[发明专利]基于相控阵爬波阵列的瓷支柱绝缘子结构健康监测装置

说明书

本发明公开了一种基于相控阵爬波阵列的瓷支柱绝缘子结构健康监测装置。瓷支柱绝缘子瓷体的上/下两端部靠近上/下法兰盘的外圆周侧面均安装有相控阵爬波探头阵列；计算机发出控制信号并经发射延时模块、信号发生模块和功率放大模块发送给相控阵爬波探头阵列，相控阵爬波探头阵列对瓷支柱绝缘子瓷体与上/下法兰盘连接处的各个位置进行信号聚焦并扫描，相控阵爬波探头阵列将接收到的信号经信号放大模块、数据采集模块和接收延时模块传回计算机，最终实现瓷支柱绝缘子结构的健康监测。本发明通过相控阵爬波阵列聚焦方法提高了爬波监测的灵敏度，相对瓷支柱绝缘子巡检方式，其发现故障的实时性和可靠性更高。

技术领域

本发明涉及支柱绝缘子结构健康监测领域的一种瓷支柱绝缘子结构健康监测装置，尤其涉及了一种基于相控阵爬波阵列的瓷支柱绝缘子结构健康监测装置。

背景技术

瓷支柱绝缘子是发电厂和变电站的重要组成设备，大量使用于电力系统中的瓷支柱绝缘子起着支撑导线、断路器和高压开关作用。在电力系统运行中，瓷支柱绝缘子长期工作于强电场，机械应力，污秽及温湿度等共同构成的错综复杂的恶劣环境中，出现故障的几率很大，严重威胁电力系统的安全运行。

瓷支柱绝缘子结构由上、下法兰盘和瓷支柱绝缘子瓷体通过水泥胶接而成。

瓷支柱绝缘子的主要缺陷机理分为两种：

1、由于带刀闸开关的绝缘子在运行的过程中会受到一定的开关动作产生的应力，产生疲劳损坏；

2、在温差变化较大的地区，绝缘子由于其制作工艺的原因，材料的膨胀系数不同带来的法兰盘与瓷体的脱粘，使得产生缺陷。

根据统计资料显示，90％的瓷支柱绝缘子裂纹发生在法兰盘和瓷体结构胶接区域，目前采用各种技术原理的瓷支柱绝缘子巡检模式无法实时掌控瓷支柱绝缘子结构健康状况。因此对瓷支柱绝缘子进行结构健康监测，对于保障供电系统安全有着重大意义。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题和需求，本发明的目的是提供一种基于相控阵爬波阵列的瓷支柱绝缘子结构健康监测装置，用以解决上述现有瓷支柱绝缘子巡检技术存在的缺陷，确保瓷支柱绝缘子结构健康状况实时可控。

本发明通过如下技术方案予以实现：

所述瓷支柱绝缘子结构包括瓷支柱绝缘子瓷体、上法兰盘和下法兰盘，瓷支柱绝缘子瓷体的上下两端分别与上法兰盘和下法兰盘相连，其特征在于，包括计算机、发射延时模块、信号发生模块、功率放大模块、信号放大模块、数据采集模块、接收延时模块和相控阵爬波探头阵列；

瓷支柱绝缘子瓷体的上/下两端部靠近上/下法兰盘的外圆周侧面均安装有相控阵爬波探头阵列，相控阵爬波探头阵列分别与功率放大模块和信号放大模块相连，信号放大模块依次经数据采集模块、接收延时模块、计算机、发射延时模块和信号发生模块后与功率放大模块相连；计算机发出控制信号并经发射延时模块、信号发生模块和功率放大模块发送给相控阵爬波探头阵列，相控阵爬波探头阵列对瓷支柱绝缘子瓷体与上/下法兰盘连接处的各个位置进行信号聚焦并扫描，相控阵爬波探头阵列将接收到的信号经信号放大模块、数据采集模块和接收延时模块传回计算机，最终实现瓷支柱绝缘子结构的健康监测。

所述瓷支柱绝缘子瓷体两端的相控阵爬波探头阵列结构相同，相控阵爬波探头阵列安装在瓷支柱绝缘子瓷体上/下端的第一瓷裙与上/下法兰盘之间的瓷支柱绝缘子瓷体的外圆周侧面，上/下端的相控阵爬波探头阵列的工作方向沿瓷支柱绝缘子瓷体轴向指向上/下法兰盘；

相控阵爬波探头阵列包括多个爬波探头，多个爬波探头沿圆周等间隔地安装在瓷支柱绝缘子瓷体的外圆周侧面，各个爬波探头的工作方向沿瓷支柱绝缘子瓷体轴向指向上/下法兰盘，各个爬波探头分别与对应的功率放大模块和信号放大模块相连。

所述爬波探头的个数与发射延时模块、信号发生模块、功率放大模块、信号放大模块、数据采集模块、接收延时模块的个数相同。