CN107831402A - 一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置及方法，所述装置包括输入模块、超声波发射模块与控制模块；所述输入模块与所述控制模块电连接，用于输入相关参数，所述相关参数包括缺陷类型参数、缺陷等级、设备状态参数与环境参数；所述控制模块根据所述相关参数生成控制信号，将所述控制信号发送至所述超声波发射模块；所述超声波发送模块与所述控制模块电连接，用于根据所述控制信号发射相应强度值的超声波。所述方法包括输入相关参数，所述相关参数包括缺陷类型参数、缺陷等级、设备状态参数与环境参数；根据所述相关参数计算超声波的强度值；发射相应强度值的超声波。

Description

一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及电力配网架空线检测领域，尤指一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置及方法。

背景技术

电力配电网是连接输电网络和用户之间的桥梁纽带，其运行的健康状态对供电的安全性、可靠性和经济性有着直接影响。配电系统具有分布范围广、环境复杂且所带线路长等特点，导致了配电系统的日常运行与维护存在诸多困难。

目前，我国对电力配电系统的检修主要分为人工巡检和定期预防性试验。人工巡检存在着工作量大、效率低，且检验的结果受巡检人员实践经验、理论知识等多方面因素的影响，结论的准确性低、失误多，无法对配电系统的健康状况作出准确判断；定期预防性试验是定期对电力线路定期进行预防性试验，以期保证设备及线路安全、可靠运行，最大限度地预防事故发生。其本质上是一种离线检测的方法，在实际应用中暴露了诸多问题，其主要表现在：1)预防性试验，需对电力线路停电，这与保证线路供电可持续性矛盾；2)停电与运行两种状态始终存在着差异，其试验结果的准确性难以保证；3)预防性试验中包括耐压等多种破坏性试验，会对线路设备绝缘造成损害。因此，对于电力配网的巡检，已经从过去的被动型即在线路故障后对线路进行检查，转变为主动型的对电力配网线路局部放电的带电检测、状态评估以及趋势发展的分析诊断。

近年来，随着电网的迅速发展，电力设备的数量剧增，对其进行日常维护与定期检修的人员也出现了日益紧缺的现象。对于以往配电设备进行定期检修的方法就表现出了以下缺点：

(1)缺乏科学性。对配电设备的要求是:到期必修，修必修好，这可能导致设备失修或过渡检修，在实践上存在盲目性。

(2)影响供电的可靠性。一是定期检修停电时间较长、次数较多，对供电质量产生影响。二是由于频繁的定期检修，增加了发生设备事故与人身伤亡的概率，影响了供电的可靠性，这与电力行业“优质、安全”的服务宗旨不符。

(3)检测技术手段落后。目前，巡检人员在巡检过程中大部分并没有专业的检测工具，通常情况下是依靠以往的经验进行判断，具有局限性且不科学。

(4)缺乏对检测数据的深入的研究功能。当前在巡检过程中，所使用的检测手段与方法并不能对多次检测数据进行处理，大批检测数据也不能被有效利用，对设备状态跟剩余寿命的预测产生了限制。

配网架空线路上出现故障(缺陷)时，由于局部放电而在空间产生发散的超声波，因此，目前常见的配网架空线路缺陷检测的装置多应用超声波检测。但现有的超声波检测装无法判断线路缺陷类型，需要其他检测辅助，例如人工检测的辅助，由此会给配网架空线的缺陷检测带来检测效率低、检测成本高及检测安全性差的问题。

综上所述，由于目前的配网架空线的超声波检查装置无法判断线路缺陷类型，会导致缺陷检测效率低、检测成本高及检测安全性差的问题，因此，为了使缺陷检测装置可以在检测的同时确定缺陷类型，对配网架空线超声波缺陷信号的模拟就显得尤为重要。

发明内容

为了辅助设计配网架空线缺陷检测装置，实现在检测的同时确定缺陷类型，本发明实施例提供了一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置，所述装置包括输入模块、超声波发射模块与控制模块；

