一种GIL内微粒激活装置及多传感器检测方法与流程

一种gil内微粒激活装置及多传感器检测方法
技术领域
1.本发明属于电力系统高压输电线路gil技术领域，具体涉及一种gil内微粒激活装置及多传感器检测方法。


背景技术：

2.气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal-enclosed transmission line， gil)以其输送容量大、占地面积小、传输损耗小等优点，在许多场合是替代电缆和架空线路的首选方案。但 gil在生产、运输及现场安装过程中，由于焊接工艺、滑动触头磨损及施工环境的影响会不可避免引入粉尘及微粒。这些微粒在管道内不均匀电场中带电受力运动，容易吸附在绝缘子表面，引起周围电场畸变，从而导致 gil 气体间隙或绝缘子击穿。因此及时发现并清理gil中的微粒是非常有必要的。
3.目前gil针对金属微粒检测手段主要基于脉冲电流法、超声法和超高频法，然而这些方法对于交流gil中的微粒尤其是吸附型微粒并没有较好的检出性。并且自由金属微粒与壳体碰撞产生的声信号随距离增加会有明显衰减从而对微粒检测结果造成影响。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中的不足，本发明提供一种gil内微粒激活装置及多传感器检测方法，对gil内的微粒具有较好的检出性，并能精确给出微粒的具体位置，具有操作方便、检出率高等优点。
5.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：第一方面，提供一种gil内微粒多传感器检测方法，包括：投运前，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号；并在gil壳体的第二位置处通过多个传感器接收第一振动信号经gil壳体传播后形成的第一超声信号；投运后，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号；并在gil壳体的第二位置处通过多个传感器接收第一振动信号经gil壳体传播后形成的第二超声信号；比较第一超声信号和第二超声信号，确定gil壳体内是否存在微粒及微粒所在位置。
6.进一步地，第二超声信号包括由gil壳体内的微粒与gil壳体碰撞产生的声信号。
7.进一步地，投运后，在gil壳体的第一位置处施加与第一振动信号具有不同幅值和频率的若干振动信号，用于确定gil壳体内的微粒是否被激活。
8.进一步地，所述第一振动信号包括一组设定的具有不同幅值和/或频率的振动信号。
9.进一步地，所述第二位置包括位于第一位置同一侧且沿第一振动信号的传播方向设置的若干个间隔设定距离的超声信号接收点。
10.进一步地，确定gil壳体内是否存在微粒的方法，包括：比较第一超声信号和第二超声信号，若存在随距离衰减的特征超声信号，则说明gil内存在微粒。
11.进一步地，确定gil壳体内微粒所在位置的方法，包括：对随距离衰减的特征超声
信号进行拟合，获得具有最高和次高信号幅值的超声信号接收点，微粒位于具有最高和次高信号幅值的超声信号接收点之间。
12.第二方面，提供一种gil内微粒激活装置，用于采用第一方面所述的gil内微粒多传感器检测方法检测gil内的微粒，包括：安装在gil壳体的第一位置处的振动发生装置，所述振动发生装置用于对gil壳体施加设定的第一振动信号以激活gil内的微粒；安装在gil壳体的第二位置处的超声信号接收装置，所述超声信号接收装置用于接收第一振动信号经gil壳体传播后形成的第一超声信号和第二超声信号；与超声信号接收装置连接的超声信号处理终端，所述超声信号处理终端用于接收并比较第一超声信号和第二超声信号，确定gil壳体内是否存在微粒及微粒所在位置。
13.进一步地，所述振动发生装置包括激振器和金属传动装置，所述金属传动装置分别连接激振器和gil壳体，并把激振器产生的第一振动信号传导至gil壳体。
14.进一步地，所述超声信号接收装置包括位于第一位置同一侧且沿第一振动信号的传播方向设置在gil壳体上的若干个间隔设定距离的声发射传感器，每个所述声发射传感器分别与前端放大器连接，所述前端放大器与超声信号处理终端连接。
15.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过在投运前，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号；并在gil壳体的第二位置处接收第一振动信号经gil壳体传播后形成的第一超声信号；在投运后，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号；并在gil壳体的第二位置处接收第一振动信号经gil壳体传播后形成的第二超声信号；比较第一超声信号和第二超声信号，确定gil壳体内是否存在微粒及微粒所在位置；对gil内的微粒具有较好的检出性，并能精确给出微粒的具体位置，具有操作方便、检出率高等优点。
附图说明
16.图1是本发明实施例提供的一种gil内微粒激活装置的整体结构示意图；图中：1、激振器；2、金属传动装置；3、gil壳体；4、声发射传感器；5、前端放大器；6、超声信号处理终端。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.实施例一：如图1所示，一种gil内微粒激活装置，用于检测gil内的微粒，包括安装在gil壳体3的第一位置处的振动发生装置，振动发生装置用于对gil壳体3施加设定的第一振动信号；安装在gil壳体3的第二位置处的超声信号接收装置，超声信号接收装置用于接收第一振动信号经gil壳体3传播后形成的第一超声信号和第二超声信号（第一超声信号是投运前，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号，并在gil壳体的第二位置处接收的第一振动信号经gil壳体传播后形成超声信号；第二超声信号是投运后，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号，并在gil壳体的第二位置处接收的第一振动信号经gil壳体传播后形成的超声信号）；与超声信号接收装置连接的超声信号处理终端6，超声信号处理终端6
