基于模态的避雷器故障检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模态的避雷器故障检测方法，是采用模态力锤对避雷器外壳进行敲击引发避雷器受激运动，形成激励；利用加速度传感器检测获得受激运动时的避雷器外壳不同部位的多个模态信息；对模态信息进行处理获得频响函数曲线；根据频响函数曲线计算获得峰值频率，若峰值频率与未损坏避雷器的固有频率的差值超出误差范围，判断为避雷器故障。本发明专利技术方法简单可靠，有效解决了巡检人员检查避雷器是否损坏时费时费力的问题，消除了巡检人员检查过程中漏检或误检的问题。查过程中漏检或误检的问题。查过程中漏检或误检的问题。

Mode based method for lightning arrester fault detection

【技术实现步骤摘要】
基于模态的避雷器故障检测方法


[0001]本专利技术涉及避雷器
，更具体地说是涉及一种避雷器故障检测方法。

技术介绍

[0002]避雷器是用来防止雷电波侵入、线路过电压或内部过电压对电气设备造成危害，并将过电压限制在电气设备绝缘的耐受冲击电压水平以下的电气设备。由于长时间处于外界环境条件下，避雷器出现损坏是常有现象，但大多数损坏都是细微的，一般很难从外表直接进行判断；若避雷器的缺陷或故障不能够被及时发现和处理，不仅不能起到保护作用，还会影响其它设备的正常运行，甚至酿成事故。
[0003]现有技术中的避雷器检测方法包括：红外测温，基于避雷器运行期间所辐射的红外线并将热成像显示在荧光屏上,从而检测到表面的温度分布情况,进而判断设备发热情况；但是，测温距离、测温角度和环境温湿度等因素对测量结果影响较大，因此该方法通常仅用于普测，仍然需要配备其它试验进行验证。测量避雷器泄露电流是目前比较常用的方法，但是该方法需要将测量仪表串接入运行电压下的避雷器引下线，存在较大的安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种基于模态的避雷器故障检测方法，检测时不需要针对避雷器的原始电气连接做任何改动，过程简便、安全可靠。
[0005]本专利技术为实现专利技术目的采用如下技术方案：
[0006]本专利技术基于模态的避雷器故障检测方法的特点：采用模态力锤对避雷器外壳进行敲击引发避雷器受激运动，形成激励；利用加速度传感器检测获得受激运动后的避雷器外壳不同部位的多个模态信息；对所述模态信息进行信号处理获得频响函数曲线；根据所述频响函数曲线计算获得峰值频率，若峰值频率与未损坏避雷器的固有频率的差值超出误差范围，判断为避雷器故障。
[0007]本专利技术基于模态的避雷器故障检测方法的特点也在于：所述加速度传感器为振动加速度传感器贴片，8
‑
16片振动加速度传感器贴片分布在避雷器外壳的不同位置上。
[0008]本专利技术基于模态的避雷器故障检测方法的特点也在于：所述模态力锤在其锤头中自带压力传感器，且锤头采用可更换式安装。
[0009]本专利技术基于模态的避雷器故障检测方法的特点也在于：针对避雷器的材料和型号，选择具有相匹配刚度的锤头获得敲击时不同的冲击持续时间，以满足频率带宽的要求。
[0010]本专利技术基于模态的避雷器故障检测方法的特点也在于：
[0011]设置微处理器，用于对所述模态信息进行信号处理，所述微处理器包括FPGA数据处理模块，利用所述FPGA数据处理模块对模态力锤的锤击信号和各加速度传感器的检测信号进行傅里叶变换，通过计算获得频响函数曲线。
[0012]与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：
[0013]1、模态是结构系统的固有振动特性，每一个模态具有特定的模态参数，包括固有
频率、阻尼比和模态振型，这些模态参数可以通过计算或试验分析取得，即结构模态分析；通过结构模态分析，能够得出机械结构在某一易受影响的频率范围内各阶模态的振动特性，以及机械结构在此频段内及在内部或外部各种振源激励作用下的振动响应结果，再由模态分析法获得模态参数，其用于判断结构完整性具有较好的效果，本专利技术将模态应用于避雷器故障检测，将二者结合属于接触式检测方式，通过模态力锤的敲击引发避雷器的受激运动，受激运动信息是从避雷器壳体通过传感器直接获得，不存在测温距离和测温角度问题，也不会受到环境温湿度等因素的影响，信号获得方法准确可靠，适应性好；
