直升机红外技术在复合绝缘子的检测中的研究与应用

靳少君、李玮、李鑫、特木耳、周佳、吴昊屿、李金浩、朱博

（内蒙古电力（集团）有限责任公司航检中心，呼和浩特 010080）

摘要:由于传统的检测方法，在进行复合绝缘子检测时对缺陷定性做出定量的判断不精准，因此复合绝缘子检测覆盖率低，无法实现复合绝缘子检测。针对这一问题，进行直升机红外技术在复合绝缘子的检测中的研究与应用，通过直升机搭载制冷型红外探测器，对复合绝缘子进行拍照，采集复合绝缘子红外热图，将采集到的复合绝缘子红外热图导入数据处理软件进行数据分析，查找复合绝缘子红外热缺陷，并可生成完整的复合绝缘子红外检测报告，完成对复合绝缘子的检测。结果表明，该检测方法在相同的检测线路中复合绝缘子检测覆盖率远高于常规检测方法，检测效果更好，更能够发现复合绝缘子存在的安全隐患。

关键词：直升机红外技术；复合绝缘子；检测方法；缺陷

Research and Application of Helicopter Infrared Technology in the Detection of Composite Insulators

Jin shao jun/Li wei/Li xin/Te mu er/Zhou jia/Wu hao yu/Li jin hao/Zhu bo/

（ Hohhot 010080，China）

Abstract:Due to the traditional detection method, it is not accurate to make a quantitative judgment on the qualitative defect during the inspection of composite insulators. Therefore, the detection coverage of composite insulators is low and composite insulators cannot be detected. In response to this problem, the research and application of helicopter infrared technology in the detection of composite insulators are carried out. The helicopter is equipped with a cooled infrared detector to take pictures of the composite insulator, collect the infrared heat map of the composite insulator, and collect the infrared heat of the composite insulator. The map is imported into data processing software for data analysis, searching for infrared thermal defects of composite insulators, and a complete infrared inspection report of composite insulators can be generated to complete the inspection of composite insulators. The results show that the detection coverage of the composite insulator in the same inspection line can reach 100%, which is much higher than the conventional inspection method, and the detection effect is better, and the hidden safety hazards of the composite insulator can be discovered.

Keywords:helicopter infrared technology; composite insulator; detection method; defects

0 引言

为了确保架空输电线路的正常运营，减少复合绝缘子损坏对线路运营的影响，做好复合绝缘子的检测至关重要。复合绝缘子由于在防污闪性能的突出表现在架空输电线路上得到了广泛应用，其运行性能与整个输电线路的安全密切相关。复合绝缘子全称为“硅胶复合绝缘子”，是由玻璃纤维环氧树脂引拔棒，硅橡胶伞裙，金具三部分组成。相比于瓷质与玻璃材质绝缘子，具有体积小、重量轻、防震、抗冲击能力强、不需人工清扫等特点，可有效为安全运行提供保障。考虑到我国高压输电线路架设基本都是采用架空的形式，虽然这种方式在一定程度上具有很大的优势，但也存在一定的弊端。根据设计与使用经验，运行时间超过10年的复合绝缘子进入老化期，芯棒老化、发生脆断的事故率将大幅增加，因此，针对复合绝缘子进行检测是保证电网供电可靠性的重要途径。

本文通过将直升机红外技术应用在复合绝缘子的检测中，提出一种新型基于直升机红外技术的复合绝缘子检测方法。直升机红外技术具有高速、高精度、反应快、数据可靠、受地域及地形影响小等优点，是现今电网广泛开展的巡检技术。因此，通过直升机红外技术对复合绝缘子的温度进行准确快速的检测，从而发现其中存在的质量缺陷，是保障输电线路运行可靠的必备手段。

