一种基于CT断层扫描的绝缘穿刺线夹无损检测装置及方法

技术领域

本发明属于中低压配电网绝缘穿刺线夹接触状态检测技术领域，尤其是一种基于CT断层扫描的绝缘穿刺线夹无损检测装置及方法。

背景技术

1986年7月底，原能源部下发的《关于加强城市配网工作的通知》中明确指出，城市中低压配网要积极采用和推广架空绝缘导线，尤其是在城市的繁华地段、人口稠密地区和树线矛盾突出的地段,实现架空绝缘导线逐步替代现有的架空裸线。目前，大中城市主要中低压配电线路全部采用了绝缘导线，而如何进行架空绝缘线路接续及分支直接关系到城市配电线路的可靠性。2012年，国家能源局发布了《额定电压10kV及以下绝缘穿刺线夹》的电力行业标准，结束了绝缘穿刺线夹市场混乱的局面，规范了绝缘穿刺线夹市场，防止和减少了劣质绝缘穿刺线夹对中低压配电线路及电力设备用电可靠性的威胁。2015年，《绝缘穿刺线夹》获批成为国家电网公司国际标准孵化项目，该项目旨在为我国绝缘穿刺线夹产品打破国外技术壁垒、顺利实现国际贸易出口奠定了极为重要的基础关键地位。未来，随着城乡配网改造的不断深入以及绝缘导线的推广应用，绝缘穿刺线夹的应用会越来越广泛，其在国家电网中低压配电线路，高层建筑用电，城市路灯配电系统连接等方面扮演着越来越重要的角色。

绝缘穿刺线夹在运行过程会受到各种环境因素影响，比如温度、湿度变化、污秽、日照、风雨，在这种作用下使得绝缘穿刺线夹出现缺陷，甚至绝缘击穿；在长期服役过程中，出现的长期短期的大负荷作用，难免发生穿刺刀片和导体老化、接触力下降等现象，使其接触电阻变大，造成发热严重，轻则线路损耗增加，经济效益受损，重则造成线路断线，供电中断，影响城市供电线路的安全可靠运行。因此，为了准确掌握绝缘穿刺线夹的接触状态，对其进行接触状态进行合理检测，有助于提高中低压配网安全的可靠性。

目前，对于绝缘穿刺线夹的评估仅限于出厂试验，但是出厂合格的线夹在实际中可能会由于外界因素影响，操作不当等引起线夹整体性能下降，当下国内还缺少系统的对运行中的绝缘穿刺线夹进行评估的方法。目前运行中的线夹状态检测主要采用红外测温技术，该技术方便快捷，在电网设备运行状态诊断中得到了广泛的应用。但是该技术只能测量线夹的表面温度，实际研究表明，线夹的表面温度与内部温度相差很大，用表面温度来简单的估计内部温度是不合理的，线夹可能出现的缺陷对其温度分布的影响规律尚不清晰。因此，针对绝缘穿刺线夹存在的金属接触力不足、绝缘缺陷、环境影响等综合复杂问题，采用一种对于内部结构直观观察的检测方法是必须的。

数字探伤技术在20世纪60年代初开始萌芽，到80年代，射线数字图像处理已得到较为广泛的应用。后来射线成像技术被尝试应用到了封闭金属内部孔隙检测上，但由于成像质量低，精度不达标而搁置。现如今，计算机图像处理技术的飞速发展早已在微小焦点和像素级无损呈像上取得了突破进展。这为数字射线探伤提供了良好的技术基础。通过对显微CT的工艺参数进行相关的定量化分析，确定实验用复合材料试件检测时所需的工艺参数、空间分辨率以及密度分辨率；研究不同典型缺陷下复合材料内部结构断层图像特征，优化重构处理技术，如何实现多类型绝缘穿刺线夹的内部结构及缺陷的直观、清晰且无损的检测是现如今仍需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于CT断层扫描的绝缘穿刺线夹无损检测装置及方法，能够准确可靠的掌握绝缘穿刺线夹的内部结构，分析绝缘穿刺线夹的接触情况，对其进行有效的评估。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于CT断层扫描的绝缘穿刺线夹无损检测装置，包括CT断层扫描仪、绝缘穿刺线夹、绝缘导线主线、绝缘导线支线、信号传输线、电源线、模拟/数字转换器、电机控制器、交直流转换器、计算机和电源模块，所述绝缘导线主线和绝缘导线支线分别插入绝缘穿刺线夹中，绝缘穿刺线夹同轴固定在CT断层扫描仪内部；电源模块通过交直流转换器连接CT断层扫描仪；CT断层扫描仪分别通过信号传输线连接模拟/数字转换器输入端和电机控制器输入端，模拟/数字转换器输出端和电机控制器输出端分别通过信号传输线连接计算机，计算机通过模拟/数字转换器处理分析CT断层扫描仪的输出信号。

