CN204536226U - 复合绝缘子的缺陷的检测设备和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种复合绝缘子的缺陷的检测设备和系统。该设备包括：供电电源，与供电电源连接的微波源，用于产生高频微波；波导管，用于将高频微波传导至复合绝缘子表面的测试点，并传导测试点的反射波；设置在波导管中的定向耦合器，用于分离提取反射波并发送至微波检测器；与定向耦合器连接的微波检测器，用于将反射波转换为测试点对应的电压强度信号；与微波检测器连接的数据采集卡，用于采集所述信号并发送至处理器，以使处理器确定测试点是否存在缺陷。复合绝缘子采用非金属材料，而高频微波在非金属材料中穿透能力强，不需要表面接触和耦合剂，基于反射波即可实现复合绝缘子内部缺陷的无损检测，提高了检测的便捷性和检测结果的准确性。

Description

复合绝缘子的缺陷的检测设备和系统

技术领域

本实用新型实施例涉及电力技术领域，尤其涉及一种复合绝缘子的缺陷的检测设备和系统。

背景技术

复合绝缘子因其体积小、重量轻、憎水性和憎水迁移性优良、内绝缘性能好、机械强度高以及电晕小和电磁干扰小等优点被越来越广泛地应用于电力系统中，但是仍然有少量复合绝缘子存在缺陷并导致事故的产生，所以有必要检测复合绝缘子的缺陷，因此，复合绝缘子的缺陷的检测技术应运而生。

复合绝缘子存在缺陷处会产生泄露电流，并在交变电场下的作用下，产生异常温升。现有的红外检测法一般是通过红外热像仪检测复合绝缘子的异常温升点或异常温升区域，并将与所述异常温升点或异常温升区域对应的复合绝缘子的位置确定为存在缺陷，从而达到检测复合绝缘子的缺陷的目的。

上述红外检测法存在的缺陷在于：由于外界环境的温度、湿度、日照情况，复合绝缘子表面的污闪、雨闪、鸟粪闪络和泄露电流等因素都会造成复合绝缘子的温度的变化，因此影响检测结果的准确性。目前已有大量实例是复合绝缘子有异常温升但是解剖并没有发现相应位置存在缺陷。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种复合绝缘子的缺陷的检测方法、设备和系统， 以提高复合绝缘子的缺陷的检测结果的准确性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种复合绝缘子的缺陷的检测方法，包括：

控制微波源产生高频微波，并将产生的高频微波传导至待测试复合绝缘子表面的测试点；

获取所述测试点的反射波；

根据所述反射波，得到所述测试点对应的电压强度信号；

判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种复合绝缘子的缺陷的检测设备，包括：

供电电源，用于为下述微波源提供直流工作电压；

微波源，与所述供电电源连接，用于根据所述供电电源提供的直流工作电压，产生高频微波；

波导管，用于将所述微波源产生的高频微波传导至待测试复合绝缘子表面的测试点；还用于传导所述测试点的反射波；

定向耦合器，设置在所述波导管中，用于分离提取所述波导管中的所述反射波，并将分离提取的反射波发送至下述微波检测器；

微波检测器，与所述定向耦合器连接，用于从所述定向耦合器接收分离提取的所述反射波，转换为所述测试点对应的电压强度信号；

数据采集卡，与所述微波检测器连接，用于从所述微波检测器采集所述测试点对应的电压强度信号，并将所述测试点对应的电压强度信号发送至处理器，以使处理器判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围 内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种复合绝缘子的缺陷的检测系统，包括：

本实用新型任意实施例提供的复合绝缘子的缺陷的检测设备，用于获取待测试复合绝缘子表面的测试点的反射波的电压强度信号，并将所述测试点对应的电压强度信号发送至下述处理器；

处理器，与所述复合绝缘子的缺陷的检测设备连接，用于判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

本实用新型实施例提供的复合绝缘子的缺陷的检测方法、设备和系统，将微波源产生的高频微波传导至待测试复合绝缘子表面的测试点，高频微波在待测试复合绝缘子表面的测试点处发生折射和反射，通过判断测试点的反射波对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，可以检测测试点是否存在缺陷。由于复合绝缘子采用非金属材料，而高频微波在非金属材料中穿透能力强，不需要表面接触、不需要耦合剂，基于反射波即可实现复合绝缘子内部缺陷的无损检测，提高了检测的便捷性和应用范围；由于测量结果不依赖于外界环境的温度、湿度和日照情况，提高了检测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型，下面将对本实用新型中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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1a为本实用新型实施例一提供的一种复合绝缘子的缺陷的检测方法的流程图；