所述输入模块与所述控制模块电连接，用于输入相关参数，所述相关参数包括缺陷类型参数、缺陷等级、设备状态参数与环境参数；

所述控制模块根据所述相关参数生成控制信号，将所述控制信号发送至所述超声波发射模块；

所述超声波发送模块与所述控制模块电连接，用于根据所述控制信号发射相应强度值的超声波。

本发明实施例还提供一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟方法，所述方法包括：

输入相关参数，所述相关参数包括缺陷类型参数、缺陷等级、设备状态参数与环境参数；

根据所述相关参数计算超声波的强度值；

发射相应强度值的超声波。

本发明通过设定缺陷类型、缺陷等级以及设备与环境等参数，可以生成相应强度的超声波信号，由此可以准确的模拟出当线路发生故障时，所产生的相应强度的超声波信号，由此辅助超声波缺陷检测装置的设计，实现在检测配网架空线缺陷的同时，确定配网架空线的缺陷类型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置的装置结构图；

图3为本发明实施例一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置及方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示为本发明实施例一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置的结构示意图，图中装置包括输入模块10、超声波发射模块30与控制模块20；

所述输入模块10与所述控制模块20电连接，用于输入相关参数，所述相关参数包括缺陷类型参数、缺陷等级、设备状态参数与环境参数；

所述控制模块20根据所述相关参数生成控制信号，将所述控制信号发送至所述超声波发射模块；

所述超声波发送模块30与所述控制模块20电连接，用于根据所述控制信号发射相应强度值的超声波。

在本实施例中，输入模块10用于输入相关参数，即，用户设定所需模拟的缺陷场景，相关参数包括缺陷类型参数、缺陷等级、设备状态参数与环境参数。其中，缺陷类型参数是与缺陷类型相关的参数，缺陷等级表示缺陷的严重程度，设备状态参数表示设备的老化程度，环境参数表示当前环境温度和/或湿度。

在本实施例中，控制模块20根据相关参数生成控制信号，并将其发送至超声波发射模块30，超声波发射模块30根据控制信号，发射出相应的强度值的超声波。

作为本发明的一个实施例，所述装置还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块电连接，用于显示所述相关参数与超声波强度值。

在本实施例中，显示模块用于供用户参考当前装置发出的超声波的强度，以及当前模拟的线路缺陷场景。

其中，显示模块可以与输入模块设置在一起，例如通过触摸屏，同时实现输入与显示功能，节省装置成本。

作为本发明的一个实施例，所述所述控制模块根据所述相关参数生成控制信号包括，所述控制模块根据缺陷类型与缺陷等级对应的超声波强度值，生成控制信号。

在本实施例中，由于线路缺陷类型的不同，产生的超声波强度值也不同。线路中的设备主要包括绝缘子、金具、变压器、开关、导线、保险等，则缺陷类型主要包括绝缘子缺陷、金具缺陷、变压器缺陷、开关缺陷、导线缺陷、保险缺陷及树障缺陷等。其中，不同类型的缺陷与超声波的强度值(dB)的关系如表1所示，其中误差范围为±0.5dB。

表1

其中，各类型的缺陷均分为不同的缺陷等级，具体的可根据实际情况区分，也可以由用户设定，例如将绝缘子缺陷分为三个等级，则三个等级对应的超声波强度值分别为：10-16dB、16-22dB、22-28dB，除了缺陷等级的数量可以设定之外，各个缺陷等级的超声波强度值范围也可以人为设定。控制模块在与缺陷类型、缺陷等级相对应的超声波强度值范围内随机选择一强度值，根据该强度值生成控制信号。

作为本发明的一个实施例，所述相关参数还包括设备状态参数与环境参数。

在本实施例中，所述控制模块根据所述相关参数生成控制信号包括，所述控制模块根据所述相关参数计算出超声波的强度值，根据所述超声波的强度值生成所述控制信号。

在本实施例中，由于不同类型的线路缺陷，产生的超声波的强度值不同，控制模块根据相关参数，计算出当前模拟缺陷场景下的超声波强度值，并根据该强度值生成控制信号，控制超声波发射模块发射出相应强度值的超声波。