1 基于直升机红外技术的复合绝缘子检测方法

1.1采集复合绝缘子红外热图

本文通过基于直升机红外技术设计的直升机搭载制冷型红外探测器，对复合绝缘子进行拍照^[2]。利用操作手柄点击红外模式（IR）切换红外热成像模式，并采用8-9μm波段制冷型热像仪提高直升机搭载制冷型红外探测器抗干扰能力，可以满足远距离检测输电线路复合绝缘子的需要。基于直升机红外技术可以计量收到的热辐射信号，并将其转换为电信号，然后经过处理变成温度信息以及图像。基于直升机红外技术所拍复合绝缘子图片应记录对应的杆塔塔号和绝缘子所在相序位置，并使用8倍变焦拍摄塔头直升机到达指定机位后悬停减速确定角度及拍摄位置。利用直升机红外技术在一定范围内采集复合绝缘子红外热图，将检测结果以图片形式保存。采集到的复合绝缘子红外热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度，在此基础上进行温度分析^[3]。

1.2分析处理红外测温数据

将采集到的复合绝缘子红外热图导入数据处理软件进行数据分析，查找复合绝缘子红外热缺陷，通过分析处理红外测温数据，提高数据处理的精度^[4]。红外热图通过红外热图分析软件对缺陷定性做出定量的判断，其定量判断原理可以用工程应用方程式来表达，如公式（1）所示。

  （1）

在公式（1）中，指的是缺陷定性水平数值；指的是被测复合绝缘子的辐射率；指的是复合绝缘子黑体辐射相应的数值水平；指的是复合绝缘子黑体辐射在背景温度下的对应数值水平。通过公式（1）可以得出复合绝缘子的缺陷定性水平数值，从而判断复合绝缘子的缺陷情况^[5]。

根据计算得出的复合绝缘子的缺陷情况，建立复合绝缘子红外检测图库。复合绝缘子红外热图档案库可针对复合绝缘子的缺陷情况，分为：一般缺陷、严重缺陷以及危急缺陷。一般缺陷的判别方法为：不超过20，设备存在过热，有一定温差，温度场有定梯度，但不会引起事故。针对一般缺陷要求记录在案，注意观察其缺陷的发展，利用停电检修机会，有计划的安排试验检修消除缺陷。严重缺陷的判别方法为：的范围在20-60之间，设备存在过热，程度较重，温度场分布梯度较大，温差较大，应尽快安排处理。对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测等，必要时降低负荷电流；对电压致热型设备，应加强监测并安排其它测试手段，等到缺陷性质完全确认后，立即采取措施消缺。危急缺陷的判别方法为：超过60，设备最高温度超过《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》规定的最高允许温度，应立即安排处理。对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺；对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷性质^[6]。通过长期的检测，按照复合绝缘子的缺陷情况建立复合绝缘子红外热图档案库，为不同阶段、不同缺陷程度的检测提供历史参考。

1.3生成复合绝缘子红外检测报告

通过红外热图分析软件对缺陷定性做出定量的判断，建立复合绝缘子红外检测图库；针对复合绝缘子红外热图档案库处理软件进行数据分析后，可生成完整的复合绝缘子红外检测报告^[7]，完成对复合绝缘子的检测。复合绝缘子红外检测报告包括：线路名称、杆塔号、线路长度、检测时间、测温部位、辐射系数、测量距离、最高温度、最低温度、大气温度以及相对温差，通过复合绝缘子红外检测报告中显示的具体数据，完成对复合绝缘子的检测。

2 实例分析

2.1实验准备

由于地面巡视三个小时可巡视杆塔约为10基，且方式仅为远距离可见光观测，而直升机巡视速度可以达到三个小时70基以上，因此，本次实验选取某复合绝缘子为实验对象，安排三名作业人员，分别担任直升机机长、红外航检员以及可见光航检员。对投运时间为7至8年的复合绝缘子进行红外热图采集拍照、检测。复合绝缘子设定参数，如表1所示。

表1  复合绝缘子设定参数

线路名称	线路长度（Km）	塔数	巡检塔数
永宁Ⅰ线	84.721	205	205
永宁Ⅱ线	84.56	199	199
准宁Ⅰ线	11.684	29	29
准宁Ⅱ线	11.992	33	33
达响Ⅰ线	15.66	42	42
达响Ⅱ线	15.711	41	41
达响Ⅲ线	15.936	47	47

