CN102095802B - 一种基于振动声学的支柱绝缘子裂纹的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于振动声学的支柱绝缘子裂纹的检测方法，属于电力传输领域，特别涉及一种基于振动声学的支柱绝缘子裂纹的检测方法，它包括以下步骤：(1)将频谱范围在1000～10000Hz的声波对待测支柱绝缘子逐个进行激励并检测绝缘子受迫振动的固有频率；(2)将被测支柱绝缘子的受迫振动的连续声波频谱检测结果，输入预先建立的支柱绝缘子内部裂纹判别函数，得到支柱绝缘子内部裂纹的判定。本发明可以对支柱绝缘子进行现场带电监测，检测时，只需对支柱绝缘子进行一次连续声波的采集，便可以分别通过预先建立的各类判别函数，进行支柱绝缘子内部裂纹的检测。
Description
技术领域
本发明属于电力传输领域，特别涉及一种基于振动声学的检测支柱绝缘子裂纹的检测方法。
背景技术
电力设备的绝缘状态对电力系统的安全运行至关重要，长期以来电力系统沿用传统的定期试验方式(称预防性试验)来检测高压设备的绝缘。但由于预防性试验电压远远低于实际运行电压，往往不能发现设备绝缘缺陷；且定期的电网断电，将给国民经济造成损失。20世纪80年代以来，国内外在带电测量技术的基础上发展起一门新的监测技术-电气设备绝缘在线检测与诊断技术。它能对被监测设备的绝缘参数随时进行测量，大大地缩短了运行设备的检测时间，为电力系统的安全运行提供可靠的保证。
发明内容
为了解决预防性试验的不足，保证设备和线路的安全，减少停电对国民经济的影响，本发明提供了一种新的带电检测电气设备绝缘在线检测与诊断方法，通过评估支柱绝缘子对激励声波的反应频谱来确定支柱绝缘子是否已经损坏。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：支柱绝缘子保持其机械强度的基本准则是其特征频率在时间上的不变化特质，本发明通过评估支柱绝缘子对激励声波的反应频谱来确定支柱绝缘子是否已经损坏。支柱绝缘子的损伤状况可以按照其机械强度即承载能力(支柱绝缘子破坏时的最小受力)来判断，而支柱绝缘子的机械强度值可以通过对绝缘子施加的一定频率激励声波，评估绝缘子随机械振动作用的反应功率频谱加以判断。
支柱绝缘子的承载能力或发生破坏极限载荷，按照以下公式计算：
p1/p0＝(w1/w0)2
其中：
P0——未破损之绝缘子的极限载荷；
P1——破损之绝缘子的极限载荷；
W0——未破损之绝缘子的震动功率谱密度尖峰频率
W1——破损之绝缘子的震动功率谱密度尖峰频率；
因此，通过检测绝缘子的固有频率来监测绝缘子的运行工况，在理论和实践上是切实可行的。
按照测量结果评估绝缘子机械状况的准则：
支柱式绝缘子保持其机械强度的基本准则是其频率特性在时间上的不变化特质，即要评估绝缘子对于带《白杂波》式谱之震动激发的反应功率谱密度。
(1)绝缘子处于完好的状态：
在4000-5000赫兹频率范围内功率谱密度只有一个最大值(基本频率或者主导频率为4500赫兹，这是绝缘子中的基波频率)。
(2)绝缘子处于非完好状态(必须报废——绝缘子承载能力降低2.5——25倍)；在以下频率范围内功率谱密度出现数个强度可比量的最大值(差别在～3分贝区域之内——～1.5倍)：1000——3000赫兹第一次出现，4000——5000赫兹第二次出现；
在1000——2000赫兹范围内功率谱密度出现一个最大值；
4000——5000赫兹第一次出现；
8000——10000赫兹第二次出现。
本发明支柱绝缘子振动声学检测系统示意图如图1所示，检测系统包括待测的绝缘子(1)、与声波发射/记录/控制单元(2)相连的激励声波发射触头(3)和反应声波接受触头(4)，同时，声波发射/记录/控制单元(2)与计算机(5)相连。
