CN101598692A

CN101598692A - 一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法、系统及装置

Info

Publication number: CN101598692A
Application number: CNA2008100284953A
Authority: CN
Inventors: 邱雪; 陈锡阳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2009-12-09

Abstract

本发明涉及一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法、系统及装置，现场积污测量装置利用模拟伞裙表面的电导电极在湿润状态时自动测量污秽物电导率，数据通过GPRS传输到中心服务器，进行污秽度测算，转换为等值盐密，可即时测量每场降雨前后外绝缘污秽物积累量，并根据积污速率对测量地点外绝缘表面污秽物积累量进行预测，对设备污闪风险进行预警。

Description

一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法、系统及装置

所属技术领域

本发明涉及输变电技术领域的测量方法，具体涉及一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法、系统及装置。

背景技术

由于各地区污染源分布差异很大，空气中含有盐份、灰尘等污秽物的成分和含量差别也很大。影响污秽物在输变电设备外绝缘上积累的因素很多，其中包括空气中污秽物成分和含量、旱季积污时间、外绝缘的形状、雨水冲洗、风力、电场强度等。根据统计，污闪事故已占到了整个电力系统事故的第二位，仅次于雷害事故，而污闪事故的损失却是雷害事故的十倍。污闪事故涉及面广，停电时间长，经济损失大，是电力安全发供电的一大威胁。准确测量输变电设备所在区域的积污度对设计外绝缘爬距、指导运行清扫具有重要意义。

与污闪放电最大相关的因素是绝缘子污层电导率。国内外一般采用国际大电网会议和国际电工委员会推荐的绝缘子表面污秽物测量方法：绝缘子污层电导率测量、绝缘子局部表面电导率测量、泄漏电流测量和绝缘子表面等值附盐密度测量。

我国现行标准规定，采用人工方法进行等值附盐密度的测量。人工采样测量方法通过现场采用进行等效盐密、灰密测量，存在工作量大，人为误差大等缺点。

如何方便准确地测量绝缘子污层电导率，现有技术对此进行了一些研究。日本NGK公司设计了一套自动化装置在现场自动用水冲洗绝缘子上的污秽物并进行盐密测量，但由于设备过于复杂庞大，造价高，难以推广。一种技术方案提出利用带水的电极探头对现场运行的绝缘子局部表面导电率进行测量，该方法存在需要人工现场高空作业测量，工作量大，对运行设备测量需要停电等缺点。

现有技术中的绝缘子表面泄露电流在线监测装置作为对污闪进行预警的监测装置，只有在绝缘子表面发生放电的情况下，泄漏电流达到毫安级时才能有效检测泄漏电流的变化，在一般积污不太严重的状态下，泄漏电流太小，不能有效反映与积污的关系，因而，难以有效应用于污区等级分布测定；同时，由于未能在绝缘子发生放电前提前进行污闪预警，运行部门没有足够的时间安排清扫处理。现有技术中一种基于光反射原理的输电线路盐密在线监测装置也应用于污秽在线测量，但由于光通量与温度、湿度、盐密、尘埃比率之间存在密切的关系，不利于准确提取光通量与盐密的对应关系。对于不同成分的污秽物，其电导率与光通量之间的对应关系存在较大差别，在不确定污秽物成分的情况下，其实是无法通过光通量来断定污秽物的导电率的。而且，积污表面与真实绝缘子表面形状差别太大，不能代表绝缘子的真实积污情况。光通量变化与积污量并不是线性相关，在积污较轻时，相关性较高，但随着积污加重，光通量变化趋于饱和，难以进一步反映积污量在厚度上的继续加重，而严重积污区恰恰是防污闪的关键区域。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足，提供一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法、系统及装置，实现：1、模拟输变电设备外绝缘的表面构造，自动测量与污闪最密切相关的电导率来表征现场外绝缘表面污秽物积累程度；2、自动测量每场降雨冲洗前后外绝缘污秽物剩余量及变化量，根据积污速率对测量地点外绝缘表面污秽物积累量进行预测，对设备污闪风险进行预警。

本发明的目的是这样实现的：一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法，包括如下次序步骤：

a.至少一对电导电极覆盖在模拟绝缘子伞裙表面构成积污测量装置，测定表面积污量与电导率在湿润状态的对应关系；

b.把上述装置安放在选定的测量地点，接受自然积污，并以设定频度依次在t时刻给电导电极加上电压u，测量电流值l；

c.当伞裙表面受雨水或浓雾作用处于湿润状态时，可测得电流l大于干燥时最大电流l_g，依次记录各时刻t测得的电流l；

d.选定在第n次湿润状态t_an至t_bn初始阶段的最大电流l_an，计算电导率g_an，根据步骤a测定的积污量与电导率的对应关系，求得积污量s_an表示湿润状态前积污量；

