[00356097]高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置

课题来源与背景：随着国家发展“坚强智能电网”的深入，人们对电网电能质量的要求在不断的提高。智能电网最突出的特性是其自愈能力，即通过实时的状态监测和综合评估，对设备状况进行及时、准确的了解。倡导的状态检修模式，是根据对设备的定期维护、在线监测和故障诊断中所提供的各种信息，通过分析处理，从而判断设备的性能状况及发展趋势，可以在其故障发生前对设备检修有计划地进行安排。研究目的与意义：绝缘子在电力系统中的作用是电气绝缘及支撑导线和设备，一旦发生故障就极易引起严重的不良后果，不但可能会引起设备的损坏，还可能导致人员伤亡及大规模的断网等事故。因此智能电网对绝缘子检测的要求也在逐渐提高。绝缘子出现的故障主要有断裂、阻抗降低及污闪等，其原因往往会在生产、安装、运行等环节出现问题。论文总结了绝缘子所出现的检测方法，使读者了解到各种检测方法，希望对电力部门的同行有所帮助。主要论点与论据：超声检测法是基于超声波从一种介质进入另一种介质时，在两介质交界面发生折射、反射和波型转换等原理来实现对绝缘子内部缺陷的检测。该法主要应用于支柱绝缘子表面及内部气孔、裂纹、夹杂等缺陷的检测。根据接收到的缺陷回波强度及其在时间轴上的位置，可以判断绝缘子内部缺陷的长度和深度情况绝缘子超声波检测以脉冲反射法为主，通过微型爬波和小角度纵波探头对绝缘子进行检测。中国华东和东北等电网采用爬波法对其表面进行质量检测，其优点是波屏上仅有缺陷波的显示，检测速度快。但无法检测到绝缘子内部区域。而中国青海省和华东地区电网采用小角度纵波法，对铸铁法兰口内部和附近外漏区域进行了检测，效果较好。同时超声波检测法已被成功用于陶瓷和复合材料绝缘子检测中。该方法灵敏度高、成本低、可发现法兰内侧面及内部裂纹、空隙等缺陷。但同时会受到超声波本身存在的耦合、衰减及温度等因素的影响，且需要工作人员逐一登杆检测，工作量大。创见与创新：对超声波换能器的核心部件压电陶瓷晶片进行ANSYS仿真分析，基于ANSYS的电-结构耦合场模型，对压电晶片进行了静态、模态、谐响应和瞬态分析，得到固定尺寸压电晶片的固有频率、振型和频率响应等信息，从而为提高超声辐射功率和超声波换能器的性能提供参考依据。对超声波检测系统的数据采集终端进行模块化设计，对超声波发射电路、限幅电路和可控增益放大电路进行了器件选型、设计和模拟仿真分析。介绍了小波分析在超声波回波信号去噪中的应用，从小波分析基础理论入手，介绍了小波的定义、小波基函数、信号去噪的步骤、阀值的估计及阀值规则的选取等。通过超声波探伤仪器得到高压支柱瓷绝缘子的实测回波波形，通过选取不同的小波基函数、分解层数对信号进行去噪处理，得到去噪效果对比图，从而确定最优的小波基函数和分解层数，为后期的程序设计奠定基础。社会经济效益：绝缘子是保障电力系统安全可靠运行必不可少的组成设备，其可靠性性能直接影响到电网的安全性。该文针对电力系统中广泛应用的高压支柱瓷绝缘子的超声波在线监测的机理问题展开研究。该研究成果适用于高压支柱绝缘子状态的无损检测和评估，应用安全，可靠性高。