图1b为本实用新型实施例一中实例1和实例2适用的参考复合绝缘子表面各测试点对应的反射波的电压强度信号的读数值极差分布图；

图1c为本实用新型实施例一提供的实例1中待测试复合绝缘子表面各测试点对应的电压强度信号分布图；

图1d为本实用新型实施例一提供的实例2中待测试复合绝缘子表面各测试点对应的电压强度信号分布图；

图2为本实用新型实施例二提供的一种复合绝缘子的缺陷的检测设备的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三提供的一种复合绝缘子的缺陷的检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例中的技术方案作进一步详细描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

实施例一

请参阅图1a，为本实用新型实施例一提供的一种复合绝缘子的缺陷的检测 方法的流程图。

该方法包括：步骤110～步骤140。

步骤110、控制微波源产生高频微波，并将产生的高频微波传导至待测试复合绝缘子表面的测试点。

本步骤中，所述微波源产生的高频微波的频率可以为10GHz以上。复合绝缘子的缺陷的检测精度与微波源出射的高频微波的频率正相关，也即，微波源出射的高频微波的频率越高，复合绝缘子的缺陷的检测精度越高；微波源出射的高频微波的频率越低，复合绝缘子的缺陷的检测精度越低。

本步骤中，可以通过波导管将微波源产生的高频微波传导至待测试复合绝缘子表面的测试点。波导管内径的大小因所传输高频微波的波长而异，因此可以根据所传输的高频微波的频率选用合适内径的波导管。

其中，在步骤110之前，可以预先选定待测试复合绝缘子表面的测试点。优选是在垂直于复合绝缘子轴线的平面与所述复合绝缘子相交的第一预设数量的圆周上，选取各圆周上第二设定数量的等分点作为所述测试点。

步骤120、获取所述测试点的反射波。

本步骤中，高频微波通过波导管传导至待测试复合绝缘子表面的测试点，会在待测试复合绝缘子表面发生折射和反射，反射波的一部分传输至波导管中，具体可以通过波导管中设置的定向耦合器将负向传播的波即反射波分离提取出来。

步骤130、根据所述反射波，得到所述测试点对应的电压强度信号。

步骤140、判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

本步骤具体是如果所述测试点对应的电压强度信号位于预设电压偏差范围 内，则确定所述测试点不存在缺陷；如果所述测试点对应的电压强度信号位于预设电压偏差范围外，则确定所述测试点存在缺陷。可以通过遍历每个测试点，从而确定存在缺陷的各测试点，也可以在得到各个测试点对应的电压强度信号之后，进行并行判断，也即并行判断各测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，从而确定存在缺陷的各测试点。

在步骤140之前，还包括：在垂直于参考复合绝缘子轴线的平面与所述参考复合绝缘子相交的第三预设数量的圆周上，统计各圆周上第四设定数量的等分点对应的反射波的电压强度信号，得到所述预设电压偏差范围。

其中，参考复合绝缘子为无缺陷的复合绝缘子。

本实施例的技术方案，将微波源产生的高频微波传导至待测试复合绝缘子表面的测试点，高频微波在待测试复合绝缘子表面的测试点处发生折射和反射，通过判断测试点的反射波对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，可以检测测试点是否存在缺陷。由于复合绝缘子采用非金属材料，而高频微波在非金属材料中穿透能力强，不需要表面接触、不需要耦合剂，基于反射波即可实现复合绝缘子内部缺陷的无损检测，提高了检测的便捷性和应用范围；由于测量结果不依赖于外界环境的温度、湿度和日照情况，提高了检测结果的准确性。

进一步优选地，在根据所述反射波，得到所述测试点对应的电压强度信号之后，所述方法还可以包括：

对所述测试点对应的电压强度信号进行低频放大处理；

相应地，判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷，具体为：

判断经低频放大处理后的所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电 压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

低频放大器的放大倍数可以为50至100倍，放大前的信号是几十毫伏的数量级，容易受到杂散信号的干扰，一定程度上影响了反射波的电压强度信号的提取，而通过低频放大器放大后，减小了杂散信号的干扰，有利于提取反射波的电压强度信号。

下面通过实例进行说明。

首先，在无缺陷的参考复合绝缘子表面选取测试点，测试点分布在该参考复合绝缘子表面无伞裙位置的5个圆周上，具体为在垂直于参考复合绝缘子轴线的平面与所述参考复合绝缘子相交的5个圆周上，并在每个圆周上选取24个等分点作为测试点，从而得到120个测试点。

通过直流电源为微波源提供6V直流电压，控制微波源产生频率为24GHz的高频微波，通过依次将探头接触到各圆周上的24个测试点，将产生的高频微波传导至参考复合绝缘子表面的相应测试点，分别统计每个圆周上24个测试点对应的反射波的电压强度信号，得到预设电压偏差范围。