结合表1所示，本次实验内容为测试采用直升机红外技术的复合绝缘子检测覆盖率，若复合绝缘子检测覆盖率越高，表明该检测方法的检测性能越强。分别使用传统的检测方法以及本文设计的检测方法进行对比实验，设置传统的检测方法为实验对照组。针对得出的实验结果进行记录，从而判断检测效果更好的检测方法。

2.2实验结果分析与结论

根据上述设计的实验，将两种检测方法下得到的复合绝缘子检测覆盖率进行对比，整理实验结果，如下图1所示。

 

图1复合绝缘子检测覆盖率对比图

通过图1可得出如下的结论：本文设计的检测方法在相同的检测线路中复合绝缘子检测覆盖率可达100%，远高于常规实验对照组，检测效果更好，能够提高复合绝缘子检测覆盖率，从而说明所设计的检测方法其各项功能可以满足设计要求。

3 结束语

通过对直升机红外技术在复合绝缘子的检测中的研究与应用，发现直升机红外技术在复合绝缘子检测中的具体优势已经体现出来。因此，本文设计基于直升机红外技术的复合绝缘子检测方法是十分必要的，通过实例分析证明具有现实意义，可以应用在复合绝缘子检测方面，为复合绝缘子检测提供理论支持。但本文唯一不足之处在于，没有基于直升机红外技术对复合绝缘子检测直升机航检作业进行深入分析，相信这一点，可以作为复合绝缘子检测领域日后的研究内容之一。

参考文献

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[7] 刘立帅，郭晨鋆，王黎明，等．基于频域热特征成像的复合绝缘子缺陷检测方法[J]．中国电机工程学报，2019，39(8)：2498-2505．

作者：

靳少君，男，蒙古族，籍贯呼和浩特，1982年11月出生，本科学历，工程师，从事直升机航检作业技术的研究与应用，jinshaojun@impc.com.cn,内蒙古呼和浩特市金川开发区金蒙电力三楼，010080,0471-6229253。

 

李玮，男，汉族，籍贯呼和浩特，1986年12月出生，本科学历，助理工程师，从事直升机航检作业技术的研究与应用，liwei14@impc.com.cn,内蒙古呼和浩特市金川开发区金蒙电力三楼，010080,0471-6229257。

 

李鑫，男，汉族，籍贯乌兰浩特，1989年2月出生，本科学历，助理工程师，从事直升机航检作业技术的研究与应用，lixin19@impc.com.cn,内蒙古呼和浩特市金川开发区金蒙电力三楼，010080,0471-6229257。

 

特木耳，男，蒙古族，籍贯呼和浩特，1991年5月出生，本科学历，从事直升机航检作业技术的研究与应用，temuer@impc.com.cn,内蒙古呼和浩特市金川开发区金蒙电力三楼，010080,0471-6229257。

 

周佳，男，汉族，籍贯山西大同，1992年9月出生，本科学历，助理工程师，从事直升机航检作业技术的研究与应用，zhoujia1@impc.com.cn,内蒙古呼和浩特市金川开发区金蒙电力三楼，010080,0471-6229257。

 

吴昊屿，男，汉族，籍贯呼和浩特，1992年5月出生，本科学历，助理工程师，从事直升机航检作业技术的研究与应用，wuhaoyu@impc.com.cn,内蒙古呼和浩特市金川开发区金蒙电力三楼，010080,0471-6229257。

 

李金浩，男，满族，籍贯呼和浩特，1990年2月出生，大专学历，从事直升机航检作业技术的研究与应用，lijinhao@impc.com.cn,内蒙古呼和浩特市金川开发区金蒙电力三楼，010080,0471-6229257。

 

朱博，男，汉族，籍贯巴彦淖尔，1992年9月出生，本科学历，从事直升机航检作业技术的研究与应用，945991414@qq.com,内蒙古呼和浩特市金川开发区金蒙电力三楼，010080,0471-6229257。