e.选定在第n次湿润状态t_an至t_bn末尾阶段的最大电流l_bn，计算电导率g_bn，根据步骤a测定的积污量与电导率的对应关系，求得积污量s_bn表示湿润状态后积污量；

f.以算式w_n＝(s_an-s_bn-1)/(t_an-t_bn-1)计算第n次湿润状态前的积污速率w_n，并可进一步求其平均值w；

g.第n次湿润状态后经历干旱天气时间t时刻的积污量s＝s_bn+wt。

上述的步骤a可以包括测定在湿润状态表面积污量与电流的对应关系。

上述的步骤b可以进一步包括根据天气状态或测量电流值调整频度的步骤。

上述的步骤c可以进一步包括把测量数据用gprs或短信通信方式传输到中心服务器进行记录的步骤。

上述的步骤g可以进一步包括利用算式s＝s_bn+wt进行污闪预警的步骤。

一种输变电设备外绝缘污秽度测算系统，包括置于现场的积污测量装置采集测量数据，通过通信网络传输到中心服务器，其积污测量装置根据上述的一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法进行数据采集，并传输到中心服务器进行计算。

一种积污测量装置，包括电源模块、单片机模块、远程无线数据传输模块，其特征在于还包括：至少一模拟绝缘子伞裙，表面覆盖至少一对电导电极，一电压发生电路，在单片机模块控制下，以设定频度给电导电极加上电压，一电流测量及数模转换电路，测量在电导电极加上电压时，流过电导电极的电流值，以及转换成可经远程无线数据传输模块传输到中心服务器的数字量。

上述的模拟绝缘子伞裙由固体绝缘材料构成模拟绝缘子形状的上下表面，分别在上下表面覆盖至少一对电导电极，与伞裙构成整体表面。

上述的给电导电极加上的电压是恒定幅值和频率的交流电压，幅值为3～8伏特，频率为100～1000赫兹。

上述的一种积污测量装置，其特征在于所述的经远程无线数据传输模块传输到中心服务器的信号除至少包括测量仪编号、电极编号、电流幅值和测量日期时间外，还可以进一步包括温度和湿度。

本发明与现有技术相比具有如下优点：1、利用模拟绝缘子伞裙表面形状自然积污和直接自动测量表面电导率，对积污程度的衡量更具相关性，更直接；2、可以排除降雨冲洗因素干扰，测量出积污速率，直接对测量区域的污源因素进行评级；3、能测量降雨冲洗后的剩余污秽，并对实时状态和未来进行污秽预测分析，提前发出污闪风险预警；4、受干扰因素少，对轻污区和重污区都可以准确测量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1表示本发明的一种积污测量装置构造示意图。

图2表示本发明的电导电极示意图。

图3表示本发明一种积污测量装置电路示意图。

图4表示本发明一种输变电设备外绝缘污秽度测算系统示意图。

图5表示本发明一种积污测量装置量程测定流程图。

图6表示本发明应用一种积污测量装置进行污秽测算流程图。

具体实施方式

图1表示本发明一种积污测量装置构造示意图，在本实施例中，积污测量装置由上箱体1、模拟绝缘子伞群2和下箱体3三部分组成，三者间距参考标准悬垂绝缘子串中绝缘子的间距，约150mm，三者直径参考标准绝缘子型号的直径，约280mm。在下箱体3底部有一连接螺栓4，用于安装固定，可安装在输电线路的铁塔上。

模拟绝缘子伞裙2具有玻璃绝缘子的伞裙构造，表面覆盖有电导电极7。电导电极7的形状如图2所示，上表面一对电导电极由电极10和电极11组成，下表面一对电导电极由电极12和电极13组成，间隙为1～3mm，图示电导电极的形状只是其中一种，并不限定其它形状作为本发明电导电极的设计形状和数量。在自然积污条件下，空气中的污秽物，包括灰尘与盐分，会积累在模拟绝缘子伞裙的表面。

上箱体1的上表面与水平面成一20°左右倾角，安装有太阳能电池9，上箱体1上可以安装有传感器8，可以包括温度传感器和湿度传感器。下箱体3顶部具有模拟绝缘子伞群2上表面的圆弧形结构。下箱体3内部包括充电池5和电路模块6。

图3表示本发明一种积污测量装置电路示意图。电源模块16包括太阳能电池9和充电池5，在晴天太阳能电池9产生电能，储存在充电池5中，给单片机模块14和远程无线数据传输模块15提供电力。单片机模块14以设定的频度产生一固定电压为5伏特、频率为500赫兹的交流电加在电导电极7上。设定的频度可以是固定的，也可以是变化的，一种参考的频度是每隔20分钟产生1秒钟，依次对各电导电极施加电压，并同时测定通过电导电极的电流。在晴天，电导电极间的污秽物是干燥的，其电导率极小，测得的电流极小。当遇到下雨或浓雾时，电导电极间的污秽物被湿润，电导率急剧增大，当测得的电流大于干燥时的电流值时，该电流值经转换为数字量处理后经远程无线数据传输模块15传输采集。传感器8测量的温度和湿度数据也经远程无线数据传输模块15传输采集。温度数据可用于校正温度对电导测量的偏差，湿度数据可用于校验电导率数据是否正确。

