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专利号: 2018106285101
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电力绝缘油劣化状态的非介入超声诊断方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)取空密闭瓷套,以瓷套外侧壁与空气形成的固-气界面作为参考界面,将超声剪切波直探头通过耦合剂耦合在瓷套外侧壁表面,探头产生的脉冲波经瓷套壁垂直入射到固-气界面,记录声波在固-气界面上形成的多次反射回波信号;

(2)向空密闭瓷套内充填新绝缘油,将频率为2.5-25MHz的超声剪切波直探头用耦合剂耦合在瓷套外侧壁表面,探头产生的脉冲波经瓷套壁垂直入射到瓷套与其内所盛新绝缘油介质形成的固-新绝缘油界面上,记录声波在该界面形成的多次反射回波信号,并对信号幅度的衰减、相位变化等信息进行分析,确定出固-新绝缘油界面的反射系数r0、相位角θ0以及新绝缘油的弹性模量G'、粘性参数G”、声速vs、声衰减系数αs以及新绝缘油的损耗因子δ0;

(3)按照步骤(2)的检测方法对填充待测绝缘油的瓷套进行检测,测试记录声波在该界面形成的多次反射回波信号,并对信号幅度的衰减、相位变化等信息进行分析,确定出固-待测绝缘油界面的反射系数rx、相位角θx以及待测绝缘油的声速νsx与声衰减系数αsx的乘积αsxνsx以及待测绝缘油的损耗因子δx;

(4)根据步骤(2)的相位角θ0和步骤(3)的相位角θx,通过下式确定出新绝缘油对应的中间变量E0和待测绝缘油对应的中间变量Ex,比较新绝缘油对应的中间变量E0与固-新绝缘油界面的反射系数r0之间的大小关系以及待测绝缘油对应的中间变量Ex与固-待测绝缘油界面的反射系数rx之间的大小关系;

并进一步确定待测绝缘油的损耗因子δx与新绝缘油的损耗因子δ0之间的比值,以及待测绝缘油的αsxνsx与新绝缘油的αsxνsx之间的比值;

(5)根据步骤(4)的结果判断,若新绝缘油对应的中间变量E0与固-新绝缘油界面的反射系数r0之间的大小关系和待测绝缘油对应的中间变量Ex与固-待测绝缘油界面的反射系数rx之间的大小关系保持一致,且满足:δx/δ0=1,αsxvsx/αsvs=1,则待测绝缘油未老化;若新绝缘油对应的中间变量E0与固-新绝缘油界面的反射系数r0之间的大小关系和待测绝缘油对应的中间变量Ex与固-待测绝缘油界面的反射系数rx之间的大小关系保持一致,且满足:δx/δ0≠1,αsxvsx/αsvs≠1,则待测绝缘油是轻度老化;若新绝缘油对应的中间变量E0与固-新绝缘油界面的反射系数r0之间的大小关系和待测绝缘油对应的中间变量Ex与固-待测绝缘油界面的反射系数rx之间的大小关系不一致,且满足:δx/δ0>>1或者δx/δ0<<1,αsxvsx/αsvs=1则待测绝缘油是严重劣化。

2.根据权利要求1所述的电力绝缘油劣化状态的非介入超声诊断方法,其特征在于,所述步骤(1)中声波在固-气界面上形成的多次反射回波信号包括固/气界面的多次反射回波信号的幅度Aair,n及延迟时间信息tair,n。

3.根据权利要求2所述的电力绝缘油劣化状态的非介入超声诊断方法,其特征在于,所述步骤(3)具体是:(3.1)将频率为2.5-25MHz的超声剪切波直探头用耦合剂耦合在瓷套外侧壁表面,探头产生的脉冲波经瓷套壁垂直入射到瓷套与其内所盛待测绝缘油介质形成的固-待测绝缘油界面上,采集固/待测绝缘油界面的多次反射回波信号的幅度Aoilx,n及延迟时间信息toilx,n;

(3.2)利用步骤(1)声波在固-气界面上形成的多次反射回波信号与步骤(3.1)的固/气界面的多次反射回波信号,确定出声波在固/待测绝缘油界面的界面反射系数rx和相位角θx;

界面反射系数 相位角

n为反射回波次数;

(3.3)按照下式确定出待测绝缘油的辐射阻Z′x和辐射抗Z″x;

其中,Zs为密闭瓷套壁材声阻抗;

(3.4)根据步骤(3.3)的关系式,可得到待测绝缘油的密度ρx与弹性参数G′x之间的乘积ρxG′x和以及待测绝缘油的密度ρx与粘性参数G″x之间的乘积ρxG″x,即ρxG″x=2Z′xZ″x

(3.5)利用声速与声衰减系数的计算方法,并结合步骤(3.4)进而确定出待测绝缘油品的声速νsx与声衰减系数αsx的乘积αsxνsx,进而得出待测绝缘油的损耗因子δx;

kx=αsxvvx/ω=αsxvvx/2πf,

其中f为所用超声剪切波直探头的中心频率。

4.根据权利要求3所述的电力绝缘油劣化状态的非介入超声诊断方法,其特征在于,步骤(5)中新绝缘油对应的中间变量E0与固-新绝缘油界面的反射系数r0之间的大小关系和待测绝缘油对应的中间变量Ex与固-待测绝缘油界面的反射系数rx之间的大小关系保持一致,具体是:r0<E0,rx<Ex或者是r0>E0,rx>Ex;新绝缘油对应的中间变量E0与固-新绝缘油界面的反射系数r0之间的大小关系和待测绝缘油对应的中间变量Ex与固-待测绝缘油界面的反射系数rx之间的大小关系不一致,具体是:r0<E0,r0>E0或r0<E0,r0>E0。

5.根据权利要求1~4任一项所述的电力绝缘油劣化状态的非介入超声诊断方法,其特征在于,所述电力绝缘油是硅油或变压器油。