一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的方法及系统与流程

1.本发明涉及绝缘材料损伤检测领域，并且更具体地，涉及一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的方法及系统。


背景技术：

2.复合材料具有轻量化、强度高、抗震性能好等优点，作为承受电气和机械负荷的重要载体，广泛应用于绝缘拉杆、复合套管、支柱、电杆等电气设备中。近年来，随着这类电工复合材料的应用范围不断扩大，现场应用中多起电气设备组部件中的复合材料制品出现了机械、电气和密封等问题，影响设备安全运行，造成了极大的损失。其中，一些关键绝缘部件存在着技术难度大、绝缘风险高的问题，是引发故障的重要原因。因此需要掌握电力设备中的复合材料绝缘件的性能分析与评估方法。
3.目前对复合材料绝缘件的性能评价手段有电气试验、机械试验、材料试验等，主要从宏观层面考核绝缘件的电气、机械和材料性能。但对材料在承受电气或机械载荷过程中的损伤状态评价不足，对材料内部损伤发展规律也缺少有效的检测方法，制约了复合材料绝缘件的性能分析。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决复合材料绝缘件电气试验的损伤状态，为了弥补现有检测方法的局限性，而提出了一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的方法，包括：
5.1.1对待测复合材料绝缘件，进行电气试验；
6.1.2在待测复合材料绝缘件表面布置声发射传感器，对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，将待测复合材料绝缘件放置于环境箱中，监测并记录声发射源发出的声发射信号；
7.判断是否满足电气试验结束条件，若否返回1.1；
8.若是，根据声发射信号确定待测复合材料绝缘件电气试验后的损伤状态。
9.可选的，方法还包括：对待测复合材料绝缘件进行预处理及确定初始条件，在待测复合材料绝缘件上布置声发射传感器，并标注声发射传感器位置；
10.对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，将待测复合材料绝缘件放置于环境箱中，监测并记录声发射源发出的声发射信号；
11.取下待测复合材料绝缘件表面的声发射传感器；
12.所述取下待测复合材料绝缘件表面的声发射传感器后，进行1.1。
13.可选的，预处理包括如下处理方式中的至少一种：温度处理、湿度处理、温度循环处理和湿度循环处理。
14.可选的，初始状态包括如下状态中的至少一种：干态、湿态、高温态和低温态。
15.可选的，定位声发射源，通过传感器对待测复合材料绝缘件，进行声信号衰减断铅标定试验和声信号定位校准试验确定。
16.可选的，电气试验结束条件根据电气试验目的确定。
17.本发明还提出了一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的系统，包括：
18.初始单元，确定待测复合材料绝缘件的初始条件；
19.所述待测复合材料绝缘件完成预处理，在待测复合材料绝缘件上布置声发射传感器，并标注声发射传感器位置；
20.测量单元，对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，加载待测复合材料绝缘件，监测并记录声发射源发出的声发射信号；
21.试验单元，1.1取下待测复合材料绝缘件表面的声发射传感器，进行电气试验；1.2再次在待测复合材料绝缘件表面布置声发射传感器，对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，加载待测复合材料绝缘件，监测并记录声发射源发出的声发射信号；判断是否满足电气试验结束条件，若否返回1.1；若是，根据声发射信号确定待测复合材料绝缘件电气试验后的损伤状态。
22.可选的，预处理包括如下处理方式中的至少一种，所述处理方式为：温度处理、湿度处理、温度循环处理和湿度循环处理；
23.所述预处理使待测复合材料绝缘件达到电气试验的初始状态。
24.可选的，初始状态包括如下状态中的至少一种，所述状态为：干态、湿态、高温态和低温态。
25.可选的，定位声发射源，具体为：声信号衰减断铅标定试验和传感器定位校准试验。
26.可选的，电气试验结束条件根据电气试验目的确定。、本发明还提出了一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的系统，包括：
27.试验单元，对待测复合材料绝缘件，进行电气试验，接收判断单元发出的试验命令，对对待测复合材料绝缘件，再次进行电气试验；