图4表示本发明一种输变电设备外绝缘污秽度测算系统示意图，积污测量装置21、积污测量装置22及积污测量装置23分别置于不同区域现场。积污测量装置的数量随测量区域大小布置，数量可以是一个，也可以是多个。各积污测量装置分别采集测量数据，并通过通信网络31以GPRS模式或短信模式传输到中心服务器41进行污秽度测算。

图5表示本发明一种积污测量装置量程测定流程图。步骤101：至少从相同型号构造的积污测量装置中选取一台，和至少一只标准绝缘子，一般选用玻璃或瓷质绝缘子，以人工或自然积污的方式等同作用于两者。步骤102：在干燥状态测量积污测量装置的各电导电极间隙的电导率。步骤103：给积污测量装置的模拟绝缘子伞裙喷上水，造成电导电极处于部分湿润状态，测量积污测量装置的各电导电极间隙的电导率。步骤104：给积污测量装置的模拟绝缘子伞裙喷上水，造成电导电极处于充分湿润状态，测量积污测量装置的各电导电极间隙的电导率。步骤105：与步骤104同时，测量标准绝缘子的等值盐密和灰密，与步骤104的结果配对记录。步骤106：判断积污是否已经达到最严重级别。步骤107：给积污测量装置和标准绝缘子等同增加积污量，然后重复步骤102～105。步骤108：编制各等级积污量以电导率、电导电极电流的关系表。步骤109：完成积污测量装置量程的测定，相同型号构造的积污测量装置可以应用于现场进行污秽测量。

图6表示本发明应用一种积污测量装置进行污秽测算流程图。步骤201：按区域选定地点安装积污测量装置接受自然积污。步骤202：各积污测量装置以设定频度依次给电导电极加上电压u，测量电流值。步骤203：各积污测量装置把有效测量数据经通信网络传输到中心服务器收集、处理。步骤204：计算各次湿润状态前后各测量点的积污量。步骤205：以算式w_n＝(s_an-s_bn-1)/(t_an-t_bn-1)计算第n次湿润状态前的积污速率w_n，并可进一步求其平均值w，求得各测量点的积污速率。步骤206：预测各点的积污量，其中第n次湿润状态后经历干旱天气时间t时刻的积污量s＝s_bn+wt。步骤207：以预测各点积污量对比该点代表区域的输变电设备外绝缘防污闪水平，对污闪风险提出预警。

Claims

1、一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法，其特征在于包括如下次序步骤：

2、根据权利要求1所述的一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法，其特征在于所述的步骤a可以包括测定在湿润状态表面积污量与电流的对应关系。

3、根据权利要求1所述的一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法，其特征在于所述的步骤b可以进一步包括根据天气状态或测量电流值调整频度的步骤。

4、根据权利要求1所述的一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法，其特征在于所述的步骤c可以进一步包括把测量数据用gprs或短信通信方式传输到中心服务器进行记录的步骤。

5、根据权利要求1所述的一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法，其特征在于所述的步骤g可以进一步包括利用算式s＝s_bn+wt进行污闪预警的步骤。

6、一种输变电设备外绝缘污秽度测算系统，包括置于现场的积污测量装置采集测量数据，通过通信网络传输到中心服务器，其特征在于所述的积污测量装置根据权利要求1所述的一种输变电设备外绝缘污秽度测算方法进行数据采集，并传输到中心服务器进行计算。

7、一种积污测量装置，包括电源模块、单片机模块、远程无线数据传输模块，其特征在于还包括：

至少一模拟绝缘子伞裙，表面覆盖至少一对电导电极，

一电压发生电路，在单片机模块控制下，以设定频度给电导电极加上电压，

一电流测量及数模转换电路，测量在电导电极加上电压时，流过电导电极的电流值，以及转换成可经远程无线数据传输模块传输到中心服务器的数字量。

8、根据权利要求7所述的一种积污测量装置，其特征在于所述的模拟绝缘子伞裙由固体绝缘材料构成模拟绝缘子形状的上下表面，分别在上下表面覆盖至少一对电导电极，与伞裙构成整体表面。

9、根据权利要求7所述的一种积污测量装置，其特征在于所述的给电导电极加上的电压是恒定幅值和频率的交流电压，幅值为3～8伏特，频率为100～1000赫兹。

10、根据权利要求7所述的一种积污测量装置，其特征在于所述的经远程无线数据传输模块传输到中心服务器的信号除至少包括测量仪编号、电极编号、电流幅值和测量日期时间外，还可以进一步包括温度和湿度。