用于接收并比较第一超声信号和第二超声信号，确定gil壳体3内是否存在微粒及微粒所在位置。
19.振动发生装置包括激振器1和金属传动装置2，金属传动装置2分别连接激振器1和gil壳体3，并把激振器1产生的第一振动信号传导至gil壳体3。
20.超声信号接收装置包括位于第一位置同一侧且沿第一振动信号的传播方向设置在gil壳体3上的若干个间隔设定距离的声发射传感器4；第二位置包括位于第一位置同一侧且沿第一振动信号的传播方向设置的若干个间隔设定距离的超声信号接收点，超声信号接收点用于安装声发射传感器4；每个声发射传感器4分别与前端放大器5连接，前端放大器5与超声信号处理终端6连接；前端放大器5用于将接收的第一超声信号和第二超声信号放大后送入超声信号处理终端6。
21.超声信号处理终端6用于比较第一超声信号和第二超声信号，若存在随距离衰减的特征超声信号，则说明gil内存在微粒；对随距离衰减的特征超声信号进行拟合，获得具有最高和次高信号幅值的超声信号接收点，微粒位于具有最高和次高信号幅值的超声信号接收点之间。
22.实施例二：基于实施例一所述的一种gil内微粒激活装置，本实施例提供一种gil内微粒多传感器检测方法，包括：投运前，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号；并在gil壳体的第二位置处接收第一振动信号经gil壳体传播后形成的第一超声信号；投运后，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号；并在gil壳体的第二位置处接收第一振动信号经gil壳体传播后形成的第二超声信号；比较第一超声信号和第二超声信号，确定gil壳体内是否存在微粒及微粒所在位置。
23.步骤1、投运前，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号；并在gil壳体的第二位置处接收第一振动信号经gil壳体传播后形成的第一超声信号。
24.在gil投运前，将振动发生装置与gil一端的壳体相连接，沿gil壳体分别每隔一米设置一组声发射传感器，设置合适的频率和功率，使各处声发射传感器均可正常工作，测量得到微粒与gil碰撞所产生的超声信号。
25.在gil投运前认为此时gil内微粒极少，测量gil的超声信号，此超声信号代表了由激振器引起的表征gil正常情况下的特征信号。
26.搭建如图1所示的试验平台，激振器产生一定频率和功率的振动；金属传动装置将激振器产生的振动传递至gil壳体上，通过声发射传感器组测量微粒与gil壳体碰撞产生的超声信号，该信号经前端放大器放大后送入超声信号处理终端处理。
27.步骤2、投运后，在gil壳体的第一位置处施加设定的第一振动信号；并在gil壳体的第二位置处接收第一振动信号经gil壳体传播后形成的第二超声信号。
28.本实施例中，第二超声信号包括由gil壳体内的微粒与gil壳体碰撞产生的声信号。
29.投运后，在gil壳体的第一位置处施加与第一振动信号具有不同幅值和频率的若干振动信号，利用声发射传感器测量和观察微粒是否被激活。
30.gil运输及现场安装过程中不可避免引入粉尘及微粒，长期运行也会引入较多金属微粒。将gil的待测线路段从母线上切除，再次在同一位置施加与投运前同样的振动，测
量其不同位置处的超声信号。
31.步骤3、比较第一超声信号和第二超声信号，确定gil壳体内是否存在微粒及微粒所在位置。
32.对比gil投运前后的超声信号，如果在特定相位存在持久的、波形相似且峰值达到一定阈值的超声信号，且该信号存在随距离衰减的趋势，则认为存在微粒污染。
33.由于微粒与gil壳体碰撞产生的声信号随gil壳体传输过程中会有能量衰减，也即声信号幅值随距离增加会逐渐减小，通过在gil壳体等距离布置声发射传感器（本实施例中间距设为一米），通过对比不同位置处声发射传感器测量得到的声信号幅值，根据超声信号衰减的趋势，可估算微粒存在的位置位于获得最高和次高信号幅值的两个振动传感器之间；根据超声峰值衰减的趋势通过函数拟合，可较精确地确定微粒在gil中具体位置。
34.本实施例中，第一振动信号包括一组设定的具有不同幅值和/或频率的振动信号，可以通过不同调整振动信号的幅值和/或频率选择适用于某一特定gil壳体的一组特定的幅值、频率振动信号；在检测阶段通过调整第一振动信号的幅值和/或频率可以通过对比更精确地确定是否存在微粒以及微粒的位置。
35.本发明利用冲击振动微粒激活装置及多传感器检测方法对gil中微粒进行了检测。利用冲击振动产生装置对gil壳体一端施加冲击振动激励，对gil中易蛰伏金属微粒进行激活，当自由金属微粒达到起跳场强，与gil壳体发生碰撞产生声信号，利用声发射传感器组对微粒进行检测，通过对比运行前后的超声信号判断gil微粒存在性，以及根据不同位置声发射传感器幅值差异，判断出微粒具体位置，微粒位于声信号幅值最大的两个传感器之间，从而实现精确给出微粒的具体位置，具有操作方便、检出率高的优点。
36.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。