CN101661076A - 绝缘子污秽度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种绝缘子污秽度检测方法，其特征在于按下列步骤进行：1.获取紫外放电脉冲数x₁ ⁰，获取温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰，获取气象条件；2.确定各参数归一化后的值；3.确定各指标因素的常权值；4.获得各指标因素的变权值：5.生成放电脉冲和运行年限的隶属度函数表，温度值、湿度值和气象条件的隶属度函数表：6.生成固有因素和环境因素下指标层的单因素评判矩阵A和矩阵B：7.获得固有因素的评价矩阵S：8.获得环境因素的评价矩阵Z；9.获得绝缘子的状态评价v。其显著效果是：替代工作人员登杆检查的传统方法，实现无间断的实时检测。有效地对绝缘子当前运行状况做出准确可靠的等级分析，便于工作人员能合理地对绝缘子进行监控和更换。

Description

绝缘子污秽度检测方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘子污秽检测技术领域，特别是一种基于紫外传感器技术的绝缘子污秽度检测方法。

背景技术

架空输电线路在运行过程中，空气中的尘土、盐碱、工业烟尘等各种微粒或鸟粪都会堆积在绝缘子外表面形成污秽层。近年来，我国工农业生产迅速发展，大气污染加剧，输电线路污闪问题日趋严重。据统计，在电力系统总事故数中，污闪事故次数仅次于雷害，位居第二，而污闪事故所造成的损失却是雷击事故的10倍。全国六大电网几乎都发生过大面积污闪，造成了很大的经济损失。特别是2003年8月发生的美国、加拿大停电事件，又为中国电网安全敲响了警钟。

目前，国内外高压绝缘子放电检测的方法主要分为非接触式检测和接触式检测。非接触式检测如超声波检测法，其原理为当绝缘子存在裂隙、分层等缺陷时，超声波会在裂隙处发生折射、反射和模式变换。通过对接收到的超声波进行处理可检测出劣质绝缘子。此方法可准确检测出开裂绝缘子。但是，对于未开裂的劣质绝缘子检测无效，并且不能用于在线监测。接触式检测如泄漏电流法，其原理是当绝缘子表面积累了污秽物或绝缘子串中存在不良绝缘子时，泄漏电流将增大，通过测量泄漏电流的变化可以反应绝缘子状态。但泄漏电流的测量过程存在着大量干扰，而且泄漏电流的大小易受环境因素、屏蔽措施以及绝缘子种类等因素的影响。此外，通过紫外成像设备直接检测绝缘子异常温升之前的放电过程也可以判断绝缘子的内部故障，但是紫外成像设备价格高昂而且难以实现在线监测，所以迄今没有被广泛地应用。

现有技术的缺点是：没有一种绝缘子污秽检测方法能结合绝缘子的固有因素和环境因素，无法有效地对绝缘子当前运行状况做出准确可靠的绝缘等级分析，无法指导工作人员合理地对绝缘子进行监控和更换。

发明内容

本发明的目的是提供一种绝缘子污秽度检测方法，能结合绝缘子的固有因素和环境因素，有效地对绝缘子当前运行状况做出准确可靠的绝缘等级分析，便于工作人员能合理地对绝缘子进行监控和更换。

为达到上述目的，本发明表述一种绝缘子污秽度检测方法，其特征在于按下列步骤进行：

步骤一：在塔架上安装紫外传感系统、温湿度传感器和照像机，紫外传感系统在单位时间内获取绝缘子表面紫外放电脉冲数x₁ ⁰，温湿度传感器获取绝缘子附近的温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰，照像机获取现场绝缘子图片；

步骤二：对紫外放电脉冲数x₁ ⁰，运行年限x₂ ⁰，温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰进行归一化处理，确定归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂、归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅是根据现场绝缘子图片信息，采用专家评分方法获得，评分区间为[0，1]，分值越大，指标性能越优，所述专家评分方法为现有成熟技术；

步骤三：建立绝缘子评估因素两层模型，第一层为项目层，该项目层设置有固有因素和环境因素，第二层为指标层，指标层设置有紫外放电脉冲数指标、运行年限指标、温度值指标、湿度值指标和气象条件指标，其中紫外放电脉冲数指标和运行年限指标隶属于固有因素，温度值指标、湿度值指标和气象条件指标隶属于环境因素，并确定各指标因素的常权值如下：

固有因素常权值n₁＝0.8333；

环境因素常权值n₂＝0.1667；

紫外放电脉冲常权值m₁＝0.8；

运行年限常权值m₂＝0.2；

温度常权值m₃＝0.122；

湿度常权值m₄＝0.5584；

气象条件常权值m₅＝0.3196；

步骤四：通过所述归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂、归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅，以及各指标因素的常权值获得指标层各因素的变权值：

