论文总字数：15675字

摘 要

国产大吨位瓷绝缘子受产品自身技术水平、制造工艺、运输安装和环境等多方面因素影响，新投运及挂网运行420KN及以上大吨位瓷绝缘子零值问题日渐频繁，劣化率连年升高，形势十分严峻。本课题基于太赫兹成像技术，从治标治本角度出发，为确保特高压工程长期安全运行，实现监测大吨位瓷绝缘子，提出了新的解决思路。这种基于太赫兹波的对大吨位瓷绝缘子进行缺陷监测的方式，主要的通过太赫兹传感器向陶瓷件辐射太赫兹波，同时对回波进行检测，当陶瓷件内部产生微裂纹时，回波的强度会发生变化，从而被传感器检测到。本课题通过对实验室样品进行试验，分析裂纹分布成像情况，证明了太赫兹方法是检测大吨位瓷绝缘子内部缺陷的有效方法。

关键词：太赫兹；绝缘子；层析成像；三维重建；CT图像的形成与重构

Abstract

Affected by the product"s own technical level, manufacturing process, transportation, installation, environment and other factors, the zero-value problem of domestic large-tonnage porcelain insulators of 420kN or above is becoming more and more frequent in new operation and network operation, and the deterioration rate is increasing year by year. The situation is very serious.Based on the terahertz imaging technology and from the perspective of treating the symptoms and solving the root causes, this topic puts forward a new solution to ensure the long-term safe operation of the UHV project and realize the monitoring of large tonnage porcelain insulators.This method based on terahertz wave for defect monitoring of large tonnage porcelain insulators mainly radiates terahertz wave to ceramic parts through terahertz sensor, and detects echo at the same time. When microcracks occur inside ceramic parts, the intensity of echo will change, which will be detected by the sensor.In this paper, the THz method is proved to be an effective method to detect the internal defects of large tonnage porcelain insulators by testing the laboratory samples and analyzing the image of crack distribution.

Keywords: Terahertz ,Insulator ,Tomographic imaging ,3D reconstruction ,Formation and reconstruction of CT images

目录

摘 要

Abstract

第一章 引言

1.1课题的研究背景与目的

1.2 课题依托的太赫兹技术简介

1.2.1 太赫兹波

1.2.2 层析成像

1.2.3 三维重建

1.2.4国内外研究现状及发展趋势

1.3 绝缘子劣化检测

1.3.1 绝缘子劣化原因

1.3.2 劣化绝缘子检测方法

1.4 基于太赫兹技术的绝缘子监测可行性分析

1.4.1课题研究内容

1.4.2 课题实验可行性分析

1.5 本章小结

第二章 基于太赫兹技术的绝缘子检测试验方案

2.1 样品制备

2.2 太赫兹实验台搭建

2.3 测试平台介绍

2.3.1 硬件平台-计算机

2.3.2 软件平台-MATLAB

2.4 实验方案及过程

2.4.1 实验方案

2.4.2 实验过程

2.5 本章小结

第三章 数据处理，重构与分析

3.1 CT图像的形成

3.2 CT图像的重构方法

3.2.1 傅里叶逆变换法

3.2.2 直接反投影法

3.2.3 滤波反投影法

3.3 实验结果分析

3.3.1 重构方法比较与分析

3.3.2 误差分析

3.3.3 实验改进设想

结论

致谢

参考文献

第一章 引言

1.1课题的研究背景与目的

十四五期间，新基建特高压输电工程项目不断扩容，未来五年国内将有一大批特高压输变电工程相继开工建设。国内大吨位瓷绝缘子使用量已突破1000万片，需求量非常旺盛。但特高压电网对大吨位瓷绝缘子的可靠性要求极高，要求投运后3年内其年均劣化率不得大于十万分之五，使用寿命不低于40年。

但实际情况是，新投入运行的国产大吨位瓷绝缘子在早期运行中劣化可能性较高，随后稳定运行，但进入老化阶段劣化可能性又大大升高。故在我们国家电气行业，大吨位瓷绝缘子应用虽广泛，但其年平均劣化率却远远高于发达国家。现阶段受产品自身技术水平、制造工艺、运输安装和环境等多方面因素影响，新投运及挂网运行420KN及以上大吨位瓷绝缘子零值问题日趋严重，劣化率连年升高，形势十分严峻。

面对特高压零值率上升问题，近年来电网公司着重加强了特高压大吨位瓷绝缘子巡检力度，开展了一系列零值检测方法的研究应用，如无人机带电红外检测、停电塔上人工测零，取得一定效果，但一方面受环境因素干扰误判率高，上塔作业也加大了电力人员安全风险，另一方面是仍未从根本上解决电网公司面临的特高压工程用大吨位瓷绝缘子劣化概率过高的问题。

故本课题基于太赫兹成像技术，从治标治本角度出发，实现监测大吨位瓷绝缘子，为确保特高压工程长期安全运行提出了新的解决思路。

1.2 课题依托的太赫兹技术简介

1.2.1 太赫兹波

频率范畴在0.1THz到10THz之间的电磁波称为太赫兹电磁波,对应波长在0.03 mm到3 mm之间。从频率上看,该频段位于毫米波和红外线之间,属于远红外波段；从能量上看,位于电子与光子之间,是宏观电子学向微观光子学的过渡区域[^[1]]。如图1.1所示：

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