一种复合绝缘子缺陷无损检测方法技术

本发明专利技术公开了一种复合绝缘子缺陷无损检测方法。该方法步骤如下：A)控制扫频微波信号源发出入射信号，被物理探头发射至待测复合绝缘子内，并产生反射信号和透射信号；接收探头收集该三个信号并传送至分析仪进行处理；B)分析仪根据该三个信号的幅值和相位，进行联合计算得到散射参数S；C)如果已经完成一次完整的扫频检测则进入D)，否则调整扫频微波信号源的入射信号频率，并返回A)；D)完成一次完整的扫频检测后，得到一列散射参数S，绘制频率‑散射参数S曲线；E)根据曲线的变化情况，对待测复合绝缘子的缺陷进行判定和估计。本发明专利技术能够根据复合绝缘子散射参数的变化情况，对其状态及缺陷进行精确高效的诊断。

Nondestructive testing method for composite insulator defects

The invention discloses a nondestructive testing method for composite insulator defects. The method comprises the following steps of: A) to control the frequency sweep microwave signal source emitting incident signal, by physical probe to test composite insulator, and generates the reflected signal and the transmission signal; the receiving probe collects the three signal and transmits it to the analyzer; B) analyzer according to the amplitude and phase of the three signal, for combined with calculated scattering parameters S; C) if you have completed a full sweep test into the D), or adjust the frequency of the incident signal frequency sweep microwave signal source, and return to A); D) a complete sweep frequency detection, an array of scattering parameters S, rendering frequency scattering the parameters of S curve; E) according to the curve of the defects of composite insulators, to determine and estimate. The invention can accurately and effectively diagnose the state and defects of the composite insulator according to the variation of the scattering parameters of the composite insulator.

