專利名稱：基于彈性波的輸電線覆冰、損傷在線監(jiān)測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對輸電線進(jìn)行覆冰、損傷監(jiān)測的方法，尤其涉及一種利用彈性波 對輸電線進(jìn)行覆冰、損傷監(jiān)測的方法，同時(shí)涉及一種可實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
覆冰和積雪常會引起輸電線的跳閘、斷線、倒塔、導(dǎo)線舞動、絕緣子閃絡(luò)和通訊中 斷等。冰雪災(zāi)害成已為許多國家的電網(wǎng)面臨的共同問題。我國是輸電線路覆冰較嚴(yán)重的國 家之一，輸電線冰害事故發(fā)生的概率居世界前列，尤其2008年初發(fā)生在我國南方的冰雪災(zāi) 害給電網(wǎng)帶來了巨大的損失。針對我國的覆冰等災(zāi)害情況，為了減少輸電線線路覆冰事故 的發(fā)生，有效保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，在加強(qiáng)探索輸電線覆冰機(jī)理、有效的防冰、除冰方法 的同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)研究電網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測、預(yù)警和診斷方法的研究。輸電線檢測技術(shù)發(fā)展到 現(xiàn)在方法較多，如圖像檢測法、紅外檢測法、電渦流檢測法、機(jī)器人檢測法等，但是大多數(shù)都 還不成熟，都處于起步階段。對于長距離輸電線路的覆冰及其它損傷監(jiān)測，傳統(tǒng)方法由于其 最大檢測距離和檢測精度以及工程適用性的限制，已不能滿足要求。而基于彈性波的損傷 檢測方法，為這一問題的解決提供了有力的技術(shù)支持。除了電網(wǎng)輸電線外，其他室外有線輸 電線如有線電視線、網(wǎng)絡(luò)輸電線等也同樣會遇到這類問題?；趶椥圆ǖ膿p傷檢測系統(tǒng)已在類似于輸電線的一維結(jié)構(gòu)中(石油管道檢測、鐵 軌損傷檢測等領(lǐng)域)得到實(shí)際的工程應(yīng)用。因此將彈性波檢測方法應(yīng)用到輸電線路覆冰及 其它損傷檢測中具有重要的研究價(jià)值和潛力。在結(jié)構(gòu)的一端激勵(lì)彈性波，由于彈性波沿傳 播路徑衰減很小，因此其可以沿結(jié)構(gòu)傳播非常遠(yuǎn)的距離。若接收探頭位于結(jié)構(gòu)的另一端的 某一點(diǎn)，則接收信號就包含了結(jié)構(gòu)健康狀況的整體性信息。因此，這種技術(shù)與傳統(tǒng)的其它方 法相比具有以下優(yōu)勢傳播距離遠(yuǎn)、檢測效率高、設(shè)備簡單易于操作，安全性高等。這些獨(dú)特 之處使得該方法在輸電線覆冰及其它損傷的檢測中具有強(qiáng)大的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
1、技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可以在線監(jiān)測輸電線覆冰及損 傷的、基于彈性波的方法；同時(shí)，本發(fā)明還提供一種用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。2、技術(shù)方案為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的基于彈性波的輸電線覆冰、損傷 在線監(jiān)測方法包括下列步驟步驟一在健康的輸電線一端布置彈性波激勵(lì)元件，另一端布置彈性波傳感元件， 彈性波激勵(lì)元件激勵(lì)產(chǎn)生彈性波被彈性波傳感元件接收，產(chǎn)生健康信號；此步驟目的在于 獲得原始的輸電線健康信號；步驟二將步驟一所得的健康信號進(jìn)行放大后儲存在計(jì)算機(jī)中作為參考信號；此 步驟目的在于使得步驟一所得的輸電線健康信號獲得進(jìn)一步放大，從而得以與其后獲得的 信號進(jìn)行比較；步驟三當(dāng)輸電線所處環(huán)境惡化需要對輸電線進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，激勵(lì)彈性波激勵(lì)元件，使其在輸電線上產(chǎn)生彈性波，傳感元件接受得到監(jiān)測信號并儲存在步驟二所述的計(jì)算機(jī) 中；步驟四比較步驟一所得的健康信號和步驟三所得的監(jiān)測信號，判斷兩種信號的 差別，從而判斷出輸電線是否存在損傷；步驟五如果判斷出輸電線中存在損傷，則分析比較步驟一所得的健康信號和步 驟三所得的監(jiān)測信號所得的差信號，進(jìn)行損傷定位識別。