[发明专利]基于激光超声非接触式盆式绝缘子检测装置

说明书

一种激光超声非接触式盆式绝缘子无损检测装置，包括激光激励模块、电磁超声接收模块、控制与同步模块和断层成像模块四部分。激光激励模块连接控制与同步模块，电磁超声模块也连接控制与同步模块，电磁超声接收模块连接断层成像模块。所述的控制与同步模块首先输出同步信号使激光激励模块和电磁超声接收模块启动工作，电磁超声接收模块接收到超声信号后输出给断层成像模块使其进行成像。所述的激光激励模块通过脉冲激光激励盆式绝缘子使其内部产生高频超声。所述的电磁超声接收模块利用电磁超声的洛伦兹力效应获取盆式绝缘子内部传输的超声产生的回波信号。所述的断层成像模块包括计算机，实现对盆式绝缘子的断层成像。

技术领域

本发明涉及一种基于激光超声非接触式绝缘子检测装置。

背景技术

盆式绝缘子作为GIS(气体绝缘组合电器设备Gas Insulated Switchgear)的核心部件，起着支撑导体、隔离气室和电气绝缘的作用。它的出现使得GIS电场分布发生畸变，尤其是在三结合点处。统计分析表明，盆式绝缘子在GIS故障中占有相当大的比例，是GIS中最薄弱的绝缘环节，特别是当GIS内部存在金属颗粒污染和表面毛刺、凸起等缺陷时，会导致闪络电压严重下降，而绝缘问题是威胁设备安全运行的重要因素之一，而且一旦发生绝缘故障，所需的检修时间比AIS要长很多，而且修复后还需要进行耐压试验，并且GIS生产厂商之间产品互换性很差，这会对设备检修、零件更换以及扩建工程的选型造成很大麻烦。

由于GIS内部空间结构的紧凑性和复杂性，使得GIS内部检修极为困难，且故障在内部有限空间的传播也会影响非故障元件的性能，引起更大范围的故障，而且检修一台GIS设备故障所需要的平均停电时间比常规变电所检修停电时间还要长，导致的经济损失也更大。因此，如果能够识别潜伏性绝缘故障的早期征兆，并对其绝缘状态做出准确判断，便可在GIS设备即将发生故障之前安排最佳维修计划，避免故障发生导致更大经济损失。到目前为止现有的检测方法主要有脉冲电流法、超声波法和化学检测法等，脉冲电流法和化学检测法不能在线检测，超声波法具备在线检测的潜力，但现有超声换能器采用压电超声换能器，需要耦合剂耦合才能检测，操作不方便。因此急需一种非接触的在线检测装置。

激光超声作为一种非接触在线检测技术在盆式绝缘子检测中具有一定的潜力，但现有激光超声检测技术都是通过激光直接激励被测目标体，由于热弹或者烧蚀效应在被测目标体内产生超声波，而盆式绝缘子的光声转换效率不高，导致检测的灵敏度降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有盆式绝缘子不能在线检测或在线检测灵敏度低的问题，提出一种基于激光超声的非接触式盆式绝缘子检测装置。

所述的检测装置包括激光激励模块、电磁超声接收模块、控制与同步模块和断层成像模块；激光激励模块和电磁超声模块均连接控制与同步模块，电磁超声接收模块连接断层成像模块；所述的控制与同步模块首先输出同步信号使激光激励模块和电磁超声接收模块启动工作，电磁超声接收模块接收到超声信号后输出至断层成像模块；所述的激光激励模块通过脉冲激光激励盆式绝缘子使其内部产生高频超声；所述的电磁超声接收模块利用电磁超声的洛伦兹力效应获取盆式绝缘子内部传输的超声产生的回波信号；

所述的断层成像模块包括计算机(9)，实现对盆式绝缘子(4)的断层成像；

所述激光激励模块包括脉冲激光器(1)、激光准直系统(2)和凸透镜(3)；激光准直系统位于脉冲激光器(1)和凸透镜(3)之间；脉冲激光器(1)发射的激光束作为准直的基线与凸透镜(3)的主光轴同轴；所述的脉冲激光器(1)在控制与同步模块的控制下发射脉冲激光，脉冲激光经过激光准直系统(2)和凸透镜(3)聚焦在盆式绝缘子(4)的表面。

所述的电磁超声接收模块包括电磁超声换能器(6)和信号检测处理系统(8)，电磁超声换能器(6)连接信号检测处理系统(8)，信号检测处理系统(8)与控制与同步模块的信号发生器(7)连接；