[发明专利]一种变压器内部绝缘油不均匀流速场声学成像检测方法

权利要求书

1.一种变压器内部绝缘油不均匀流速场声学成像检测方法，其特征在于，利用分布式阵列声学传感器探测变压器不同声学路径上的声信号频率偏移值，并对参量数据进行逆向求解，获得变压器测量截面上不同区域的频率变化值，得出绝缘油流速的差异，通过变压器不同位置上对应的流速值扩展绘制出流速图；

利用所述分布式阵列声学传感器探测不同声学路径上的声信号频率偏移值的方法，包括以下步骤：

(1)在变压器上部无中心结构位置的同一水平截面上，对应变压器冷却油道划定关注区域；

(2)在步骤(1)中所述关注区域对应的两侧外壁水平线上等距L分别安装m和n个电磁超声波传感器，在所述变压器关注区内形成m×n个交叉点，每个交叉点代表半径L/2内频率偏移值的平均状态；

(3)通过调整步骤(2)中所述的电磁超声波传感器的发射角度，使一个超声波传感器发射出的信号可以被对侧所有电磁超声波接收传感器接收；

(4)依次激发步骤(2)中的m+n个电磁超声波传感器的发射探头，形成m²+n²组频谱数据，每组所述的频谱数据代表声学路径上绝缘油流速变化的平均值；

(5)通过现场向步骤(1)中所述的变压器中取绝缘油，测试所述绝缘油在不同流速条件下的声信号频率偏移值，得出所述频率偏移值与绝缘油流速变化的关系曲线；

(6)根据变压器温度仪表读数和冷却器流速，确定平均温度和基准流速，其中基准流速为冷却器流速乘以冷却器管道总面积，再除以冷却油道总面积；

(7)将关注区外的绝缘油流偏移量速设定为一个常数，数值为平均流速的1％；

(8)对m²+n²个方程联立求解，得出关注区内m×n个交叉点上的频率偏移值，获取关注区内m×n个交叉点上的频率偏移值的原理是根据介质中的传播速度u来间接得到的，即频率偏移量是介质中传播速度的位置函数，在获取多条声学路径的声波传播时间后，采用级数展开法重建频率偏移场，首先将重建的二维截面频率偏移值离散化，即将整个重建区域划分为m×n个非重叠的像素区域，频率偏移函数f(x,y)＝1/u，则：

其中，w_ij在数值上等于第i条路径经过第j个像素的长度；l_i为第i条路径长度；

依次激发m个和n个发射传感器，m个和n个接收传感器分别全部接收，得到以下由m²+n²个方程组成的线性方程组如下式所示：

其中，N为重建区域划分的像素总数，即N＝m×n；M为声波测量路径总数，即M＝m²+n²；w_ij为权重因子，它的大小反映了第j个像素对i条测量路径的贡献值；每个方程右端的τ_i为第i条测量路径上的声波飞渡时间。

2.根据权利要求1所述的一种变压器内部绝缘油不均匀流速场声学成像检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中的等距L与传感器阵列个数m的乘积对应所述关注区域水平截面的长度，等距L与传感器阵列个数n的乘积对应所述关注区域水平截面的宽度。

3.根据权利要求1所述的一种变压器内部绝缘油不均匀流速场声学成像检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中电磁超声波传感器是工作温度不小于90℃的压电传感器。

4.根据权利要求1所述的一种变压器内部绝缘油不均匀流速场声学成像检测方法，其特征在于，所述步骤(5)中绝缘油流速设置为0.1m/s-2m/s，步长为0.1m/s。

5.根据权利要求1所述的一种变压器内部绝缘油不均匀流速场声学成像检测方法，其特征在于，所述步骤(5)中测试过程中绝缘油的温度与变压器温度仪表所示温度之间的偏差不超过±10℃。

6.根据权利要求5所述的一种变压器内部绝缘油不均匀流速场声学成像检测方法，其特征在于，根据所述变压器温度仪表所示温度，确定变压器绝缘油的平均温度，测量所述绝缘油平均温度下的基准流速对应的基准频率。