其中，述控制模块根据所述相关参数计算出超声波的强度值包括，

其中，X_dB为超声波强度值，a为缺陷类型参数，b为缺陷等级，c为设备状态参数，d为环境参数。

在本实施例中，式(1)表示超声波强度值与相关参数的关系，其中，缺陷类型参数a与线路的缺陷类型相关，线路中的设备主要包括绝缘子、金具、变压器、开关、导线、保险等，则缺陷类型主要包括绝缘子缺陷、金具缺陷、变压器缺陷、开关缺陷、导线缺陷、保险缺陷及树障缺陷等。其中，不同类型的缺陷与超声波的强度值(dB)的关系如上述实施例中表1所示，其中误差范围为±0.5dB。

其中，缺陷类型参数a的取值范围为(0,1)，缺陷类型参数a为经验值，根据不同类型的线路缺陷，可以得到不同类型缺陷的缺陷类型参数a，即，线路发生故障后产生的超声波范围为0-35dB，根据当前超声波强度值与35dB的比值，可以得到缺陷类型参数a。

此外，缺陷等级b可根据实际需要设为1到n级，即，b为自然数；设备状态参数c表示发生故障的线路设备的老化情况，c的取值范围为(0,1]，当线路设备为全新的时，其设备状态参数c为1，c可根据线路设备使用年限与未使用年限的比值得到；环境参数d表示当前模拟环境的温度和/或湿度，环境参数d可根据实际需要，选择只考虑温度或湿度，还是温度与湿度均考虑，因此，环境参数d为经验值，可根据当前温度和/或湿度，与缺陷线路设备理想工作状态下的温度和/或湿度的比值得到。

通过本发明实施例中的装置，依据由于配网架空线的故障会产生超声波，不同类型的线路缺陷，产生的超声波强度不同，本发明的装置通过设定缺陷类型、缺陷等级以及设备与环境等参数，可以生成相应强度的超声波信号，由此可以准确的模拟出当线路发生故障时，所产生的相应强度的超声波信号，由此辅助超声波缺陷检测装置的设计，实现在检测配网架空线缺陷的同时，确定配网架空线的缺陷类型。

如图2所示为本发明实施例一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置的装置结构图，如图中所示，所述装置设有一外壳，壳体外部设有一开口，开口内设有超声波发射模块10，外壳外侧还设置有显示模块40与输入模块10。

在本实施例中，输入模块10用于输入相关参数，输入模块10可以通过旋钮、按键或触摸屏进行输入。

显示模块40用于供用户参考当前装置发出的超声波的强度，以及当前模拟的线路缺陷场景。

其中，显示模块可以与输入模块设置在一起，例如通过触摸屏，同时实现输入与显示功能，节省装置成本。

在本实施例中，通过输入模块10，用户可以选择例如缺陷类型为绝缘子缺陷，则向用户显示绝缘子缺陷对应的a的取值范围，用户可进一步选择a的取值，缺陷等级为一级，设备状态参数为0.8，环境参数为0.9，由此根据公式(1):

控制模块计算所需输出的超声波强度值，控制模块根据该强度值生成控制信号，控制超声波发射模块发送相应强度的超声波。

通过本发明实施例中的装置，依据由于配网架空线的故障会产生超声波，不同类型的线路缺陷，产生的超声波强度不同，本发明的装置通过设定缺陷类型、缺陷等级以及设备与环境等参数，可以生成相应强度的超声波信号，由此可以准确的模拟出当线路发生故障时，所产生的相应强度的超声波信号，由此辅助超声波缺陷检测装置的设计，实现在检测配网架空线缺陷的同时，确定配网架空线的缺陷类型。

如图3所示为本发明实施例一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟方法的流程图，图中所示方法包括，步骤S1，输入相关参数，所述相关参数包括缺陷类型参数、缺陷等级、设备状态参数与环境参数；

步骤S2，根据所述相关参数计算超声波的强度值；

步骤S3，发射相应强度值的超声波。

在本实施例中，输入相关参数，即，用户设定所需模拟的缺陷场景，相关参数包括缺陷类型参数、缺陷等级、设备状态参数与环境参数。其中，缺陷类型参数是与缺陷类型相关的参数，缺陷等级表示缺陷的严重程度，设备状态参数表示设备的老化程度，环境参数表示当前环境温度和/或湿度。根据相关参数计算超声波的强度值，并发射出相应的强度值的超声波。