请参阅图1b，横坐标为5个测试圆周，纵坐标为每个圆周上24个测试点对应的反射波的电压强度信号的读数值，单位为伏，可以得到，每个圆周上24个测试点对应的反射波的电压强度信号的读数值极差分布在0.9V范围内，根据实际需要，可以对该极差范围留出一定的裕度，例如将极差范围调整为1V，将无缺陷位置对应的反射波的电压强度信号的平均值作为参考值原点，从而得到预设电压偏差范围为该平均值±0.5V，换言之，预设电压偏差范围就是在无缺陷位置对应的反射波的电压强度信号的平均值附近的±0.5V的范围内波动，波动偏差可以设定为100％，即某个测试点对应的反射波的电压强度信号的读数值相对于平均值偏移1V以上时可以判定该测试点处或对应的内部有缺陷存在。

实例1

本实例中，待测试复合绝缘子内人为制造了一系列直径为1mm的气孔缺陷，沿该待测试复合绝缘子一个圆周表面检测了24个测试点，控制微波源产生频率为24GHz的高频微波，并将产生的高频微波传导至该待测试复合绝缘子表面的24个测试点；获取各测试点的反射波，得到各测试点对应的电压强度信号，如图1c所示，其中，横坐标为测试点位置，纵坐标为各测试点对应的反射波的电压强度信号，可知，无缺陷位置的反射波的电压强度信号分布在4.0V±0.6V的范围内，无缺陷位置的反射波的电压强度信号的平均值为4.0V，预设电压偏差范围为4.0V±0.6V，波动偏差设定为100％，即测试点对应的反射波的电压强度信号的读数值相对于平均值偏移1.2V以上时可以判定内部有缺陷存在，本实例中，有缺陷的位置的反射波的电压强度信号相对于平均值超出了大约1.8V，大于1.2V，所以判定有缺陷，实际也的确存在缺陷。

其中，有内部缺陷的情况，测试点的反射波的电压强度信息与平均值的偏移越大，则缺陷越大。

实例2

本实例中，待测试复合绝缘子为取自岭深乙线N46塔中的复合绝缘子，沿该待测试复合绝缘子一个圆周表面检测了24个测试点，控制微波源产生频率为24GHz的高频微波，并将产生的高频微波传导至该待测试复合绝缘子表面的24个测试点；获取各测试点的反射波，得到各测试点对应的电压强度信号，如图1d所示，其中，横坐标为测试点位置，纵坐标为各测试点对应的反射波的电压强度信号，可知，大部分位置的反射波的电压强度信号分布在6.9V±0.5V的范围内，因此无缺陷位置的反射波的电压强度信号的平均值为6.9V，预设电压偏差范围为6.9V±0.5V，波动偏差设定为100％，即测试点对应的反射波的电压强 度信号的读数值相对于平均值偏移1.0V以上时可以判定内部有缺陷存在，本实例中，在测试点17和测试点18的位置，反射波的电压强度信号有一个明显的尖峰，其读数偏离平均值1.1V，超过了1.0V，检测结果为测试点17和测试点18位置处有缺陷。

需要说明的是，由于不同型号的复合绝缘子对应不同尺寸的护套厚度和芯棒直径，但是不同型号的复合绝缘子对应的护套厚度和芯棒直径的差异不会特别大，而且不同厂家生产的复合绝缘子的配方成分不完全一样，所以本实用新型实施例提供的复合绝缘子的缺陷的检测方法中平均值和平均值附近的波动范围不能脱离具体复合绝缘子而确定，需要在型号相同的同一批绝缘子上测试多次才能确定。不过从大量实验来看，预设电压偏差范围为大致都是在无缺陷位置的反射波的电压强度信号的平均值的±0.5或±0.6V以内，没有波动太大的。

实施例二

请参阅图2，为本实用新型实施例二提供的一种复合绝缘子的缺陷的检测设备的结构示意图。

该检测设备包括：供电电源210、微波源220、波导管230、定向耦合器240、微波检测器250和数据采集卡260。

其中，供电电源210用于为微波源220提供直流工作电压；微波源220与所述供电电源210连接，用于根据所述供电电源210提供的直流工作电压，产生高频微波；波导管230用于将所述微波源220产生的高频微波传导至待测试复合绝缘子表面的测试点，还用于传导所述测试点的反射波；定向耦合器240设置在所述波导管230中，用于分离提取所述波导管中的所述反射波，并将分离提取的反射波发送至微波检测器250；微波检测器250与所述定向耦合器240 连接，用于从所述定向耦合器240接收分离提取的所述反射波，转换为所述测试点对应的电压强度信号；数据采集卡260与所述微波检测器250连接，用于从所述微波检测器250采集所述测试点对应的电压强度信号，并将所述测试点对应的电压强度信号发送至处理器，以使处理器判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

