X射線無損檢測技術(shù)在輸電線路狀態(tài)檢測中的系統(tǒng)研究及應(yīng)用

國網(wǎng)河北省電力公司 關(guān) 巍

國網(wǎng)河北檢修公司 梁利輝

國網(wǎng)衡水供電公司 何義良

X射線無損檢測技術(shù)在輸電線路狀態(tài)檢測中的系統(tǒng)研究及應(yīng)用

國網(wǎng)河北省電力公司 關(guān) 巍

國網(wǎng)河北檢修公司 梁利輝

國網(wǎng)衡水供電公司 何義良

X射線無損檢測技術(shù)是一種可以實時成像的新型檢測技術(shù)，能夠在不停電、不解體的情況下，通過多方位X射線透視成像，配合專用的圖像處理與識別技術(shù)，實現(xiàn)輸電線路部件內(nèi)部材料、結(jié)構(gòu)的可視化與運(yùn)行狀態(tài)的快速診斷，可極大地提高故障定位與判別的準(zhǔn)確性。針對輸電線路設(shè)備X射線無損帶電檢測的實際應(yīng)用環(huán)境和需求，設(shè)計了機(jī)械柔性控制工裝，實現(xiàn)對檢測設(shè)備的平移、升降、旋轉(zhuǎn)等控制操作，可根據(jù)要求快速完成設(shè)備定位。該工裝與便攜式X射線機(jī)、成像板、圖像處理與識別軟件形成了一整套完整的輸電線路X射線可視化無損檢測應(yīng)用解決方案。

X射線；無損檢測；圖像處理；柔性工裝

1 前言

伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對輸電線路的要求愈來愈高,為了實現(xiàn)輸電線路的管理水平有效高,加強(qiáng)輸電線路的狀態(tài)檢測與檢修工作勢在必行[1][2]?；赬射線數(shù)字成像檢測技術(shù)應(yīng)用于電力輸電線路狀態(tài)檢測為電力輸電線路設(shè)備帶電檢測提供了一種快速、可視、無損的檢測手段。能夠在不停電或不解體的情況下，準(zhǔn)確及時的掌握設(shè)備內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)缺陷。通過對輸電線路設(shè)備進(jìn)行多方位X射線透視成像，配合專用的圖像處理與識別技術(shù)，實現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“可視化”與運(yùn)行狀態(tài)的快速診斷，可極大地提高設(shè)備故障定位與判別的準(zhǔn)確性，提高輸電線路運(yùn)行的可靠性和實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，為線路的運(yùn)行維護(hù)提供保障。

2 X射線無損檢測技術(shù)介紹

X射線數(shù)字成像技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型射線無損檢測技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的膠片式檢測方法，具有檢測速度快、便攜性強(qiáng)、檢測靈敏度高、檢測結(jié)果易于管理、現(xiàn)場輻射量小等優(yōu)點。X射線透過檢測對象后經(jīng)射線探測器將X射線檢測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號為計算機(jī)所接收，形成數(shù)字圖像，按照一定格式存儲在計算機(jī)內(nèi)。通過觀察檢測圖像，根據(jù)工作經(jīng)驗和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行缺陷評定，可達(dá)到缺陷狀態(tài)評價的目的。

現(xiàn)有基于X射線無損檢測技術(shù)的檢測產(chǎn)品屬于通用產(chǎn)品，并非針對電力行業(yè)開發(fā)，未真正應(yīng)用于電力生產(chǎn)。由于輸電線路上的被測設(shè)備外部環(huán)境結(jié)構(gòu)復(fù)雜、X射線設(shè)備體積重量大、不易擺放定位，現(xiàn)場檢測效率較低，且缺乏相關(guān)的專業(yè)操作人員、標(biāo)準(zhǔn)的檢測流程以及檢測規(guī)范，檢測效率低、規(guī)范性較差、檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量較低。缺少針對電力輸電線路設(shè)備的圖像處理、故障定位、智能識別分析功能的專用軟件，數(shù)據(jù)利用率低。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