作为本发明的一个实施例，所述根据所述相关参数计算超声波的强度值包括，

其中，X_dB为超声波强度值，a为缺陷类型参数，b为缺陷等级，c为设备状态参数，d为环境参数。

在本实施例中，式(1)表示超声波强度值与相关参数的关系，其中，缺陷类型参数a与线路的缺陷类型相关，线路中的设备主要包括绝缘子、金具、变压器、开关、导线、保险等，则缺陷类型主要包括绝缘子缺陷、金具缺陷、变压器缺陷、开关缺陷、导线缺陷、保险缺陷及树障缺陷等。其中，不同类型的缺陷与超声波的强度值(dB)的关系如前述实施例中表1所示，其中误差范围为±0.5dB。

其中，缺陷类型参数a的取值范围为(0,1)，缺陷类型参数a为经验值，根据不同类型的线路缺陷，可以得到不同类型缺陷的缺陷类型参数a，即，线路发生故障后产生的超声波范围为0-35dB，根据当前超声波强度值与35dB的比值，可以得到缺陷类型参数a。

此外，缺陷等级b可根据实际需要设为1到n级，即，b为自然数；设备状态参数c表示发生故障的线路设备的老化情况，c的取值范围为(0,1]，当线路设备为全新的时，其设备状态参数c为1，c可根据线路设备使用年限与未使用年限的比值得到；环境参数d表示当前模拟环境的温度和/或湿度，环境参数d可根据实际需要，选择只考虑温度或湿度，还是温度与湿度均考虑，因此，环境参数d为经验值，可根据当前温度和/或湿度，与缺陷线路设备理想工作状态下的温度和/或湿度的比值得到。

通过本发明实施例中的方法，依据由于配网架空线的故障会产生超声波，不同类型的线路缺陷，产生的超声波强度不同，本发明的方法通过设定缺陷类型、缺陷等级以及设备与环境等参数，可以生成相应强度的超声波信号，由此可以准确的模拟出当线路发生故障时，所产生的相应强度的超声波信号，由此辅助超声波缺陷检测装置的设计，实现在检测配网架空线缺陷的同时，确定配网架空线的缺陷类型。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟装置，其特征在于，所述装置包括输入模块、超声波发射模块与控制模块；

所述输入模块与所述控制模块电连接，用于输入相关参数，所述相关参数包括缺陷类型参数与缺陷等级；

所述控制模块根据所述相关参数生成控制信号，将所述控制信号发送至所述超声波发射模块；

所述超声波发送模块与所述控制模块电连接，用于根据所述控制信号发射相应强度值的超声波。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块电连接，用于显示所述相关参数与超声波强度值。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述所述控制模块根据所述相关参数生成控制信号包括，所述控制模块根据缺陷类型与缺陷等级对应的超声波强度值，生成控制信号。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相关参数还包括设备状态参数与环境参数。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制模块根据所述相关参数生成控制信号包括，所述控制模块根据所述相关参数计算出超声波的强度值，根据所述超声波的强度值生成所述控制信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块根据所述相关参数计算出超声波的强度值包括，

<mrow> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>B</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>0.029</mn> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>28.651</mn> <mi>a</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mo>+</mo> <mn>89.836</mn> <mi>c</mi> <mo>+</mo> <mn>0.832</mn> <mi>d</mi> <mo>-</mo> <mn>17.651</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，X_dB为超声波强度值，a为缺陷类型参数，b为缺陷等级，c为设备状态参数，d为环境参数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述缺陷类型参数的取值范围为(0,1)。

8.一种配网架空线超声波缺陷信号的模拟方法，其特征在于，所述方法包括，输入相关参数，所述相关参数包括缺陷类型参数、缺陷等级、设备状态参数与环境参数；

根据所述相关参数计算超声波的强度值；

发射相应强度值的超声波。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述相关参数计算超声波的强度值包括，

<mrow> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>B</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>0.029</mn> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>28.651</mn> <mi>a</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mo>+</mo> <mn>89.836</mn> <mi>c</mi> <mo>+</mo> <mn>0.832</mn> <mi>d</mi> <mo>-</mo> <mn>17.651</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，X_dB为超声波强度值，a为缺陷类型参数，b为缺陷等级，c为设备状态参数，d为环境参数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述缺陷类型参数的取值范围为(0,1)。