CN103336059B - 一种判别支柱瓷绝缘子机械强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种判别支柱瓷绝缘子机械强度的方法，应用于电力设备检测领域。本发明所属方法通过不少于50个指定类型支柱瓷绝缘子的振动检测数据，获得该类型支柱瓷绝缘子的特征振动频率，之后通过振动声学原理计算特征振动频率正常区间以及规定剩余强度比时对应的振动频率区间。通过比较检测数据与上述频率区间，判断被测支柱瓷绝缘子机械强度情况。

Description

一种判别支柱瓷绝缘子机械强度的方法

技术领域

本发明属于电力设备检测方法技术领域，具体用于支柱瓷绝缘子振动声学检测时，制定被测绝缘子机械强度的判定标准。通过对实测振动信号数据的统计分析，获得被测支柱瓷绝缘子正常振动发频率范围，并由振动理论公式计算该类型支柱瓷绝缘子机械强度下降时对应的频率极限值。通过此方法，可解决振动声学方法应用于不同类型支柱瓷绝缘子时判别标准选择的问题。

背景技术

采用振动声学检测方法检测支柱瓷绝缘子的机械强度，具有快速，可带电检测的优点。振动声学检测方法的原理在于，支柱瓷绝缘子机械强度与其振动频率相关，可以通过检测外力激发时支柱瓷绝缘子的振动状态来判断支柱瓷绝缘子的机械强度。

目前，有关振动声学检测方法在支柱瓷绝缘子检测方面应用的报道中，对于机械强度和振动频率的对应关系均没有详细的研究。在黑龙江省电力科学研究院申请的专利中（公开号：CN102095802A），给出4kHz-5kHz为支柱瓷绝缘子的正常振动范围，并用一个判别函数完整对任意类型支柱瓷绝缘子的检测结果判断。该专利所述的判别函数并未特别指定适用范围，而该判别函数应用于不同型号的支柱瓷绝缘子检测。实际检测当中，支柱瓷绝缘子由于型号、安装形式差异以及工作状态差异，正常支柱瓷绝缘子的振动信号特征会出现较大的差别。同时，振动信号变化中包含的支柱瓷绝缘子强度变化的信息不能通过前述的判别函数来识别。因此，对于特定类型的支柱瓷绝缘子，应根据该类型支柱瓷绝缘子振动检测实验数据来分析计算该类支柱瓷绝缘子的振动特性，然后根据振动声学原理，计算其机械强度衰减至一定值时的振动频率的变化情况。

发明内容

本发明提供一种由振动声学检测实验数据分析一定型号支柱瓷绝缘子振动特性及机械强度的方法。该方法通过统计一定数量的振动声学检测实验数据，建立该型号支柱瓷绝缘子振动声学特征，计算计算机械强度低于正常状态一定比例时振动频率判别标准。由此，本发明可适用于不同类型的支柱瓷绝缘子振动声学检测。

振动声学特征及判别标准计算包括如下步骤：

a)、收集同一型号支柱瓷绝缘子振动声学检测数据，数据总量N应不少于50（N≥50）；

b)、分析每一只支柱瓷绝缘子的振动频率谱，将谱中强度最高的振动峰对应的振动频率作为此支柱瓷绝缘子的特征振动频率X；

c)、统计所有被测支柱瓷绝缘子的特征振动频率，求出特征振动频率平均值

方差S；

d)、以特征振动频率平均值

为中心，2倍方差为半径，得到频率区间以此作为该类型支柱瓷绝缘子特征振动频率正常值范围；

e)、定义支柱瓷绝缘子剩余强度比α为支柱瓷绝缘子要求达到的机械强度与完好状态的机械强度比值，根据定义0<α<1。根据式(1),式（2）分别计算支柱瓷绝缘子频率上下限：

频率上限： ${\mathrm{\&omega;}}_1=\stackrel{\&OverBar;}{X}\sqrt{\mathrm{\&alpha;}\frac{L}{L_1}}$ 式（1）