【技术实现步骤摘要】
一种复合绝缘子缺陷无损检测方法
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种复合绝缘子的缺陷检测方法。
技术介绍
目前，我国挂网使用中的复合绝缘子数量约为700万支，且该数字一直处于增长的状态中。作为高压输电线路绝缘的基石，复合绝缘子在保障国民安全生产生活方面起到了不可替代的作用。由于伞裙老化、机械断裂等原因，复合绝缘子的内部或外部常出现许多肉眼无法识别的缺陷。这些缺陷的存在会极大的降低复合绝缘子的电气性能，并最终导致污闪等重大事故的产生。当前，对复合绝缘子内部缺陷的无损检测主要有超声、红外、微波、紫外等手段。其中超声、红外等传统手段在检测某些特定类型的缺陷时，有非常良好的表现。但是红外、紫外等检测手段，只能在绝缘子挂网带电时进行检测，对客观环境的要求高。微波检测技术是近年来逐渐兴起的一种检测技术，通常的微波检测采用反射式检测方法，采用该检测方法只能读取入射信号和反射信号的幅值信息。该类方法所获得的信息量太小，很容易造成漏检或错检。同时，通常的微波检测采用的是连续波微波检测技术的复合绝缘子故障判断方法，检测时通过微波振荡源向复合绝缘子发射幅值一定的固定频率(24GHz)连续波，并通过测量发射波信号强度并判断其是否处于正常范围对复合绝缘子进行缺陷检测。采用这种固定频率检测法，其特征频率可能对某一种缺陷比较敏感，对其他缺陷并不敏感。同时，特定频率检测意味着特定的波长，即该检测波对缺陷信号的敏感尺寸是固定的。所以，固定频率检测法只适合用于特定尺寸的特定类型的缺陷的检测。由此可见，现有的复合绝缘子缺陷检测设备存在普适性低、容易漏检、错检等缺陷。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于复合绝缘子的近K波段检测信号特性的检测方法，能够根据复合绝缘子散射参数的变化情况对其状态及缺陷进行诊断。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种复合绝缘子缺陷无损检测方法，包括以下步骤：步骤1，控制扫频微波信号源发出入射信号，该入射信号被物理探头发射至待测复合绝缘子内，并产生反射信号和透射信号；接收探头收集该反射信号、透射信号和入射信号并将三者传送至分析仪进行处理；步骤2，分析仪根据入射信号、反射信号、透射信号的幅值和相位，进行联合计算得到散射参数S；步骤3，判断是否已经完成一次完整的扫频检测：如果是，则进入步骤4；如果否，则调整扫频微波信号源的入射信号频率，并返回步骤1；步骤4，完成一次完整的扫频检测后，得到一列以扫频微波信号源的入射信号频率为自变量的散射参数S，根据S值的大小绘制频率-散射参数S曲线；步骤5，根据频率-散射参数S曲线的变化情况，对待测复合绝缘子的缺陷进行判定和估计。进一步地，步骤1所述微波源提供的微波信号为可变频的微波信号。进一步地，所述可变频的微波信号的频率范围为4-30GHz，步进间隔为0.1MHz。进一步地，步骤2所述散射参数S是一个2×2的矩阵型参数计算公式如下：其中，a1为入射信号，a2为背景噪声信号，b1为反射信号，b2为透射信号。进一步地，步骤5所述根据频率-散射参数S曲线的变化情况，对待测复合绝缘子的缺陷进行判定，具体为：采用极值识别算法，如果S11或S21参数在某一频域的下降/上升速度超过20dB/GHz则判定该频域为异常带；异常带中的S参数极小值点如果比异常带边缘S参数值低40dB以上，则判定在此位置有缺陷。进一步地，步骤5所述根据频率-散射参数S曲线的变化情况，对待测复合绝缘子的缺陷进行估计，具体为：根据行波理论，固定波长的波能检测的缺陷尺寸正比于该波长，即反比于频率；因此根据频率-散射参数S曲线，找到待测复合绝缘子被测点的特定波长吸收区间，并由此估计缺陷尺寸。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)基于入射、反射、透射信号进行复合绝缘子散射参数S的计算，对表征各种二端口网络的微波传递特性有非常好的效果；(2)基于分析仪进行准确的缺陷识别，标准明确、判定平稳，且非常容易编程操作；(3)基于频率吸收峰的缺陷尺寸估计方法，通过寻找散射参数变化的吸收峰，从而能估计目标缺陷的尺寸。附图说明图1为本专利技术复合绝缘子缺陷无损检测方法的流程图。图2为本专利技术实施例中复合绝缘子缺陷无损检测设备的一种实施例的结构示意图。具体实施方式本专利技术的原理如下：入射信号由扫频微波信号源发出，每次信号源发射固定频率的微波信号，直至收到修改信号频率指令。经过物理探头的发射，入射信号被发射到被测试件(复合绝缘子)内，并产生了反射信号和透射信号。经过接收探头的收集，该反射信号和透射信号被与入射信号一起，送入分析仪对散射参数S进行计算。散射参数S是被测试件(复合绝缘子)自身的一种特征数据，是样品的关于波源频率的一组变量，可通过将入射信号、反射信号、透射信号的幅值和相位进行联合计算得到。计算出当前频率下的S参数后，分析仪对当前状态进行分析，判定是否已经完成了一次完整的扫频检测。如已经完成一次扫频检测，则进入下一阶段的特征数据分析。如仍未完成该检测，则发出指令调整扫频信号源的信号，进行下一频率的检测，数据库将重复此过程直到完成一次完整的扫频检测。当对被测试件完成了一次完整的扫频操作后，分析仪即收集到了一列以波源频率为自变量的散射参数S。根据S值的大小，可绘制出“频率-散射参数S”的曲线并进行下一步的缺陷判定和估计。缺陷的判定和估计主要根据散射参数S的变化情况来进行。如果散射参数曲线中出现了明显的吸收峰，即在某一特定频率附近或某一特定频段处，出现了与无缺陷情况时不同的散射参数S的明显降低，则表明被测试件存在缺陷。同时，根据散射参数异常带的中心频率大小，可直接估算该缺陷的尺寸。如果整个散射参数特征数据中存在多个异常带，则表明该被测试件内部存在多个不同大小的缺陷。结合图1，本专利技术复合绝缘子缺陷无损检测方法，包括以下步骤：步骤1，控制扫频微波信号源发出入射信号，该入射信号被物理探头发射至待测复合绝缘子内，并产生反射信号和透射信号；接收探头收集该反射信号、透射信号和入射信号并将三者传送至分析仪进行处理；步骤2，分析仪根据入射信号、反射信号、透射信号的幅值和相位，进行联合计算得到散射参数S；步骤3，判断是否已经完成一次完整的扫频检测：如果是，则进入步骤4；如果否，则调整扫频微波信号源的入射信号频率，并返回步骤1；步骤4，完成一次完整的扫频检测后，得到一列以扫频微波信号源的入射信号频率为自变量的散射参数S，根据S值的大小绘制频率-散射参数S曲线；步骤5，根据频率-散射参数S曲线的变化情况，对待测复合绝缘子的缺陷进行判定和估计。进一步地，步骤1所述微波源提供的微波信号为可变频的微波信号。进一步地，所述可变频的微波信号的频率范围为4-30GHz，步进间隔为0.1MHz。进一步地，步骤2所述散射参数S是一个2×2的矩阵型参数计算公式如下：其中，a1为入射信号，a2为背景噪声信号，b1为反射信号，b2为透射信号。进一步地，步骤5所述根据频率-散射参数S曲线的变化情况，对待测复合绝缘子的缺陷进行判定，具体为：采用极值识别算法，如果S11或S21参数在某一频域的下降/上升速度超过20dB/GHz则判定该频域为异常带；异常带中的S参数极小值点如果比异常带边缘S参数值低40dB以上，则判定在此位置有缺陷；异常带边缘是指异常带两个端点处。进一步地，步骤5所述根据频率-散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合绝缘子缺陷无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，控制扫频微波信号源发出入射信号，该入射信号被物理探头发射至待测复合绝缘子内，并产生反射信号和透射信号；接收探头收集该反射信号、透射信号和入射信号并将三者传送至分析仪进行处理；步骤2，分析仪根据入射信号、反射信号、透射信号的幅值和相位，进行联合计算得到散射参数S；步骤3，判断是否已经完成一次完整的扫频检测：如果是，则进入步骤4；如果否，则调整扫频微波信号源的入射信号频率，并返回步骤1；步骤4，完成一次完整的扫频检测后，得到一列以扫频微波信号源的入射信号频率为自变量的散射参数S，根据S值的大小绘制频率‑散射参数S曲线；步骤5，根据频率‑散射参数S曲线的变化情况，对待测复合绝缘子的缺陷进行判定和估计。