[0014]2、本专利技术方法不需要针对避雷器的原始电气连接做任何改动，相较于通过测量泄漏电流来进行检测的方法安全性好，有效解决了避雷器的故障查找过程中费时费力的问题，避免出现巡检人员检查过程中漏检或误检。
附图说明
[0015]图1为本专利技术检测方法流程图；
[0016]图2为本专利技术检测方法示意图；
[0017]图中标号：1避雷器，2振动加速度传感器贴片，3模态力锤，4微处理器，5显示器，6信号流向，7敲击外壳，8力学传感器锤头。
具体实施方式
[0018]避雷器外壳由于其材料的单一性和结构完整性，各部位模态频率响应应当具有一致性，避雷器的固有频率即反映该一致性特性；当因受内部因素或外部因素导致结构腐蚀损坏时，避雷器的固有频率发生变化。
[0019]参见图1和图2，本实施例中基于模态的避雷器故障检测方法是采用模态力锤3对避雷器1的外壳进行敲击，即图2所示的敲击外壳7，由此引发避雷器1受激运动，形成激励；利用加速度传感器检测获得受激运动后的避雷器外壳不同部位的多个模态信息；对模态信息进行信号处理获得频响函数曲线；根据频响函数曲线计算获得峰值频率，若峰值频率与未损坏避雷器的固有频率的差值超出误差范围，判断为避雷器故障。
[0020]具体实施例中，相应的技术措施也包括：
[0021]加速度传感器为振动加速度传感器贴片2，8
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16片振动加速度传感器贴片2分布在避雷器1的外壳的不同位置上，包括分别粘贴在避雷器顶端、底端以及层叠处的各贴片，各粘贴位置一方面考虑在避雷器上的均匀分布，另一方面考虑具有代表性，以针对避雷器获得全面模态信息。
[0022]模态力锤3在其锤头中自带压力传感器，为力学传感器锤头8，且锤头采用可更换式安装；针对避雷器1的材料和型号，选择具有相匹配刚度的锤头获得敲击时不同的冲击持续时间，以满足频率带宽的要求。
[0023]设置微处理器4和显示器5，用于对模态信息进行信号处理和显示，微处理器4包括FPGA数据处理模块，利用FPGA数据处理模块对模态力锤的锤击信号和各加速度传感器的检测信号进行傅里叶变换，通过计算获得频响函数曲线。
[0024]图1所示为本实施例中基于模态的避雷器故障检测方法流程图，检测过程包括如下步骤：
[0025]步骤S500，用模态力锤3给予避雷器1激励，并将力锤的电平信号输入到微处理器，图2示意了信号流向6；
[0026]步骤S501，在避雷器停止振动后，针对各振动加速度传感器采集获得避雷器受激运动状态信息并输入到微处理器4；
[0027]步骤S502，由微处理器4对力锤的电平信号和振动加速度传感器采集获得的避雷器受激运动状态信息进行快速傅里叶计算，获得各振动加速度传感器通道的频响曲线，根据频响曲线计算获得被检避雷器的峰值频率；
[0028]步骤S503，将被检避雷器的峰值频率和未损坏避雷器的固有频率做差值比较并得出误差，考察差值是否超出了误差范围，若超过了误差范围则认为该避雷器损坏。
[0029]误差范围的设定与避雷器材质以及制作工艺相关联，只在当被检避雷器的峰值频率和未损坏避雷器的固有频率二者之间差值超过误差范围时判断为避雷器损坏，并作相应的显示；实际检测中，巡检人员只需要使用力锤敲击避雷器外壳然后观察检测装置的显示结果就可以得出避雷器是否损坏的结果，过程快捷方便可靠，消除了巡检人员检查过程中漏检或误检的问题。
[0030]本专利技术模态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模态的避雷器故障检测方法，其特征是：采用模态力锤对避雷器外壳进行敲击引发避雷器受激运动，形成激励；利用加速度传感器检测获得受激运动后的避雷器外壳不同部位的多个模态信息；对所述模态信息进行信号处理获得频响函数曲线；根据所述频响函数曲线计算获得峰值频率，若峰值频率与未损坏避雷器的固有频率的差值超出误差范围，判断为避雷器故障。2.根据权利要求1所述的基于模态的避雷器故障检测方法，其特征是：所述加速度传感器为振动加速度传感器贴片，8
‑
16片振动加速度传感器贴片分布在避雷器外壳的不同位置上。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳志军，翁利国，朱小炜，徐家玮，周晶辉，霍凯龙，周国华，
申请(专利权)人：浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司国网浙江杭州市萧山区供电有限公司，
类型：发明
国别省市：