而且，所述CT断层扫描仪包括：机械固定装置、X射线发生及接收导轨、X射线发生器、半圆形机械固定及导线盒、CT断层扫描仪固定装置、磁力吸附装置、X射线传输线及电机供电/控制线、PPS塑料外壳、电机导轨、电机和X射线接收器，所述PPS塑料外壳周向外壁上下对称安装两个CT断层扫描仪固定装置，CT断层扫描仪固定装置内部安装磁力吸附装置，PPS塑料外壳周向内壁安装电机导轨，电机导轨上安装电机，电机导轨同轴套装X射线发生及接收导轨，X射线发生及接收导轨上安装X射线发生器、半圆形机械固定及导线盒和X射线接收器，X射线发生器通过半圆形机械固定及导线盒与X射线接收器连接，X射线传输线及电机供电/控制线连接到信号传输线，CT断层扫描仪内部安装机械固定装置固定绝缘穿刺线夹。

而且，所述CT断层扫描仪为纵向可分离结构，并通过CT断层扫描仪固定装置进行固定。

而且，所述电机导轨为螺旋状导轨，X射线发生器、X射线接收器及之间的机械固定及导线盒通过电机实现轴向、径向的螺旋移动。

而且，所述X射线接收器包括固体信号接收器、闪烁晶体、光导管、光电信号转换器、气体信号探测器、气流信号接收器和电流/电压转换器，所述固体信号接收器、闪烁晶体、光导管和光电信号转换器依次连接，气体信号探测器、气流信号接收器和电流/电压转换器依次连接，X射线分别输入固体信号接收器和气体信号探测器，光电信号转换器和电流/电压转换器共同输出模拟信号。

而且，根据计算机包括电机移动控制系统、图像重构计算系统、信息存储系统和可视化人机交互系统，电机移动控制系统和图像重构计算系统输入或输出数字信号，信息存储系统分别双向连接图像重构计算系统和可视化人机交互系统。

一种基于CT断层扫描的绝缘穿刺线夹无损检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1、将插入绝缘导线主线和绝缘导线支线的绝缘穿刺线夹通过机械固定装置固定在CT断层扫描仪内部

步骤2、计算机通过控制电机完成CT断层扫描，得到绝缘穿刺线夹各个轴向和轴向位置X射线的强弱，不同位置的X射线信号输入至X射线接收器处理生成模拟信号；

步骤3、模拟信号通过模拟/数字转换器传输至计算机；

步骤4、计算机分析数据信号并通过滤波反投影算法重建绝缘穿刺线夹的断层图像，并通过线性插值算法经过断层图像堆叠实现三维图像重构，根据三维图像实现绝缘穿刺线夹的接触状态无损检测。

本发明的优点和积极效果是：

本发明通过使用CT断层扫描的X射线穿透绝缘穿刺线夹，并由X射线接收器接受信号；以电机控制其轴向和周向移动实现断层扫描；接收的信号通过计算机分析实现绝缘穿刺线夹内部结构的三维图像重构，实现无损检测的目的。本发明能够准确可靠的掌握绝缘穿刺线夹的内部结构，分析绝缘穿刺线夹的接触情况，对其进行有效的评估，对提高中低压配电网绝缘导线可靠性具有重要意义，大大提高了中低压配网的供电可靠性。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图；

