinese） . doi: 10.13335/j.1000-3673.pst.2015.09.041 http://dx.doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2015.09.041

彭向阳，钟清，饶章权，等 . 基于无人机紫外检测的输电线路电晕放电缺陷智能诊断技术［J］. 高电压技术， 2014 ， 40 （ 8 ）： 2292 - 2298 . doi: 10.13336/j.1003-6520.hve.2014.08.006 http://dx.doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.2014.08.006

PENG X Y ， ZHONG Q ， RAO Z Q ， et al . Intelligent diagnostic techniques of transmission lines corona discharge defect based on ultraviolet detection from unmanned aerial vehicle ［J］. High Voltage Engineering ， 2014 ， 40 （ 8 ）： 2292 - 2298 . （in Chinese） . doi: 10.13336/j.1003-6520.hve.2014.08.006 http://dx.doi.org/10.13336/j.1003-6520.hve.2014.08.006

WANG L J ， XU Z Y ， SADLER B M . An approximate closed-form link loss model for non-line-of-sight ultraviolet communication in noncoplanar geometry ［J］. Optics Letters ， 2011 ， 36 （ 7 ）： 1224 - 1226 . doi: 10.1364/ol.36.001224 http://dx.doi.org/10.1364/ol.36.001224

ZHANG H L ， YIN H W ， JIA H H ， et al . The characterization of non-line-of-sight ultraviolet communication in non-common-scattering volume ［J］. Optics Communications ， 2012 ， 285 （ 7 ）： 1771 - 1776 . doi: 10.1016/j.optcom.2011.12.049 http://dx.doi.org/10.1016/j.optcom.2011.12.049

WU T F ， MA J S ， YUAN R Z ， et al . Single-scatter model for short-range ultraviolet communication in a narrow beam case ［J］. IEEE Photonics Technology Letters ， 2019 ， 31 （ 3 ）： 265 - 268 . doi: 10.1109/lpt.2019.2891129 http://dx.doi.org/10.1109/lpt.2019.2891129

宋鹏，刘春，朱磊，等 . 移动场景下无线紫外光通信单次散射路径损耗分析［J］. 光学学报， 2020 ， 40 （ 4 ）： 0406001 . doi: 10.3788/aos202040.0406001 http://dx.doi.org/10.3788/aos202040.0406001

SONG P ， LIU C ， ZHU L ， et al . Analysis of single-scatter path loss in wireless ultraviolet communication in mobile scene ［J］. Acta Optica Sinica ， 2020 ， 40 （ 4 ）： 0406001 . （in Chinese） . doi: 10.3788/aos202040.0406001 http://dx.doi.org/10.3788/aos202040.0406001

SONG P ， ZHOU X L ， SONG F ， et al . Riemann sum method for non-line-of-sight ultraviolet communication in noncoplanar geometry ［J］. Optics Communications ， 2017 ， 405 ： 400 - 405 . doi: 10.1016/j.optcom.2017.08.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.optcom.2017.08.004

赵太飞，余叙叙，包鹤，等 . 无线日盲紫外光测距定位方法［J］. 光学精密工程， 2017 ， 25 （ 9 ）： 2324 - 2332 . doi: 10.3788/OPE.20172509.2324 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20172509.2324

ZHAO T F ， YU X X ， BAO H ， et al . Ranging and positioning method using wireless solar blind ultraviolet ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2017 ， 25 （ 9 ）： 2324 - 2332 . （in Chinese） . doi: 10.3788/OPE.20172509.2324 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20172509.2324

宋鹏，周显礼，赵太飞，等 . 紫外光移动自组网节点设计及通信性能分析［J］. 光学学报， 2018 ， 38 （ 3 ）： 0306004 . doi: 10.3788/aos201838.0306004 http://dx.doi.org/10.3788/aos201838.0306004

SONG P ， ZHOU X L ， ZHAO T F ， et al . Node design and analysis of communication performance between nodes in ultraviolet mobile ad hoc networks ［J］. Acta Optica Sinica ， 2018 ， 38 （ 3 ）： 0306004 . （in Chinese） . doi: 10.3788/aos201838.0306004 http://dx.doi.org/10.3788/aos201838.0306004

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