3.1 檢測工裝

針對輸電線路設(shè)備的檢測需求，設(shè)計一種便攜、安全可靠、操作簡單、穩(wěn)定性高、檢測效率高的X射線前端檢測工裝，可以快速的完成常規(guī)位置的檢測，提高工作效率。整個檢測工裝分簡單分解，采用輕質(zhì)材料，一般一人就可攜帶，分解后又可快速安裝。適用于各種不同電壓等級、不同結(jié)構(gòu)型式輸電線路及其設(shè)備的實際檢測需求。裝置采用機(jī)械控制方式，無需供電，適用于高壓輸電線路桿塔上取電困難的場景。

檢測工裝快速使X射線機(jī)和成像板定位到檢測位置，并通過檢測參數(shù)的自動設(shè)置快速開機(jī)檢測，通過智能分析圖譜達(dá)到快速分析的效果，整體提高了X射線檢測的效率。

3.2 遠(yuǎn)程操控平臺

具備一鍵式圖像采集及處理功能。

提供成像過程的影像記錄，可用于巡檢工作的回放、查找工作。

根據(jù)監(jiān)測設(shè)備不同計算合適的射線計量選定可穿透的最小管電壓，根據(jù)射線機(jī)和成像板之間的距離自動計算射線發(fā)散的角度，同時具備這些圖像采集參數(shù)的自動設(shè)置和遠(yuǎn)程人工調(diào)整能力。

3.3 圖像預(yù)處理

圖像處理平臺系統(tǒng)接收前端設(shè)備回傳的圖像信息，完成X射線原始圖形采集、圖像預(yù)處理、缺陷智能識別等功能。系統(tǒng)提供圖像變換、增強(qiáng)、邊緣檢測、圖像恢復(fù)、圖像拼接等一系列圖像處理方法，提高X射線圖像相對質(zhì)量，以便有效提取信息。

3.4 圖像智能分析

圖像處理平臺系統(tǒng)提供人工或自動圖譜識別功能，以X射線檢測圖像為基礎(chǔ)，結(jié)合檢測參數(shù)設(shè)置、檢測設(shè)備與被檢測設(shè)備的相對位置、設(shè)備原始圖紙尺寸，進(jìn)行尺寸量化及缺陷定位，建立被檢測設(shè)備的檢測檔案，對設(shè)備的歷史檢測圖片查看，根據(jù)多張不同時期的歷史圖片分析，得到設(shè)備的老化曲線并進(jìn)行風(fēng)險評估，對某些設(shè)備還在合理的使用期限內(nèi)的可能存在的突發(fā)故障進(jìn)行提示。

4 結(jié)論

X射線可視化無損檢測技術(shù)是非接觸式試驗方法，能夠在不停電或不解體的情況下，準(zhǔn)確掌握輸電線路設(shè)備內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)輸電線路設(shè)備內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)缺陷，把故障消除在萌芽狀態(tài)。實踐證明，該技術(shù)能夠有效診斷輸電線路耐張線夾連接情況、驗證絕緣子內(nèi)部是否有疲勞裂紋或者材質(zhì)本身質(zhì)量情況等。在今后的工作中，按照不同設(shè)備、不同故障分類，進(jìn)一步建立相應(yīng)的x射線成像檢測圖庫，為故障分析和診斷提供依據(jù)。x 射線成像檢測技術(shù)作為一種新的試驗手段，應(yīng)用于輸電線路設(shè)備狀態(tài)檢修時，將會提高狀態(tài)檢修的效率和準(zhǔn)確性，為電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行提供保障。

[1]覃運(yùn)超.淺談輸電線路的狀態(tài)檢測與檢修工作[B].廣西:電力技術(shù)資訊,2013(15).

[2]劉建軍,焦永生,張樹義.輸電線路狀態(tài)檢修的探討[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2010.

[3]韓焱.X射線數(shù)字成像檢測技術(shù)[J].無損檢測,2003(09).

關(guān)巍（1976—），男，工程碩士，高級工程師，長期從事高電壓技術(shù)研究，尤其是輸電線路“六防”技術(shù)研究，目前主要負(fù)責(zé)輸電線路運(yùn)維檢修管理等工作。

梁利輝（1985—），男，碩士研究生，高級工程師，長期從事輸電線路運(yùn)檢技術(shù)研究，尤其是特高壓輸電線路運(yùn)維技術(shù)、帶電作業(yè)研究，目前主要負(fù)責(zé)500kV及以上輸電線路運(yùn)檢管理工作。

何義良（1983—），男，高級技師，工程師，主要從事高壓輸電線路運(yùn)行檢修、帶電作業(yè)。