工作过程它包括以下步骤：一、用频谱范围在1000-10000Hz的声波对待测支柱绝缘子逐个进行激励并检测绝缘子受迫振动的固有频率；具体为：对于待测的支柱绝缘子(1)，在声波发射/记录/控制单元(2)的控制之下，由激励声波发射触头(3)对待测的支柱绝缘子(1)发射一定频率的声波，使待测的支柱绝缘子(1)受迫振动，再由反应声波接受触头(5)接收待测的支柱绝缘子(1)发出的受迫振动的连续声波，并由声波发射/记录/控制单元(2)做记录，然后由声波发射/记录/控制单元(2)将数据传送给计算机(5)，在计算机中形成声波频谱；二、将被测支柱绝缘子的受迫振动的连续声波频谱检测结果，输入预先建立的支柱绝缘子内部裂纹判别函数，得到支柱绝缘子内部裂纹的判定。
本发明的有益效果是：
(1)本项目投入少，购置一整套振动声学检测设备，不需要停电就可以了解运行设备的损坏状况，减少停电对国民经济的影响；
(2)在运行电压下，绝缘的缺陷容易暴露出来，可对运行中的支柱绝缘子进行跟踪监测，及时发现支柱绝缘子内部的故障隐患；
(3)振动声学在线检测所得到的数据为设备的“状态检修”提供依据，可以减少不必要的检修次数，节约人力、物力；
(4)振动声学检测技术操作简单，不需要配备专业的检测人员，可以由检修人员或运行人员兼职检测工作，可大大降低专业人员的培训费用。
附图说明
图1为本发明支柱绝缘子振动声学检测系统示意图。
图2为状态良好的支柱绝缘振动功率谱密度评定图。
图3为断裂出在底法兰上时，不良状况绝缘子振动功率谱密度评定图。
图4为断裂出在上法兰上时，不良状况绝子振动功率谱密度评定图。
图1中：1、待测的支柱绝缘子；2、声波发射/记录/控制单元；3、激励声波发射触头；4、反应声波接受触头；5、计算机。
具体实施方式
对于待测的支柱绝缘子(1)，在声波发射/记录/控制单元(2)的控制之下，由激励声波发射触头(3)对待测的支柱绝缘子(1)发射一定频率的声波，使待测的支柱绝缘子(1)受迫振动，再由反应声波接受触头(5)接收待测的支柱绝缘子(1)发出的受迫振动的连续声波，并由声波发射/记录/控制单元(2)做记录，然后由声波发射/记录/控制单元(2)将数据传送给计算机(5)，在计算机中形成声波频谱，输入预先建立的支柱绝缘子内部裂纹判别函数，得到支柱绝缘子内部裂纹的判定：如图2为状态良好的支柱绝缘振动功率谱密度评定图；图3为断裂出在底法兰上时，不良状况绝缘子振动功率谱密度评定图；图4为断裂出在上法兰上时，不良状况绝子振动功率谱密度评定图。
Claims (1)
1.一种基于振动声学的支柱绝缘子裂纹的检测方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
一、用频谱范围在1000～10000Hz的声波对待测支柱绝缘子进行激励并检测绝缘子受迫振动的固有频率；
具体为：对于待测的支柱绝缘子(1)，在声波发射/记录/控制单元(2)的控制之下，由激励声波发射触头(3)对待测的支柱绝缘子(1)发射一定频率的声波，使待测的支柱绝缘子(1)受迫振动，再由反应声波接受触头(5)接收待测的支柱绝缘子(1)发出的受迫振动的连续声波，并由声波发射/记录/控制单元(2)做记录，然后由声波发射/记录/控制单元(2)将数据传送给计算机(5)，在计算机中形成声波频谱；
二、将被测支柱绝缘子的受迫振动的连续声波频谱检测结果，输入预先建立的支柱绝缘子内部裂纹判别函数，得到支柱绝缘子内部裂纹的判定。
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