紫外放电脉冲数变权值w₁：

$w_1=\frac{m_1{x}_1^{-0.8}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

运行年限变权值w₂：

$w_2=\frac{m_2{x}_2^{-0.8}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

温度值变权值w₃：

$w_3=\frac{m_3{x}_3^{-0.5}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

湿度值变权值w₄：

$w_4=\frac{m_4{x}_4^{-0.5}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

气象条件变权值w₅：

$w_5=\frac{m_5{x}_5^{-0.5}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

步骤五：生成所述归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂、归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅的隶属度函数表；

归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂的隶属度函数表：

归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅的隶属度函数表：

步骤六：生成固有因素下指标层的单因素评判矩阵A和环境因素下指标层的单因素评判矩阵B：

$A=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}& a_{14}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}& a_{24}\end{array}\right]$

矩阵A中各元素的含义如下：

a₁₁表示放电脉冲属于等级I的程度；

a₁₂表示放电脉冲属于等级II的程度；

a₁₃表示放电脉冲属于等级III的程度；

a₁₄表示放电脉冲属于等级IV的程度；

a₂₁表示运行年限属于等级I的程度；

a₂₂表示运行年限属于等级II的程度；

a₂₃表示运行年限属于等级III的程度；

a₂₄表示运行年限属于等级IV的程度；

$B=\left[\begin{array}{cccc}{b}_{11}& b_{12}& b_{13}& b_{14}\\ b_{21}& b_{22}& b_{23}& b_{24}\\ b_{31}& b_{32}& b_{33}& b_{34}\end{array}\right]$

矩阵B中各元素的含义如下：

b₁₁表示温度属于等级I的程度；

b₁₂表示温度属于等级II的程度；

b₁₃表示温度属于等级III的程度；

b₁₄表示温度属于等级IV的程度；

b₂₁表示湿度属于等级I的程度；

b₂₂表示湿度属于等级II的程度；

b₂₃表示湿度属于等级III的程度；

b₂₄表示湿度属于等级IV的程度；

b₃₁表示气象条件属于等级I的程度；

b₃₂表示气象条件属于等级II的程度；

b₃₃表示气象条件属于等级III的程度；

b₃₄表示气象条件属于等级IV的程度；

步骤七：利用所述固有因素下指标层的单因素评判矩阵A和放电脉冲变权值w₁以及运行年限变权值w₂，获得固有因素的评价矩阵S：

s₁、s₂、s₃、s₄分别表示固有因素属于等级I、II、III、IV的程度；

步骤八：利用所述环境因素下指标层的单因素评判矩阵B和温度变权值w₃、湿度变权值w₄以及气象条件变权值w₅，获得环境因素的评价矩阵Z；

z₁、z₂、z₃、z₄分别表示环境因素属于等级I、II、III、IV的程度；

通过固有因素和环境因素的权系数矩阵[n₁ n₂]和矩阵[S；Z]，获得绝缘子整体状态的评价矩阵；

v₁、v₂、v₃、v₄分别表示绝缘子整体状态属于等级I、II、III、IV的程度；

步骤九：获得绝缘子的状态评价v：

$v=\frac{1\×v_1+2\×v_2+3\×v_3+4\×v_4}{v_1+v_2+v_3+v_4}$

状态评价v和绝缘子状态等级的对应关系如v和绝缘子状态等级对应表所示：

v和绝缘子状态等级对应表

v	绝缘子状态等级
		0＜v≤1	I
1＜v≤2	II
		2＜v≤3	III
3＜v ≤4	IV

绝缘子各状态等级表示的含义如下：

等级I表示绝缘子绝缘性能良好，工作性能稳定，发生污闪的可能性极低；

等级II表示绝缘子表面积累了少量的污秽，工作性能基本稳定，发生污闪的可能性低；

等级III表示绝缘子的污秽较重，绝缘性能降低，发生污闪的可能性较之以前阶段有所增加，但绝缘子整体工作性能仍能够满足电力系统的要求，不需要对其进行更换；

等级IV表示绝缘子整体工作性能欠佳，在实际运行中需要对其密切关注，发生的污闪的可能性很高，可以考虑对绝缘子进行更换以满足电力系统的运行要求。

在步骤一中，所述紫外传感系统获取一小时内的绝缘子紫外放电脉冲数x₁ ⁰，紫外放电脉冲数x₁ ⁰大于预设值时，启动所述照像机获取现场绝缘子图片。

在步骤一中，所述温湿度传感器每隔1小时获取一次所述温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰；所述紫外传感系统获取绝缘子表面紫外放电脉冲数x₁ ⁰，并传送给中央处理器；所述温湿度传感器获取温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰，并传送给中央处理器；所述照像机获取现场绝缘子图片，并传送给中央处理器。

