电缆局部放电超声信号检测方法及检测装置

1.本发明属于电缆测试技术领域，特别是一种电缆局部放电超声信号检测方法及检测装置。


背景技术：

2.电力电缆作为我国电力行业输电环节重要的电力设备，在社会经济发展过程中至关重要。受工作环境、施工以及超负荷运行等因素影响，电缆寿命减短，故障概率增加。为保障电缆正常运行，各种绝缘缺陷检测技术应运而生，主要分为电量与非电量检测。相比于电量检测，非电量检测方法不受电磁干扰影响，其中超声检测技术成熟且具有良好的经济性。但是传统超声传感器受自身结构限制，其安装方式严重降低了该检测方法的灵敏度，因此亟待寻找一种新的超声检测方法。
3.传统超声传感器由压电晶体、吸声背衬、声匹配层、引线和外壳构成，特点是声接受面为平面。安装方式如图1所示，传感器与电缆之间为线接触。当电缆发生局部放电时，局部放电处产生的超声信号以球面波的形式扩散，超声信号在介质内传播时会经历一系列衰减过程，尤其是穿过电缆外护层与空气界面、并从空气进入传感器的过程中，界面处的声阻抗特性不匹配，将引起超声信号能量的大幅度衰减，导致传感器接收到的超声信号非常微弱，检测系统灵敏度很低。
4.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种电缆局部放电超声信号检测方法及检测装置,避免了传统超声传感器在检测电缆局部放电时，超声信号在电缆外护层-空气-传感器的多层气-固界面的反射衰减，能更精确地提取局部放电信号，因而能够大幅度提升电缆局部放电超声检测技术的灵敏度。
6.本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种电缆局部放电超声信号检测方法包括：
7.柔性压电超声传感器紧密贴合于待测的电缆表面以生成超声信号，其中，柔性压电超声传感器中，云母片上涂布pzt薄膜以及在pzt薄膜镀上叉指电极,第一导电薄膜不导电一侧涂布硅脂，将所述pzt薄膜的衬底侧贴在硅脂上，使用导电胶带将叉指电极的引脚延长至pet薄膜的底部，使用银浆连接导电胶带与所述引脚，与第一导电薄膜宽度相同、长度短的第二导电薄膜和第一导电薄膜在pzt薄膜一侧对齐后固定且导电侧朝外；
8.通过同轴电缆连接至前置放大器输入端口将所述超声信号进行放大，其中，导电胶带通过铆钉与第一导线连接，第一导线另一侧与单芯同轴电缆单头跳线焊接,分别焊接在屏蔽铜网与信号线上，屏蔽铜网上额外焊接一根第二导线，导电胶带绕包覆盖铆钉并与pzt薄膜导电侧连接；
9.前置放大器输出端口信号通过传输线传输至数据采集卡采集并传输以将局放数据至上位机，上位机对局放数据进行处理分析。
10.所述的电缆局部放电超声信号检测方法中，柔性压电超声传感器紧密贴合于电缆表面时避免气隙产生。
11.所述的电缆局部放电超声信号检测方法中，叉指电极指间距为300μm。
12.所述的电缆局部放电超声信号检测方法中，云母片厚度为20μm。
13.所述的电缆局部放电超声信号检测方法中，使用热缩管固定第一导线和第二导线，导电薄膜与地线导通。
14.所述的电缆局部放电超声信号检测方法中，云母片吸附在匀胶机上旋涂pzt溶胶,匀胶机在0～10秒钟转速为1000rpm，10～40秒钟转速为3000rpm，前10秒内顺着匀胶机盖中心圆孔均匀滴下pzt溶胶以在云母片上涂布形成pzt薄膜。
15.一种用于执行所述的电缆局部放电超声信号检测方法的检测装置包括，
16.柔性压电超声传感器，其包括，
17.云母片，其厚度不大于20μm；
18.pzt薄膜，其层叠于所述云母片上；
19.叉指电极，其层叠于所述pzt薄膜上；
20.导电胶带，其经由银浆层连接所述叉指电极的引脚；
21.第一导电薄膜及第二导电薄膜，其宽度相同，第二导电薄膜和第一导电薄膜在pzt薄膜一侧对齐后固定且导电侧朝外；
22.前置放大器，其经由同轴电缆连接柔性压电超声传感器；
23.数据采集卡，其连接所述前置放大器以采集局放数据；
24.上位机，其连接所述数据采集卡以基于局方数据生成局部放电信息。
25.和现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所述的电缆局部放电超声信号检测方法及检测装置使用柔性压电超声传感器进行电缆局部放电的超声信号检测，该柔性压电超声传感器能够完全贴合于电缆表面，因此超声信号在传输过程中能够很顺利的从电缆外护套进入传感器，而不会被电缆外护套-空气界面，以及空气-传感器界面反射。相较于传统超声传感器，柔性压电超声传感器能够更好的接收电缆局部放电超声信号，因此传感系统的检测灵敏度得到很大程度的提升，从而实现对局部放电信号的精确提取。能够大幅度提升电缆局部放电超声检测技术的灵敏度。