本实施例的技术方案，将微波源产生的高频微波通过波导管传导至待测试复合绝缘子表面的测试点，高频微波在待测试复合绝缘子表面的测试点处发生折射和反射，通过波导管中设置的定向耦合器分离提取所述波导管中的反射波，通过微波检测器将反射波转换为测试点对应的电压强度信号，通过判断测试点的反射波对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，可以检测测试点是否存在缺陷。由于复合绝缘子采用非金属材料，而高频微波在非金属材料中穿透能力强，不需要表面接触、不需要耦合剂，基于反射波即可实现复合绝缘子内部缺陷的无损检测，提高了检测的便捷性和应用范围；由于测量结果不依赖于外界环境的温度、湿度和日照情况，提高了检测结果的准确性。

在上述方案中，所述微波源220产生的高频微波的频率优选为10GHz以上。

在上述方案中，所述微波源220可以为耿氏振荡器。

在上述方案中，所述设备还优选包括：低频放大器，所述微波检测器250通过所述低频放大器与所述数据采集卡260连接，所述低频放大器用于对所述微波检测器转换得到的所述测试点对应的电压强度信号进行低频放大处理；所述数据采集卡260具体用于从所述低频放大器采集经低频放大处理后的所述测试点对应的电压强度信号，并将所述测试点对应的电压强度信号发送至处理器，以使处理器判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围 内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

在上述方案中，所述待测试复合绝缘子表面的测试点为在垂直于所述待测试复合绝缘子轴线的平面与所述待测试复合绝缘子相交的第一预设数量的圆周上，选取的各圆周上第二设定数量的等分点。

在上述方案中，所述预设电压偏差范围通过在垂直于参考复合绝缘子轴线的平面与所述参考复合绝缘子相交的第三预设数量的圆周上，统计各圆周上第四设定数量的等分点对应的反射波的电压强度信号得到。

本实用新型实施例提供的复合绝缘子的缺陷的检测设备可执行本实用新型任意实施例所提供的复合绝缘子的缺陷的检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

请参阅图3，为本实用新型实施例三提供的一种复合绝缘子的缺陷的检测系统的结构示意图。该检测系统包括：如本实用新型任意实施例提供的复合绝缘子的缺陷的检测设备310和处理器320。

其中，所述复合绝缘子的缺陷的检测设备310用于获取待测试复合绝缘子表面的测试点的反射波的电压强度信号，并将所述测试点对应的电压强度信号发送至处理器320；处理器320与所述复合绝缘子的缺陷的检测设备310连接，用于判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；实施例中优选的实施方式，并非对其进行限制，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原 理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合绝缘子的缺陷的检测设备，其特征在于，包括：

供电电源，用于为下述微波源提供直流工作电压；

微波源，与所述供电电源连接，用于根据所述供电电源提供的直流工作电压，产生高频微波；

波导管，用于将所述微波源产生的高频微波传导至待测试复合绝缘子表面的测试点；还用于传导所述测试点的反射波；

定向耦合器，设置在所述波导管中，用于分离提取所述波导管中的所述反射波，并将分离提取的反射波发送至下述微波检测器；

微波检测器，与所述定向耦合器连接，用于从所述定向耦合器接收分离提取的所述反射波，转换为所述测试点对应的电压强度信号；

数据采集卡，与所述微波检测器连接，用于从所述微波检测器采集所述测试点对应的电压强度信号，并将所述测试点对应的电压强度信号发送至处理器，以使处理器判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述微波源产生的高频微波的频率为10GHz以上。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述微波源为耿氏振荡器。

4.根据权利要求1-3任一所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：低频放大器，所述微波检测器通过所述低频放大器与所述数据采集卡连接，所述低频放大器用于对所述微波检测器转换得到的所述测试点对应的电压强度信号进行低频放大处理；

所述数据采集卡，具体用于从所述低频放大器采集经低频放大处理后的所述测试点对应的电压强度信号，并将所述测试点对应的电压强度信号发送至处理器，以使处理器判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。

5.根据权利要求1-3任一所述的设备，其特征在于，所述待测试复合绝缘子表面的测试点为在垂直于所述待测试复合绝缘子轴线的平面与所述待测试复合绝缘子相交的第一预设数量的圆周上，选取的各圆周上第二设定数量的等分点。

6.根据权利要求1-3任一所述的设备，其特征在于，所述预设电压偏差范围通过在垂直于参考复合绝缘子轴线的平面与所述参考复合绝缘子相交的第三预设数量的圆周上，统计各圆周上第四设定数量的等分点对应的反射波的电压强度信号得到。

7.一种复合绝缘子的缺陷的检测系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-6任一所述的复合绝缘子的缺陷的检测设备，用于获取待测试复合绝缘子表面的测试点的反射波的电压强度信号，并将所述测试点对应的电压强度信号发送至下述处理器；

处理器，与所述复合绝缘子的缺陷的检测设备连接，用于判断所述测试点对应的电压强度信号是否位于预设电压偏差范围内，并根据判断结果确定所述测试点是否存在缺陷。