频率下限： ${\mathrm{\&omega;}}_2=\stackrel{\&OverBar;}{X}\sqrt{\mathrm{\&alpha;}\frac{L}{L-L_1}}$ 式（2）

其中：——支柱瓷绝缘子特征振动频率平均值；

α——支柱瓷绝缘子剩余强度比例（0<α<1）；

L——支柱瓷绝缘子长度；

L₁——支柱瓷绝缘子铸铁法兰长度。

f)、由以上计算结果，得到支柱瓷绝缘子正常振动区间

剩余强度比大于α的振动区间[ω₂,ω₁]。

通过上述步骤1至步骤6所得计算结果用于判别支柱瓷绝缘子振动信号。支柱瓷绝缘子振动信号的判别结果分为以下三种情况：

1）支柱瓷绝缘子机械强度正常的信号信号特征：

支柱瓷绝缘子特征振动频率位于正常振动区间

且区间

以外不出现强度大于最强振动峰20%的信号。

2）支柱瓷绝缘子机械强度高于正常强度的（100×α）%，但低于正常值信号特征：

a)支柱瓷绝缘子特征振动频率位于正常振动区间

区间

以外，[ω₂,ω₁]以内，出现强度大于最强振动峰20%的信号；

b)支柱瓷绝缘子特征振动频率位于正常振动区间

以外，但位于区间[ω₂,ω₁]以内，且其余位置不出现强度大于最强振动峰20%的信号。

3）支柱瓷绝缘子机械强度低于正常强度的（100×α）%的信号信号特征：

a)支柱瓷绝缘子特征振动频率位于区间[ω₂,ω₁]以外；

b)支柱瓷绝缘子特征振动频率位于区间

[ω₂,ω₁]区间外出现强度大于最强振动峰20%。

具体实施方式

一种判别支柱瓷绝缘子机械强度的方法，本发明特征是：步骤为：

1）、收集同一型号支柱瓷绝缘子振动声学检测数据，数据总量N应不少于50；

2）、分析每一只支柱瓷绝缘子的振动频率谱，将谱中强度最高的振动峰对应的振动频率作为此支柱瓷绝缘子的特征振动频率X；

3）、统计所有被测支柱瓷绝缘子的特征振动频率，求出特征振动频率平均值

方差S；

4）、以特征振动频率平均值为中心，2倍方差为半径，得到频率区间以此作为该类型支柱瓷绝缘子特征振动频率正常值范围；

5）、定义支柱瓷绝缘子剩余强度比α为支柱瓷绝缘子要求达到的机械强度与完好状态的机械强度比值，根据定义0<α<1。根据式(1),式（2）分别计算支柱瓷绝缘子频率上下限：

频率上限： ${\mathrm{\&omega;}}_1=\stackrel{\&OverBar;}{X}\sqrt{\mathrm{\&alpha;}\frac{L}{L_1}}$ 式（1）

频率下限： ${\mathrm{\&omega;}}_2=\stackrel{\&OverBar;}{X}\sqrt{\mathrm{\&alpha;}\frac{L}{L-L_1}}$ 式（2）