所述中央处理器传送所述紫外放电脉冲数x₁ ⁰、温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰、现场绝缘子图片给短消息发送模块、由短消息发送模块无线传送所述紫外放电脉冲数x₁ ⁰、温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰、现场绝缘子图片给短消息接收模块，短消息接收模块再传送所述紫外放电脉冲数x₁ ⁰、温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰给远程主机。

在步骤一中，还在塔架上安装太阳能电源模块，该太阳能电源模块为所述紫外传感系统、温湿度传感器、照像机和短消息发送模块供电。

所述紫外传感系统由传感器驱动电路、紫外传感器和光耦电路组成，其中传感器驱动电路获取所述太阳能电源模块提供的直流低压电，将该直流低压电逆变为高压交流电后，再整流为高压直流电，为所述紫外传感器提供该高压直流电，所述紫外传感器输出的原始紫外放电脉冲经光耦电路隔离后，再发送给所述中央处理器。

所述太阳能电源模块设置有太阳能板和太阳能控制器其中太阳能控制器控制太阳能板向所述蓄电池供电，蓄电池的输出端经第一直流电压转换电路发送直流低压电给所述紫外传感系统和照像机；

所述第一直流电压转换电路还连接有第二直流电压转换电路，该第二直流电压转换电路为所述温湿度传感器和中央处理器供电。

本发明的显著效果是：一种成本较低的非接触式在线检测绝缘子的方法，通过在线检测能够实时掌握线路绝缘子的污秽状况。在不停电的情况下，对绝缘子的各项参数进行测试，结合绝缘子的固有因素和环境因素，有效地对绝缘子当前运行状况做出准确可靠的绝缘等级分析，便于工作人员能合理地对绝缘子进行监控和更换。本发明可替代工作人员登杆检查的传统方法，实现无间断的实时检测，使监控人员可以实时掌握绝缘子的污秽状况。对电力系统的安全、稳定运行有重要意义。

附图说明

图1为本发明的流程步骤图；

图2为本发明硬件检测设备在塔架上的安装示意图；

图3为本发明各设备的连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示：步骤一：在塔架上安装污紫外传感系统B、温湿度传感器1和照像机2，紫外传感系统B在单位时间内获取绝缘子表面紫外放电脉冲数x₁ ⁰，温湿度传感器1获取绝缘子附近的温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰，照像机2获取现场绝缘子图片；

步骤二：对紫外放电脉冲数x₁ ⁰，运行年限x₂ ⁰，温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰进行归一化处理，确定归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂、归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅是根据现场绝缘子图片信息，采用专家评分方法获得，评分区间为[0，1]，分值越大，指标性能越优；

工作在日盲区185nm-260nm的紫外传感系统B正对绝缘子中部，接收绝缘子放电时产生的紫外放电脉冲。紫外传感系统B可获取有效距离10m之内的污秽绝缘子紫外放电脉冲信号，检测仪的水平和垂直检测范围最大可达60度。

紫外传感系统B检测到放电现象后，在其输出端会产生一个高电平信号。该信号经过光电耦合电路B3隔离后，通过I/O口传送给中央处理器3，由中央处理器3统计采集到的紫外脉冲数。

当达到设定的发送数据时间时，中央处理器3通过I/O口控制温湿度传感器1采集现场的温度和湿度，并向短消息发送模块C1发出控制命令，将采集的紫外脉冲数和温度、湿度数据发送给远程主机4。

采集到的紫外脉冲数超过设定阈值时，中央处理器3将触发照像机2拍照，并通过短消息发送模块C1将图片发送给远程主机4。

太阳能板A1通过太阳能控制器A3向蓄电池A2充电，太阳能控制器A3用于稳定放电电流以及保证蓄电池A2不被过放电。蓄电池A2输出的电压经第一直流电压转换电路A4变换后向系统提供电源。此供电方式使所有设备都能在野外条件下使用。

紫外传感器驱动电路B1由逆变电路、整流电路以及RC滤波电路组成。第一直流电压转换电路A4的输出电压经逆变电路作用后，得到高压交流电。然后通过桥式整流电路对来自逆变电路的交流电压整流，并利用RC滤波电路滤波，得到紫外传感系统B需要的工作电压。

第一直流电压转换电路A4输出的电压，经第二直流电压转换电路A5变换后还为温湿度传感器1提供电源。中央处理器3的通用I/O口与温湿度传感器1的I²C总线接口相连。通过模拟I²C总线的工作时序，完成对现场温度、湿度数据的采集。

照像机2由第一直流电压转换电路A4供电，其数据端与中央处理器3的通用I/O口相连。单位时间内采集到的紫外脉冲数超过设定阈值时，中央处理器3驱动照像机2拍照，然后通过短消息发送模块C1将图片发送给远程主机。当短消息发送模块C1接收到拍照命令时，系统也可以自动拍照并发送图片。