28.监测单元，在待测复合材料绝缘件表面布置声发射传感器，对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，将待测复合材料绝缘件放置于环境箱中，监测并记录声发射源发出的声发射信号；
29.判断单元，判断是否满足电气试验结束条件，若否发出试验命令至试验单元；若是，根据声发射信号确定待测复合材料绝缘件电气试验后的损伤状态。
30.可选的，系统还包括：初始试验单元，对待测复合材料绝缘件进行预处理及确定初始条件，在待测复合材料绝缘件上布置声发射传感器，并标注声发射传感器位置；
31.对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，将待测复合材料绝缘件放置于环境箱中，监测并记录声发射源发出的声发射信号；
32.取下待测复合材料绝缘件表面的声发射传感器；
33.所述取下待测复合材料绝缘件表面的声发射传感器后，发出评价命令，试验单元接收到评价命令后，对待测复合材料绝缘件，进行电气试验。
34.可选的，预处理包括如下处理方式中的至少一种：温度处理、湿度处理、温度循环处理和湿度循环处理。
35.可选的，初始状态包括如下状态中的至少一种：干态、湿态、高温态和低温态。
36.可选的，定位声发射源，通过传感器对待测复合材料绝缘件，进行声信号衰减断铅
标定试验和声信号定位校准试验确定。
37.可选的，电气试验结束条件根据电气试验目的确定。
38.本发明解决了现有技术中待测复合材料绝缘件在电气试验过程中的损伤状态没有有效监测的问题，通过判断声发射源发出的声发射信号是否满足电气试验结束条件，能够有效地评定复合材料绝缘件在电气试验循环周次下每个阶段的损伤状态，并根据确定的复合材料绝缘件的损伤状态，可以获得电气试验中复合材料绝缘件的内部损伤发展规律，进而实现损伤定位。
39.本发明能够极大地提高对复合材料绝缘件的性能评价能力。
附图说明
40.图1为本发明一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的方法流程图；
41.图2为本发明一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的方法实施例的流程图；
42.图3为本发明一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的系统结构图。
具体实施方式
43.现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
44.除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
45.本发明提出了一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的方法，如图1所示，包括：
46.1.1对待测复合材料绝缘件，进行电气试验；
47.1.2在待测复合材料绝缘件表面布置声发射传感器，对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，将待测复合材料绝缘件放置于环境箱中，监测并记录声发射源发出的声发射信号；
48.判断是否满足电气试验结束条件，若否返回1.1；
49.若是，根据声发射信号确定待测复合材料绝缘件电气试验后的损伤状态。
50.其中方法还包括：
51.对待测复合材料绝缘件进行预处理及确定初始条件，在待测复合材料绝缘件上布置声发射传感器，并标注声发射传感器位置；
52.对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，将待测复合材料绝缘件放置于环境箱中，监测并记录声发射源发出的声发射信号；
53.取下待测复合材料绝缘件表面的声发射传感器；
54.所述取下待测复合材料绝缘件表面的声发射传感器后，进行1.1。
55.其中，预处理包括如下处理方式中的至少一种：温度处理、湿度处理、温度循环处理和湿度循环处理。
56.其中，初始状态包括如下状态中的至少一种：干态、湿态、高温态和低温态。
57.其中，定位声发射源，通过传感器对待测复合材料绝缘件，进行声信号衰减断铅标定试验和声信号定位校准试验确定。
58.其中，电气试验结束条件根据电气试验目的确定。
59.本发明所用的基于声发射的复合材料绝缘件试验系统包括：传感器、前置放大器、采集器和处理器，将传感器固定在被测的复合材料绝缘件表面，并检测复合材料的声发射机械波，并将声发射机械波转换为电压震荡信号，前置放大器与所述传感器相连接，或与传感器组成一体，用于将信号提高到一定程度，再经过电缆传输给信号的处理单元，采集器与所述前置放大器相连接，用于实时采集并传输所述数字信号，处理器与所述采集器相连接，用于接收包含声发射信号特征参数的所述数字信号并对其分析处理，得到声发射信号特征参数。