图2是本发明CT断层扫描仪结构示意图；

图3是本发明X射线接收器结构示意图；

图4是本发明计算机结构意图。

1-CT断层扫描仪、2-绝缘穿刺线夹、3-绝缘导线主线、4-绝缘导线支线、5-信号传输线、6-电源线、7-模拟/数字转换器、8-电机控制器、9-交直流转换器、10-计算机、11-220/380V电源、12-机械固定装置、13-X射线发生及接收导轨、14-X射线发生器、15-半圆形机械固定及导线盒、16-CT断层扫描仪固定装置、17-磁力吸附装置、18-X射线传输线及电机供电/控制线、19-PPS塑料外壳、20-电机导轨、21-电机、22-X射线接收器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

一种基于CT断层扫描的绝缘穿刺线夹无损检测装置，如图1所示，包括CT断层扫描仪1、绝缘穿刺线夹2、绝缘导线主线3、绝缘导线支线4、信号传输线5、电源线6、模拟/数字转换器7、电机控制器8、交直流转换器9、计算机10和220/380V电源11，所述绝缘导线主线和绝缘导线支线分别插入绝缘穿刺线夹中，绝缘穿刺线夹同轴固定在CT断层扫描仪内部；220/380V电源通过交直流转换器连接CT断层扫描仪，为CT断层扫描仪供电；CT断层扫描仪分别通过信号传输线连接模拟/数字转换器输入端和电机控制器输入端，模拟/数字转换器输出端和电机控制器输出端分别通过信号传输线连接计算机，计算机通过模拟/数字转换器处理分析CT断层扫描仪的输出信号并通过电机控制器控制CT断层扫描仪中的电机21移动。

如图2所示，CT断层扫描仪为纵向分离结构(如图2中虚线所示)，该CT断层扫描仪包括：机械固定装置12、X射线发生及接收导轨13、X射线发生器14、半圆形机械固定及导线盒15、CT断层扫描仪固定装置16、磁力吸附装置17、X射线传输线及电机供电/控制线18、PPS塑料外壳19、电机导轨20、电机21和X射线接收器22，所述PPS塑料外壳周向外壁上下对称安装两个CT断层扫描仪固定装置，CT断层扫描仪固定装置内部安装磁力吸附装置，PPS塑料外壳周向内壁安装电机导轨，电机导轨上安装电机，电机导轨同轴套装X射线发生及接收导轨，X射线发生及接收导轨上安装X射线发生器、半圆形机械固定及导线盒和X射线接收器，X射线发生器通过半圆形机械固定及导线盒与X射线接收器连接，X射线传输线及电机供电/控制线连接到信号传输线，CT断层扫描仪内部安装机械固定装置固定绝缘穿刺线夹。所述电机导轨为螺旋状导轨，X射线发生器、X射线接收器及之间的机械固定及导线盒通过电机实现轴向、径向的螺旋移动。

如图3所示，X射线接收器包括固体信号接收器、闪烁晶体、光导管、光电信号转换器、气体信号探测器、气流信号接收器和电流/电压转换器，所述固体信号接收器、闪烁晶体、光导管和光电信号转换器依次连接，气体信号探测器、气流信号接收器和电流/电压转换器依次连接，X射线分别输入固体信号接收器和气体信号探测器，光电信号转换器和电流/电压转换器共同输出模拟信号，固体信号接收器和气体信号接收器，能够实现信号的互补与完善，实现数据的全收集。

如图4所示，计算机包括电机移动控制系统、图像重构计算系统、信息存储系统和可视化人机交互系统，电机移动控制系统和图像重构计算系统输入或输出数字信号，信息存储系统分别双向连接图像重构计算系统和可视化人机交互系统。

一种基于CT断层扫描的绝缘穿刺线夹无损检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1、将插入绝缘导线主线和绝缘导线支线的绝缘穿刺线夹通过机械固定装置固定在CT断层扫描仪内部

步骤2、计算机通过控制电机完成CT断层扫描，得到绝缘穿刺线夹各个轴向和轴向位置X射线的强弱，不同位置的X射线信号输入至X射线接收器处理生成模拟信号；

步骤3、模拟信号通过模拟/数字转换器传输至计算机；

步骤4、计算机分析数据信号并通过滤波反投影算法重建绝缘穿刺线夹的断层图像，并通过线性插值算法经过断层图像堆叠实现三维图像重构，根据三维图像实现绝缘穿刺线夹的接触状态无损检测。。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。