其中：——支柱瓷绝缘子特征振动频率平均值；

α——支柱瓷绝缘子剩余强度比例（0<α<1）；

L——支柱瓷绝缘子长度；

L₁——支柱瓷绝缘子铸铁法兰长度。

6）、由以上计算结果，得到支柱瓷绝缘子正常振动区间

剩余强度比大于α的振动区间[ω₂,ω₁]。

通过上述步骤1至步骤6所得计算结果用于判别支柱瓷绝缘子振动信号。支柱瓷绝缘子振动信号的判别结果分为以下三种情况：

1）、支柱瓷绝缘子机械强度正常的信号信号特征：

支柱瓷绝缘子特征振动频率位于正常振动区间

且区间

以外不出现强度大于最强振动峰20%的信号。

2）、支柱瓷绝缘子机械强度高于正常强度的（100×α）%，但低于正常值信号特征：

c)支柱瓷绝缘子特征振动频率位于正常振动区间

区间

以外，[ω₂,ω₁]以内，出现强度大于最强振动峰20%的信号；

d)支柱瓷绝缘子特征振动频率位于正常振动区间

以外，但位于区间[ω₂,ω₁]以内，且其余位置不出现强度大于最强振动峰20%的信号。

3）、支柱瓷绝缘子机械强度低于正常强度的（100×α）%的信号信号特征：

a)支柱瓷绝缘子特征振动频率位于区间[ω₂,ω₁]以外；

b)支柱瓷绝缘子特征振动频率位于区间

[ω₂,ω₁]区间外出现强度大于最强振动峰20%。

例如，对某型220kV支柱瓷绝缘子进行振动声学检测，测试支柱瓷绝缘子62只，从测试数据中的读取特征振动频率，统计如下：

2900Hz，2924Hz，3000Hz，3174Hz，3426Hz，3450Hz，3648Hz，3700Hz，3722Hz，3774Hz，3775Hz，3824Hz，3824Hz，3825Hz，3825Hz，3849Hz，3849Hz，3849Hz，3850Hz，3873Hz，3875Hz，3876Hz，3950Hz，3951Hz，4000Hz，4001Hz，4001Hz，4002Hz，4002Hz，4003Hz，4010Hz，4024Hz，4024Hz，4024Hz，4024Hz，4025Hz，4025Hz，4025Hz，4025Hz，4025Hz，4026Hz，4026Hz，4026Hz，4026Hz，4027Hz，4075Hz，4075Hz，4075Hz，4075Hz，4075Hz，4075Hz，4076Hz，4084Hz，4160Hz，4175Hz，4175Hz，4176Hz，4176Hz，4226Hz，4275Hz，4324Hz，4380Hz。

对以上数据求平均值，得到

S=299。对支柱瓷绝缘子进行现场测量，L≈1100mm，L₁≈110mm，要求支柱瓷绝缘子剩余强度应大于全新情况下的50%，即α=0.5，计算得ω₂=2900Hz,ω₁=8700Hz。由此得出正常振动区间[3300Hz，4500Hz]，剩余强度比大于α的振动区间[2900Hz，8700Hz]。根据以上计算结果，按照发明内容中所述方法，可对支柱瓷绝缘子振动监测结果进行判定。

Claims (1)

1.一种判别支柱瓷绝缘子机械强度的方法，其特征是：步骤为：

1）收集同一型号支柱瓷绝缘子振动声学检测数据，数据总量N应不少于50；

2）分析每一只支柱瓷绝缘子的振动频率谱，将谱中强度最高的振动峰对应的振动频率作为此支柱瓷绝缘子的特征振动频率X；

3）统计所有被测支柱瓷绝缘子的特征振动频率，求出特征振动频率平均值方差S；

4）以特征振动频率平均值

为中心，2倍方差为半径，得到频率区间

以此作为该类型支柱瓷绝缘子特征振动频率正常值范围；

5）定义支柱瓷绝缘子剩余强度比α为支柱瓷绝缘子要求达到的机械强度与完好状态的机械强度比值，根据定义0<α<1；根据式(1),式（2）分别计算支柱瓷绝缘子频率上下限：

频率上限： ${\mathrm{\&omega;}}_1=\stackrel{\&OverBar;}{X}\sqrt{\mathrm{\&alpha;}\frac{L}{L_1}}$              式（1）

频率下限： ${\mathrm{\&omega;}}_2=\stackrel{\&OverBar;}{X}\sqrt{\mathrm{\&alpha;}\frac{L}{L-L_1}}$              式（2）

其中：

——支柱瓷绝缘子特征振动频率平均值；

α——支柱瓷绝缘子剩余强度比例（0<α<1）；

L——支柱瓷绝缘子长度；

L₁——支柱瓷绝缘子铸铁法兰长度；

6）由以上计算结果，得到支柱瓷绝缘子正常振动区间

剩余强度比大于α的振动区间[ω₂,ω₁]；

通过上述步骤1至步骤6所得计算结果用于判别支柱瓷绝缘子振动信号。