【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统领域，更具体的，涉及一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法及装置。
技术介绍
1、电缆终端封铅是连接金属护套与电缆附件的关键结构，可以保证电缆金属护套与附件连接成良好的接地系统并起到密封防水作用。受电缆附件施工水平的影响及运行中受力变化引起的疲劳损伤，会造成铅封中出现气孔、开裂以及导致铅封与铝护套界面局部完全脱离等缺陷，并导致高压电缆线路出现跳闸故障出现，影响电网运行安全。
2、局部放电检测法、红外线检测法、电场分布检测法、射线检测法等多种技术都已广泛应用于电力电缆附件缺陷诊断之中，这些方法存在检测条件要求较高、操作复杂、检测耗时长、成像不明显以及检测精度不高等问题，都无法有效运用到电缆终端铅封缺陷检测之中。涡流探测是一种备选方案，但是涡流探测深度的限制，无法对铅封内部缺陷以及铅封与铝护套层间缺陷进行有效检测。
3、目前，采用普通超声探头直接接触终端铅封表面检测铅封缺陷效率不高，缺陷回波信号信噪比低，采用单一相控阵探头检测，需要不断移动探头的探测位置，极易错过缺陷位置。
4、在采用普通超声探头进行封签表面检测时，不能对超声信号中的大量干扰进行过滤，这导致部分噪声信号将实际的微小缺陷覆盖，无法准确检测出缺陷，导致风险发生。
5、针对上述问题，亟需一种新的电缆封铅破损的超声检测方法及装置。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法及装置，通过相控阵探测
2、本专利技术采用如下的技术方案。
3、本专利技术第一方面，涉及一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，方法包括以下步骤：将多个超声相控探头均匀布置在耦合模块外侧面的多个固定壳内，每一个所述超声相控探头中均包括沿电缆封铅轴向方向布置的多个长条形超声晶片；构造不同晶片的发射延迟和接收延迟，以在所述电缆封铅轴向方向上实现扫描；通过扫描覆盖所述电缆铅封的轴向和径向反射信号的采集，并根据采集到的反射信号的时差，获取电缆封铅破损位置。
4、优选的，在所述电缆封铅轴向方向上实现扫描，还包括：通过所述超声相控探头在所述电缆封铅轴向上执行扫描，并获得当前扫描下的反射信号；对所述反射信号实施过滤，只保留所述反射信号中的中心段信号；将多次扫描下的中心段信号实施拼接，以获得扫描结果。
5、优选的，保留所述反射信号中的中心段信号，还包括：中心段信号基于多个晶片接收到的反射信号的时间差与所述当前扫描的接收延迟之间的匹配关系确定；将多次扫描下的中心段信号实施拼接，还包括：拼接，基于相邻两次扫描的接收延迟差确定。
6、优选的，在所述电缆封铅轴向方向上实现扫描，还包括：当前扫描的径向覆盖范围为15度，轴向覆盖范围为3度；多次扫描的轴向覆盖范围为±60度。
7、优选的，根据采集到的反射信号的时差，获取电缆封铅破损的位置，还包括：提取所述中心段信号信号中的异常幅值，以获取所述电缆封铅疑似破损位置；采集所述电缆封铅疑似破损位置附近三个超声相控探头在同一次扫描过程中发射信号与反射信号的时间差δt1、δt2和δt3；利用时间差δt1、δt2和δt3计算三个超声相控探头与电缆封铅破损位置之间的距离l1、l2和l3；基于三个超声相控探头的位置和距离l1、l2和l3，确认所述电缆封铅破损位置。
8、优选的，超声相控探头与电缆封铅破损位置之间的距离li为：
9、
10、式中，i为选取出并重新编号的三个超声相控探头1、2和3，其中，发出超声信号的探头为1；tni为超声信号发出至接收到第i个超声相控探头耦合模块内边界的回波信号的时间差，v为封铅中超声信号的传播速度，ln为耦合模块的径向厚度。
11、优选的，在垂直于所述电缆轴向的平面上，选取原点(0,0)，则所述电缆封铅破损位置(x,y)为：
12、
13、当i＝3时，i+1＝1，(xi,yi)为第i个所述超声相控探头在所述电缆轴向的平面上的坐标。
14、本专利技术第二方面，涉及一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描装置，装置包括耦合模块5、固定壳4、超声相控探头3、数据处理终端和数显终端；其中，耦合模块5为能够耦合至待测电缆封铅外的环形中空密闭结构，所述中空密闭结构内部注水；耦合模块5的外侧面上间隔布置有多个固定壳4，且当耦合模块耦合在所述电缆封铅外时，所述固定壳4在电缆封铅轴向上均匀分布；固定壳4的材料穿透超声信号，且壳体底面与电缆封铅外表面切向平行；超声相控探头3扣设在所述固定壳4底面，经过数据线依次连接至数据处理终端和数显终端。
15、优选的，超声探头的数量为24个。
16、优选的，每一个所述超声相控探头(3)上设置有16个平行分布的长条形晶片；晶片的长度为10mm，宽度为0.5mm。
17、本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术中的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法及装置，通过相控阵探测技术，一次安装完成对封铅内部缺陷的全面测试。本专利技术测试效率高、有效性好、测试效果直观可靠，确保了对缺陷的检出率和置信度。
18、本专利技术的有益效果还包括：
19、1、方法使用多个超声相控阵扫描对铅封内部进行全面成像测试，单次测量即可完成对整个封铅的测量，成本低，操作简单、测试效率高。
20、2、本专利技术检测高效，一次检测即可得到封铅的内部破损情况。采用继电器开关切换不同超声探头通道，显著降低了对数模转换器的要求。方法可视性强，可以对封铅内部的三维结构进行呈现，更加直观的看到内部破损情况。
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1.一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于：
8.一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描装置，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描装置，其特征在于：
10.根据权利要求8所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描装置，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种用于电缆封铅破损的超声相控阵列扫描方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨赛柯，夏彦卫，庞先海，李天辉，李璠，顾朝敏，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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