利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法，包括如下步骤：S1、分别将压电换能器S

【技术实现步骤摘要】
利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法


[0001]本专利技术涉及超声波检测
，具体地说，涉及一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法。

技术介绍

[0002]目前，发电厂、变电站和输电线杆塔的接地装置是的电力系统的重要组成部分，在确保电力系统长期安全稳定运行，避免人员事故和巨大经济损失方面起到至关重要的作用。但发电厂、变电站接地扁钢导体长期埋于地下极易受到腐蚀且腐蚀状况无法及时发现，甚至会因为腐蚀程度不断加剧而引发断裂风险；同时接地扁钢本身可能存在缺陷，如接地扁钢的虚焊、漏焊等；这些都对电力系统安全运行构成严重威胁。一旦接地扁钢发生腐蚀故障，会对电力系统设备、供电系统以及人们的生命财产安全造成难以估算的损失。
[0003]而接地扁钢作为重要的电气设施，对其进行检查有利于预测接地系统的故障，从而避免事故的发生。长期以来，接地扁钢腐蚀状况一般通过开挖法进行检测，这种检测方法效率低、耗费时间长，甚至可能影响电力系统的安全运行。
[0004]因此，针对电力系统接地扁钢安全问题，因此我们提出了一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法，该方法能在不停电和不对接地扁钢大面积开挖情况下实现，并建立接地扁钢腐蚀监测体系，及时准确报告事故的范围和程度，可以起到避免事故发生，减少停机时间和开挖维修造成的损失，最大限度地减少人力开挖和经济损失。
[0006]本专利技术公开的一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法，包括如下步骤：
[0007]S1、分别将压电换能器S
i
和压电换能器S
j
接在待测接地扁钢两端，通电后压电换能器S
i
和压电换能器S
j
分别对应发出和接收螺旋导波信号；
[0008]S2、以两种基本兰姆模态S0和A0的能量比作为输入腐蚀系数来描述接地扁钢潜在的腐蚀区域，并通过代数重建法确定接地扁钢周围存在的腐蚀位置数据；
[0009]S3、将获得的腐蚀位置数据用于有限差分法迭代求解程函方程并确定腐蚀曲线，进而估算腐蚀面积大小。
[0010]优选地，步骤S1中，
[0011]对接地扁钢表面进行多次复制使得压电换能器除了在其实际位置(x0,y0′
)上，还在虚拟位置(x0,y0′±
μπD)上重复出现，其中，D为接地扁钢的直径，μ＝0、
±
1、
±2…
，连接压电换能器S
i
、压电换能器S的每条射线被称为其长度被表示为h坐标位置记为压电换能器总数记为n，连接同一对压电换能器的唯一射线数被称为螺旋顺序h。
[0012]优选地，步骤S2中，代数重建法具体为：
[0013]所有螺旋线用直线示，然后将所得表面离散为正方形单元，此时使用一组线性方程组对其进行描述
[0014]W
(m
×
n)
x
(n
×
1)
＝d
(m
×
1)
[0015]其中，W为权重矩阵，x为包含未知数的列向量，d为腐蚀系数列向量，代表问题中考虑的每个螺旋路径的特定量的基线差。
[0016]优选地，步骤S2中，两种基本兰姆模态S0和A0的能量比结合其模态特性被定义为无量纲比：
[0017][0018]其中，I是相应的发射器—接收器i
‑
j对的螺旋阶h的希尔伯特变换信号的包络峰，P为接地扁钢的当前状态。
[0019]优选地，所述腐蚀系数d由以下公式计算：
[0020][0021]其中，下标Z和P分别表示接地扁钢的无腐蚀状态和当前状态。
[0022]优选地，线性方程组由以下迭代格式求解：
[0023][0024]得到方程组的解后，生成接地扁钢的展开表面，其根据模态能量比描绘潜在腐蚀的区域，再将在接地扁钢当前状态下每个图像中提取的腐蚀位置坐标存储在矢量μ
m,p
中，其中，m是每个图像中提取的腐蚀坐标的个数。
[0025]优选地，程函方程如下：
[0026][0027]其中，v(x,y')为波速，(x,y')为接地扁钢的展开的平面。
[0028]优选地，步骤S3中，使用周向范围r1、经向范围r2以及腐蚀区域中心当前厚度f
P
这三个参数来描述接地扁钢的腐蚀情况；对给定的一组参数假设腐蚀曲线为:
[0029][0030]为提高定位的精度再引入另一个辅助参数l，设定波前的起始发生在单个位置，则在四个参数α＝(r1,r2,f
P
,l)的范围内，依次求解程函方程，同时计算出各节点的相速度行程时间对算得的行程时间进行基线减法，结合计算行程时间滞后集合；其中为接地扁钢无损情况下的行程时间最后使用零相交法计算出实际行程滞后时间依据下式使μ
m,p
中所有坐标的模拟和观察行程时间延迟最小化的参数α＝(r1,r2,h
P
,l)的组合是腐蚀的最终预计轮廓；从而实现对腐蚀范围的确定
[0031][0032]本专利技术公开的一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法的有益效果是：
[0033]1、通过建立接地扁钢腐蚀监测评价体系，能及时准确报告事故的范围和程度，以避免事故发生，从而保障电力系统长期安全稳定的运行。
[0034]2、本检测方法能在不停电和不对地网大面积开挖情况下实现，具有更高检测的，同时减少停机时间和开挖维修造成的损失，以最大限度地减少人力开挖和经济损失。
附图说明
[0035]图1为本专利技术一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法的原理框图；
[0036]图2为接地扁钢截面示意图；
[0037]图3为本专利技术一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法的划线示意图。
[0038]图中，β和λ分别为接地扁钢截面的长和宽。
具体实施方式
[0039]下面结合具体实施例和说明书附图对本专利技术做进一步阐述和说明:
[0040]请参阅图1
‑
3，本专利技术：一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法，该方法分为腐蚀位置的确定和腐蚀区域大小的确定两个步骤。其中，腐蚀位置的确定是通过代数重建法(algebraic reconstruction technique，ART)提取接地扁钢周长上可能存在的腐蚀位置来实现的；腐蚀区域大小的确定则是通过使用确定腐蚀位置时得到的数据，采用有限差分法迭代求解程函方程实现的。
[0041]其具体包括如下步骤：
[0042]步骤1)分别将圆形压电换能器S
i
和S
j
接在待测接地扁钢两端，通电后分别发出和接收螺旋导波信号，在压电换能器S...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、分别将压电换能器S
i
和压电换能器S
j
接在待测接地扁钢两端，通电后压电换能器S
i
和压电换能器S
j
分别对应发出和接收螺旋导波信号；S2、以两种基本兰姆模态S0和A0的能量比作为输入腐蚀系数来描述接地扁钢潜在的腐蚀区域，并通过代数重建法确定接地扁钢周围存在的腐蚀位置数据；S3、将获得的腐蚀位置数据用于有限差分法迭代求解程函方程并确定腐蚀曲线，进而估算腐蚀面积大小。2.根据权利要求1所述的利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法，其特征在于：步骤S1中，对接地扁钢表面进行多次复制使得压电换能器除了在其实际位置(x0,y0′
)上，还在虚拟位置(x0,y0′±
μπD)上重复出现，其中，D为接地扁钢的直径，μ＝0、
±
1、
±2…
，连接压电换能器S
i
、压电换能器S
j
的每条射线被称为其长度被表示为h坐标位置记为压电换能器总数记为n，连接同一对压电换能器的唯一射线数被称为螺旋顺序h。3.根据权利要求2所述的利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁钢内部腐蚀的方法，其特征在于，步骤S2中，代数重建法具体为：所有螺旋线用直线示，然后将所得表面离散为正方形单元，此时使用一组线性方程组对其进行描述W
(m
×
n)
x
(n
×
1)
＝d
(m
×
1)
其中，W为权重矩阵，x为包含未知数的列向量，d为腐蚀系数列向量，代表问题中考虑的每个螺旋路径的特定量的基线差。4.根据权利要求3所述的利用螺旋引导超声波评估变电站接地扁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继承，董晓虎，程绳，侯新文，金哲，谢富贵，李嗣，任斌，官烜，肖海涛，陈雪松，黄雪茹，田婧，方春华，吕俊杰，
申请(专利权)人：湖北省超能电力有限责任公司三峡大学，
类型：发明
国别省市：