60.具体的，声发射信号参数是指用来描述一个声发射信号波形形状的一系列参量。所述的声发射信号特征参数包括声发射信号的幅度、持续时间、能量计数、事件率、上升时间和费利西蒂比。
61.其中，声发射信号幅度是指信号波形的最大振幅值；声发射信号的持续时间是指信号第一次越过门槛至最终降至门槛所经历的时间间隔；
62.声发射信号能量是指信号检波包络线下的面积；事件率是指单位时间或单位载荷内记录到的声发射事件数量，声发射事件是指产生声发射的一次材料局部变化；
63.上升时间是指信号第一次越过门槛至最大振幅所经历的时间间隔；费利西蒂比是重复加载时的声发射起始信号对原先所加最大载荷之比，费利西蒂比的大小可以表示材料或结构在之前载荷作用下所受损伤的严重程度，费利西蒂比越小损伤越严重。
64.具体实施例如图2所示，包括：
65.步骤一：根据具体试验目的，确定结束本次试验的判断条件。
66.步骤二：对待测的复合材料绝缘件进行预处理，使试验件达到所需要的初始状态。
67.步骤三：在待测的复合材料绝缘件上布置声发射传感器，并在待测件上标注每个传感器的位置。
68.步骤四：连接声发射系统，设置声发射采集参数。在待测的复合材料绝缘件进行表面声速测量，然后对每个传感器依次进行声信号衰减断铅标定试验和传感器定位校准试验，准确定位声发射源。
69.步骤五：加载待测的复合材料绝缘件，监测并记录声发射信号。
70.步骤六：取下所有声发射传感器，将待测的复合材料绝缘件放置在电气试验装置中。对待测件施加特定时间、特定波形的耐受电压。
71.步骤七：完成电气试验后，将声发射传感器放置回待测复合材料绝缘件上的初始位置，重新连接声发射系统，加载待测件，监测并记录声发射信号。
72.步骤八：多次重复步骤六、步骤七，直至达到本次试验的结束条件。分析声发射信号，根据复合材料绝缘件声发射信号的费利西蒂比、持续时间、幅值和撞击数参数监测复合材料绝缘件的损伤状况，获得复合材料绝缘件在电气试验循环周次下每个阶段的损伤发展规律。
73.本发明还提出了一种用于评价复合材料绝缘件损伤状态的系统200，如图3所示，
包括：
74.初始试验单元201，对待测复合材料绝缘件进行预处理及确定初始条件，在待测复合材料绝缘件上布置声发射传感器，并标注声发射传感器位置；
75.对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，将待测复合材料绝缘件放置于环境箱中，监测并记录声发射源发出的声发射信号；
76.取下待测复合材料绝缘件表面的声发射传感器；
77.所述取下待测复合材料绝缘件表面的声发射传感器后，发出评价命令，试验单元接收到评价命令后，对待测复合材料绝缘件，进行电气试验。
78.试验单元202，对待测复合材料绝缘件，进行电气试验，接收判断单元发出的试验命令，对对待测复合材料绝缘件，再次进行电气试验；
79.监测单元203，在待测复合材料绝缘件表面布置声发射传感器，对待测复合材料绝缘件表面进行声速测量并定位声发射源，将待测复合材料绝缘件放置于环境箱中，监测并记录声发射源发出的声发射信号；
80.判断单元204，判断是否满足电气试验结束条件，若否发出试验命令至试验单元；若是，根据声发射信号确定待测复合材料绝缘件电气试验后的损伤状态。
81.其中，预处理包括如下处理方式中的至少一种：温度处理、湿度处理、温度循环处理和湿度循环处理。
82.其中，初始状态包括如下状态中的至少一种：干态、湿态、高温态和低温态。
83.其中，定位声发射源，通过传感器对待测复合材料绝缘件，进行声信号衰减断铅标定试验和声信号定位校准试验确定。
84.其中，电气试验结束条件根据电气试验目的确定。
85.本发明解决了现有技术中待测复合材料绝缘件在电气试验过程中没有有效监测的问题，从而能够有效地评定复合材料绝缘件在电气试验循环周次下每个阶段的损伤状态，获得电气试验中复合材料绝缘件的内部损伤发展规律，并能够实现损伤定位。
86.本发明能够极大地提高对复合材料绝缘件的性能评价能力。
87.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
88.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
89.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
90.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
91.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
92.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。