【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力故障检测，具体涉及一种基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法、装置及设备。
技术介绍
1、特高压输电线路及变电站的接地网设计、规范安装和维护检测是确保线路及系统安全运行的基础，接地性能长久以来受到电网设计和生产运行部门的重视。随着特高压输电线路的建设以及城市电网改造的大规模进行，电力系统对接地装置的敷设、运维方面的要求越来越严格。接地网在运行过程中，接地网设计与实际安全运行的矛盾是接地网所面临安全问题的关键所在，由于多方面的接地网安全问题威胁的存在，因而，探求有效的电力接地网检测方式成为了实现电网安全运行的必要手段。
2、接地网的施工中，拉棒的设计至关重要。由于在施工过程中不精细、测试过程中不准确等原因，给输电线路及变电站的安全稳定运行造成大的隐患。在接地网施工中往往会出现不符合设计的现象，如接地体拉棒的尺寸偏小、整体布设不符合原定设计、焊点不准确、焊接不良及漏焊等，会使接地网的电气连接性能变坏。此外，拉棒通常在土壤中运行，运行环境恶劣，易接触潮湿、有害气体及土壤酸性等环境，造成接地网腐蚀，引起接地导体或引线生锈、变形、甚至断裂，从而破坏原有设计结构，导致性能变差，使人身和设备的安全受到严重威胁。因此，准确检测输电线路及变电站接地网中拉棒的实际物理状态与物理细节具有重要意义，定期的检测与维护是保障系统正常运行的关键。
3、由于接地网中的拉棒是不同于其它设备的独立埋设于地下的隐蔽装置，因此造成检测与维护的不便，无论在变电站还是输电线路接地网检测中均受隐蔽性与地表建筑物障碍的限制。同时，接地网
4、常用的接地网中拉棒无损检测(ndt)的评估方法主要有电网络分析法、电磁场分析法及电化学方法等，但这些方法或依赖于接地网设计施工图纸、定位精度低，或要求变电站停电，影响电力系统运行且存在盲目，工作量大、效率低，测量精度较低等问题明显。
技术实现思路
1、为了解决电力系统的接地网中拉棒无损检测方法存在的工作量大、效率低，测量精度较低等问题，本专利技术提供了一种基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法、装置及设备。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，包括以下步骤：
4、采集接地网目标回波信号；
5、利用匹配追踪mp和正交匹配追踪方法，提取接地网目标回波信号中的接地网散射回波波形特征，构成接地网回波信号指纹库；
6、根据接地网回波信号指纹库构建不同土壤环境、材质、埋深下的接地网a-scan特征波形库；
7、采用偏移成像方法，根据接地网a-scan特征波形库进行接地网二维成像，得到聚焦的b-scan图像；
8、根据聚焦后的b-scan图像构建接地网c-scan三维图像；
9、截取b-scan图像的水平剖面，根据水平剖面的结构对接地网中拉棒的故障点进行识别。
10、优选地，采用uwb脉冲雷达硬件系统集接地网目标回波信号，所述uwb脉冲雷达硬件系统包括一组收发天线、雷达模块及i/0模块。
11、优选地，所述采用uwb脉冲雷达硬件系统集接地网目标回波信号时，检测时间与电磁波速度之间的关系如下：
12、
13、其中，x为发射天线和接收天线距离，z为目标埋深，t为探地雷达gpr的双程旅行时间，v为电磁波在土壤中传播速度。
14、优选地，在提取接地网目标回波信号中的接地网散射回波波形特征之前，还包括通过增益联合-rpca方法去除接地网目标回波信号中的背景噪声。
15、优选地，在去除接地网目标回波信号中的背景噪声后，还包括采用分辨率增强方法对去除噪声的接地网目标回波信号进行数据增强。
16、优选地，所述利用匹配追踪mp和正交匹配追踪方法，提取接地网目标回波信号中的接地网散射回波波形特征，构成接地网回波信号指纹库具体为：基于信号子空间提取特征波形，利用匹配追踪mp和正交匹配追踪方法，提取接地网散射回波波形特征，集成接地网回波信号指纹库。
17、优选地，所述采用偏移成像方法，根据接地网a-scan特征波形库进行接地网二维成像，得到聚焦的b-scan图像，具体包括以下步骤：
18、设e(x,z,t)是探地雷达gpr的天线接收到的回波信号，使用标量亥姆赫兹波动方程描述：
19、
20、其中x表示天线水平移动的距离，z表示地下深度，t表示天线接收到回波信号的时间，v为电磁波在土壤中传播的速度；
21、在探地雷达的偏移成像的过程为剖面e(x,z＝0,t)延拓到偏移剖面e(x,z,t＝0)，具体涉及返回信号的几何重新定位，完成偏移重聚焦成像；
22、
23、即用记录剖面e(x,z＝0,t)的傅里叶变换e(kx,z＝0,ω)求出偏移剖面e(x,z,t＝0)的傅里叶变换a(kx,kz)，逆变换得到偏移剖面e(x,z,t＝0)；