進(jìn)行識別時(shí)，需提取不同損傷位置 和不同損傷形式的差信號的特征信息，如功率譜密度、幅值等，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法就可以 進(jìn)行損傷定位及識別。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)所述基于彈性波的輸電線覆冰、損傷在線監(jiān)測方法的裝置包括設(shè)置 在輸電線一端的彈性波激勵(lì)元件，信號發(fā)生器通過功率放大器與所述的彈性波激勵(lì)元件連 接；還包括設(shè)置在輸電線另一端的彈性波傳感元件，所述的彈性波傳感元件通過電荷放大 器與計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲裝置連接。當(dāng)監(jiān)測輸電線比較長時(shí)，可以根據(jù)檢測彈性波信號的 有效距離，對于彈性波激勵(lì)元件與彈性波傳感元件進(jìn)行分布式布置。更進(jìn)一步地，為了便于彈性波激勵(lì)元件和彈性波傳感元件的安裝，所述的彈性波 激勵(lì)元件和彈性波傳感元件整體呈圓環(huán)狀，安裝時(shí)，通過安裝夾具固定在輸電線上。所述的彈性波激勵(lì)元件和彈性波傳感元件各由兩個(gè)半圓環(huán)形的壓電陶瓷元件組 成，使用時(shí)，將兩個(gè)半圓部分扣合在一起組成圓環(huán)形即可。3、有益效果本發(fā)明所提出的基于彈性波的輸電線覆冰、損傷在線監(jiān)測方法具有監(jiān)測距離遠(yuǎn)、 監(jiān)測效率高、設(shè)備簡單易于操作，安全性高等優(yōu)點(diǎn)，而且本發(fā)明所提出的檢測方法非常適宜 用在輸電線這種一維結(jié)構(gòu)中，可以完全取代傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，同時(shí)也可用于類似輸電線路 的遠(yuǎn)距離傳輸輸電線。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單易操作。四、說明書附1是本發(fā)明的基于彈性波的輸電線損傷在線監(jiān)測方法的原理圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)基于彈性波的輸電線損傷在線監(jiān)測方法的裝置的原理圖。
五具體實(shí)施例方式如

圖1所示，本實(shí)施例提供一種基于彈性波的輸電線覆冰、損傷在線監(jiān)測方法，方 法包括下列步驟步驟一在健康的輸電線一端布置彈性波激勵(lì)元件，另一端布置彈性波傳感元件， 彈性波激勵(lì)元件激勵(lì)產(chǎn)生彈性波被彈性波傳感元件接收，產(chǎn)生健康信號；此步驟目的在于 獲得原始的輸電線健康信號；步驟二 將步驟一所得的健康信號進(jìn)行放大后儲存在計(jì)算機(jī)中作為參考信號；此 步驟目的在于使得步驟一所得的輸電線健康信號獲得進(jìn)一步放大，從而得以與其后獲得的 信號進(jìn)行比較；步驟三當(dāng)輸電線所處環(huán)境惡化需要對輸電線進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，激勵(lì)彈性波激勵(lì)元件， 使其在輸電線上產(chǎn)生彈性波，傳感元件接受得到監(jiān)測信號并儲存在步驟二所述的計(jì)算機(jī) 中；步驟四比較步驟一所得的健康信號和步驟三所得的監(jiān)測信號，判斷兩種信號的差別，從而判斷出輸電線是否存在損傷；步驟五如果判斷出輸電線中存在損傷，則分析比較步驟一所得的健康信號和步 驟三所得的監(jiān)測信號所得的差信號，進(jìn)行損傷定位識別。進(jìn)行識別時(shí)，需提取不同損傷位置 和不同損傷形式的差信號的特征信息，如功率譜密度、幅值等，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法就可以 進(jìn)行損傷定位及識別。本實(shí)施例通過彈性波激勵(lì)元件激勵(lì)的彈性波在輸電線中進(jìn)行傳播。當(dāng)輸電線沒有 覆冰以及沒有損傷情況時(shí)，在輸電線另一端接受的彈性波信號為健康信號；當(dāng)輸電線產(chǎn)生 覆冰或者損傷時(shí)，這時(shí)在輸電線另一端傳感器接受的信號就包含了輸電線覆冰(損傷)的 信息，通過分析接受的彈性波信號，就可以得到輸電線覆冰厚度(損傷大小)、位置。從而實(shí) 現(xiàn)輸電線覆冰、損傷的監(jiān)測及定位。