附图说明
26.通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
27.在附图中：
28.图1是现有技术超声传感器安装方式示意图；
29.图2是根据本发明一个实施例的电缆局部放电超声信号检测方法的超声传感器安
装方式示意图；
30.图3是根据本发明一个实施例的柔性压电超声传感器结构示意图；
31.图4是传统超声传感器与本发明柔性压电超声传感器电缆局部放电测试结果对比示意图；
32.图5是根据本发明一个实施例的执行电缆局部放电超声信号检测方法的检测装置的结构示意图。
33.以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
34.下面将参照附图1至图5更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
35.需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
36.为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
37.为了更好地理解，如图2至图5所示，一种电缆局部放电超声信号检测方法包括：
38.柔性压电超声传感器紧密贴合于待测的电缆表面以生成超声信号，其中，如图3所示，柔性压电超声传感器中，云母片上涂布pzt薄膜6以及在pzt薄膜6镀上叉指电极4,第一导电薄膜5不导电一侧涂布硅脂，将所述pzt薄膜6的衬底侧贴在硅脂上，使用导电胶带将叉指电极4的引脚延长至pet薄膜的底部，使用银浆3连接导电胶带与所述引脚，与第一导电薄膜5宽度相同、长度短的第二导电薄膜和第一导电薄膜5在pzt薄膜6一侧对齐后固定且导电侧朝外；
39.通过同轴电缆连接至前置放大器输入端口将所述超声信号进行放大，其中，导电胶带通过铆钉与第一导线连接，第一导线另一侧与单芯同轴电缆1单头跳线焊接,分别焊接在屏蔽铜网与信号线上，屏蔽铜网上额外焊接一根第二导线，导电胶带2绕包覆盖铆钉并与pzt薄膜6导电侧连接；
40.前置放大器输出端口信号通过传输线传输至数据采集卡采集并传输以将局放数据至上位机，上位机对局放数据进行处理分析。本方法使用柔性压电超声传感器作为超声信号检测传感器，该传感器具有很好的柔性，能够贴附于电缆表面，因而可以提高传感器与电缆界面的声阻抗匹配，降低超声波信号传输至传感器过程中的能量损失，从而实现局部放电信息的准确提取。如图4所示，相较于传统超声检测方法，该方法能够实现更高灵敏度的电缆局部放电超声信号检测。本发明的易于操作，灵敏度高。
41.所述的电缆局部放电超声信号检测方法的优选实施方式中，柔性压电超声传感器紧密贴合于电缆表面时避免气隙产生。
42.所述的电缆局部放电超声信号检测方法的优选实施方式中，叉指电极4指间距为300μm。
43.所述的电缆局部放电超声信号检测方法的优选实施方式中，云母片厚度为20μm。
44.所述的电缆局部放电超声信号检测方法的优选实施方式中，使用热缩管固定第一导线和第二导线，导电薄膜5与地线导通。
45.所述的电缆局部放电超声信号检测方法的优选实施方式中，云母片吸附在匀胶机上旋涂pzt溶胶,匀胶机在0～10秒钟转速为1000rpm，10～40秒钟转速为3000rpm，前10秒内顺着匀胶机盖中心圆孔均匀滴下pzt溶胶以在云母片上涂布形成pzt薄膜6。
46.在一个实施例中，方法包括，
47.将柔性压电超声传感器紧密贴合于电缆表面以避免气隙，通过同轴电缆连接至前置放大器输入端口将测试得到的信号进行放大；
48.将前置放大器输出端口信号通过传输线传输至数据采集卡采集并传输至上位机；
49.上位机对局放数据进行处理分析。
50.一种用于执行所述的电缆局部放电超声信号检测方法的检测装置包括，
51.柔性压电超声传感器，其包括，
52.云母片，其厚度不大于20μm；
53.pzt薄膜6，其层叠于所述云母片上；
54.叉指电极4，其层叠于所述pzt薄膜6上；
55.导电胶带2，其经由银浆3层连接所述叉指电极4的引脚；
56.第一导电薄膜5及第二导电薄膜，其宽度相同，第二导电薄膜和第一导电薄膜5在pzt薄膜6一侧对齐后固定且导电侧朝外；
57.前置放大器，其经由同轴电缆连接柔性压电超声传感器；
58.数据采集卡，其连接所述前置放大器以采集局放数据；
59.上位机，其连接所述数据采集卡以基于局方数据生成局部放电信息。
60.尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。