【技术特征摘要】
1.一种复合绝缘子缺陷无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，控制扫频微波信号源发出入射信号，该入射信号被物理探头发射至待测复合绝缘子内，并产生反射信号和透射信号；接收探头收集该反射信号、透射信号和入射信号并将三者传送至分析仪进行处理；步骤2，分析仪根据入射信号、反射信号、透射信号的幅值和相位，进行联合计算得到散射参数S；步骤3，判断是否已经完成一次完整的扫频检测：如果是，则进入步骤4；如果否，则调整扫频微波信号源的入射信号频率，并返回步骤1；步骤4，完成一次完整的扫频检测后，得到一列以扫频微波信号源的入射信号频率为自变量的散射参数S，根据S值的大小绘制频率-散射参数S曲线；步骤5，根据频率-散射参数S曲线的变化情况，对待测复合绝缘子的缺陷进行判定和估计。2.根据权利要求1所述的复合绝缘子缺陷无损检测方法，其特征在于，步骤1所述微波源提供的微波信号为可变频的微波信号。3.根据权利要求2所述的复合绝缘子缺陷无损检测方法，其特征在于，所述可变频的微波信号的频率范围为4-30GHz，步进间隔为0.1MHz。4.根据权利要求2所述的复合绝缘子缺陷无损检测方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伏祥运，梅红伟，黄河，陈洁，李红，高赫，刘明，赵晨龙，朱立位，王黎明，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司连云港供电公司，国家电网公司，清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：江苏,32