如圖2所示，本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)所述方法的裝置包括設(shè)置在輸電線一端的彈性波激 勵(lì)元件，信號發(fā)生器通過功率放大器與所述的彈性波激勵(lì)元件連接；還包括設(shè)置在輸電線 另一端的彈性波傳感元件，所述的彈性波傳感元件通過電荷放大器與計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲 裝置連接。為了便于彈性波激勵(lì)元件和彈性波傳感元件的安裝，所述的彈性波激勵(lì)元件和 彈性波傳感元件整體呈圓環(huán)狀，安裝時(shí)，通過安裝夾具固定在輸電線上。所述的彈性波激勵(lì) 元件和彈性波傳感元件各由兩個(gè)半圓環(huán)形的壓電陶瓷元件組成，使用時(shí)，將兩個(gè)半圓部分 扣合在一起組成圓環(huán)形即可。本實(shí)施例僅提供了在輸電線較短的情況下，本實(shí)施例的裝置 中彈性波激勵(lì)、傳感元件的布置較為簡單，當(dāng)輸電線路較長時(shí)，可以根據(jù)檢測彈性波信號的 有效距離，對于彈性波激勵(lì)元件與彈性波傳感元件進(jìn)行分布式布置。
權(quán)利要求
一種基于彈性波的輸電線覆冰、損傷在線監(jiān)測方法及其裝置，其特征在于，包括下列步驟步驟一在健康的輸電線路一端布置彈性波激勵(lì)元件，另一端布置彈性波傳感元件，彈性波激勵(lì)元件激勵(lì)產(chǎn)生彈性波被彈性波傳感元件接收，產(chǎn)生健康信號；步驟二將步驟一所得的健康信號進(jìn)行放大后儲存在計(jì)算機(jī)中作為參考信號；步驟三當(dāng)線路所處環(huán)境惡化需要對線路進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，激勵(lì)彈性波激勵(lì)元件，使其在輸電線上產(chǎn)生彈性波，傳感元件接受得到監(jiān)測信號并儲存在步驟二所述的計(jì)算機(jī)中；步驟四比較步驟一所得的健康信號和步驟三所得的監(jiān)測信號，判斷兩種信號的差別，從而判斷出線路是否存在損傷；步驟五如果判斷出線路中存在損傷，則分析比較步驟一所得的健康信號和步驟三所得的監(jiān)測信號所得的差信號，進(jìn)行損傷定位識別。
2.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法的裝置，其特征在于，包括設(shè)置在線路一端的 彈性波激勵(lì)元件，信號發(fā)生器通過功率放大器與所述的彈性波激勵(lì)元件連接；還包括設(shè)置 在線路另一端的彈性波傳感元件，所述的彈性波傳感元件通過電荷放大器與計(jì)算機(jī)中的數(shù) 據(jù)存儲裝置連接。
3.如權(quán)利要求2所述的用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法的裝置，其特征在于，所述的彈 性波激勵(lì)元件和彈性波傳感元件整體呈圓環(huán)狀。
4.如權(quán)利要求3所述的用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法的裝置，其特征在于，所述的彈 性波激勵(lì)元件和彈性波傳感元件各由兩個(gè)半圓環(huán)形的壓電陶瓷元件組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對輸電線進(jìn)行覆冰、損傷監(jiān)測的方法，同時(shí)涉及一種可實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。所述的方法包括(1)在健康的輸電線路上布置彈性波激勵(lì)元件和彈性波傳感元件并產(chǎn)生健康信號；(2)將步驟(1)所得的健康信號放大后儲存作為參考信號；(3)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，激勵(lì)彈性波激勵(lì)元件，傳感元件接受得到監(jiān)測信號并儲存；(4)比較步驟(1)所得的信號和步驟(3)所得的信號，判斷兩種信號的差別，判斷出線路是否存在損傷；(5)如存在損傷，則分析比較步驟(1)所得的信號和步驟(3)所得的信號的差信號，進(jìn)行損傷定位識別。本發(fā)明的方法監(jiān)測距離遠(yuǎn)、監(jiān)測效率高、設(shè)備簡單易于操作，安全性高，可完全取代傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，也可用于類似的線路。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單易操作。
文檔編號G01N29/04GK101982765SQ20101029021
公開日2011年3月2日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者劉世濤, 劉建, 季宏麗, 朱孔軍, 裘進(jìn)浩, 顧娜 申請人:南京航空航天大學(xué)