24、探地雷达电磁波在地下媒质中的传播时间为双程时间，电磁波传播速度采用实际传播速度v的一半；于是，kx，kz，ω关系表示为：
25、
26、其中v在均匀介质中为常数；
27、在频率波数域内，深度z处的波场外推表示为：
28、
29、
30、则偏移剖面e(x,z,t＝0)为：
31、
32、得到由空间的记录剖面得到目标空间的偏移重聚焦剖面，完成回波图像信号的偏移成像。
33、优选地，所述回波图像信号完成偏移成像之后图像的熵定义为：
34、
35、其中，s表示采样点数，t表示采样道数；
36、当估计得到预设的土壤介质的电磁波传播速度，利用f-k偏移成像算法得到拉线棒剖面图。
37、本专利技术还提供了一种基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测装置，包括：
38、信号采集模块，用于采集接地网目标回波信号；
39、信号提取模块，用于利用匹配追踪mp和正交匹配追踪方法，提取接地网目标回波信号中的接地网散射回波波形特征，构成接地网回波信号指纹库；
40、波形构建模块，用于根据接地网回波信号指纹库构建不同土壤环境、材质、埋深下的接地网a-scan特征波形库
41、b-scan图像构建模块，用于采用偏移成像方法，根据接地网a-scan特征波形库进行接地网二维成像，得到聚焦的b-scan图像；
42、c-scan三维图像构建模块，用于根据聚焦后的b-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，采用UWB脉冲雷达硬件系统集接地网目标回波信号，所述UWB脉冲雷达硬件系统包括一组收发天线、雷达模块及I/0模块。
3.根据权利要求2所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，所述采用UWB脉冲雷达硬件系统集接地网目标回波信号时，检测时间与电磁波速度之间的关系如下：
4.根据权利要求1所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，在提取接地网目标回波信号中的接地网散射回波波形特征之前，还包括通过增益联合-RPCA方法去除接地网目标回波信号中的背景噪声。
5.根据权利要求3所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，在去除接地网目标回波信号中的背景噪声后，还包括采用分辨率增强方法对去除噪声的接地网目标回波信号进行数据增强。
6.根据权利要求1所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，所述利用匹配追踪MP和正交匹配追踪方法，提取接
7.根据权利要求3所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，所述采用偏移成像方法，根据接地网A-SCAN特征波形库进行接地网二维成像，得到聚焦的B-SCAN图像，具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，所述回波图像信号完成偏移成像之后图像的熵定义为：
9.一种基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测装置，其特征在于，包括：
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，采用uwb脉冲雷达硬件系统集接地网目标回波信号，所述uwb脉冲雷达硬件系统包括一组收发天线、雷达模块及i/0模块。
3.根据权利要求2所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，所述采用uwb脉冲雷达硬件系统集接地网目标回波信号时，检测时间与电磁波速度之间的关系如下：
4.根据权利要求1所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，在提取接地网目标回波信号中的接地网散射回波波形特征之前，还包括通过增益联合-rpca方法去除接地网目标回波信号中的背景噪声。
5.根据权利要求3所述的基于雷达信号的无开挖拉棒腐蚀检测方法，其特征在于，在去除接地网目标回波信号中的背景噪声后，还包括采用分辨率增强方法对去除噪声的接地网目标回波信号进行数据增强。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：周春晓，夏立伟，胡洪炜，尹洪，吴启进，张楚谦，付子峰，吴嘉琪，周炜，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。