短消息发送模块C1的电源由第一直流电压转换电路A4提供。电源和地之间连接大容量电容，保证发送短消息时通信模块能稳定工作。短消息发送模块C1的控制信号由中央处理器3的I/O口提供。

远程主机4利用基于模糊综合评判方法的绝缘子污秽评判模型，综合分析紫外脉冲数、温度、湿度、气象条件、绝缘子运行年限等数据，综合评价绝缘子的污秽状况，其步骤如下：

步骤二：对紫外放电脉冲数x₁ ⁰，运行年限x₂ ⁰，温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰进行归一化处理，得到归一化后的紫外放电脉冲数x₁，归一化后的运行年限x₂，归一化后的温度值x₃，归一化后的湿度值x₄。气象条件x₅采用专家评分方法获得，评分区间为[0，1]，分值越大，指标性能越优，该方法通过大量的实践经验，并在此基础上进行推理，从而得到气象条件的评价值。

步骤三：建立绝缘子评估因素两层模型，第一层为项目层，该项目层设置有固有因素和环境因素，第二层为指标层，指标层设置有紫外放电脉冲数指标、运行年限指标、温度值指标、湿度值指标和气象条件指标，其中紫外放电脉冲数指标和运行年限指标隶属于固有因素，温度值指标、湿度值指标和气象条件指标隶属于环境因素；并确定各指标因素的常权值如下：

固有因素常权值n₁＝0.8333；

环境因素常权值n₂＝0.1667；

紫外放电脉冲常权值m₁＝0.8；

运行年限常权值m₂＝0.2；

温度常权值m₃＝0.122；

湿度常权值m₄＝0.5584；

气象条件常权值m₅＝0.3196；

步骤四：通过所述归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂、归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅，以及各指标因素的常权值获得指标层各因素的变权值：

紫外放电脉冲数变权值w₁：

$w_1=\frac{m_1{x}_1^{-0.8}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

运行年限变权值w₂：

$w_2=\frac{m_2{x}_2^{-0.8}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

温度值变权值w₃：

$w_3=\frac{m_3{x}_3^{-0.5}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

湿度值变权值w₄：

$w_4=\frac{m_4{x}_4^{-0.5}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

气象条件变权值w₅：

$w_5=\frac{m_5{x}_5^{-0.5}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

步骤五：生成所述归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂、归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅的隶属度函数表；

归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂的隶属度函数表：

归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅的隶属度函数表：

步骤六：生成固有因素下指标层的单因素评判矩阵A和环境因素下指标层的单因素评判矩阵B：

$A=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}& a_{14}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}& a_{24}\end{array}\right]$

矩阵A中各元素的含义如下：

a₁₁表示放电脉冲属于等级I的程度；

a₁₂表示放电脉冲属于等级II的程度；

a₁₃表示放电脉冲属于等级III的程度；

a₁₄表示放电脉冲属于等级IV的程度；

a₂₁表示运行年限属于等级I的程度；

a₂₂表示运行年限属于等级II的程度；

a₂₃表示运行年限属于等级III的程度；

a₂₄表示运行年限属于等级IV的程度；

$B=\left[\begin{array}{cccc}{b}_{11}& b_{12}& b_{13}& b_{14}\\ b_{21}& b_{22}& b_{23}& b_{24}\\ b_{31}& b_{32}& b_{33}& b_{34}\end{array}\right]$

矩阵B中各元素的含义如下：

b₁₁表示温度属于等级I的程度；

b₁₂表示温度属于等级II的程度；

b₁₃表示温度属于等级III的程度；

b₁₄表示温度属于等级IV的程度；

b₂₁表示湿度属于等级I的程度；

b₂₂表示湿度属于等级II的程度；

b₂₃表示湿度属于等级III的程度；

b₂₄表示湿度属于等级IV的程度；

b₃₁表示气象条件属于等级I的程度；

b₃₂表示气象条件属于等级II的程度；

b₃₃表示气象条件属于等级III的程度；

b₃₄表示气象条件属于等级IV的程度；

步骤七：利用所述固有因素下指标层的单因素评判矩阵A和放电脉冲变权值w₁以及运行年限变权值w₂，获得固有因素的评价矩阵S：

s₁、s₂、s₃、s₄分别表示固有因素属于等级I、II、III、IV的程度；

步骤八：利用所述环境因素下指标层的单因素评判矩阵B和温度变权值w₃、湿度变权值w₄以及气象条件变权值w₅，获得环境因素的评价矩阵Z；

z₁、z₂、z₃、z₄分别表示环境因素属于等级I、II、III、IV的程度。

通过固有因素和环境因素的权系数矩阵[n₁ n₂]和矩阵[S；Z]，获得绝缘子整体状态的评价矩阵；

$V=\left[\begin{array}{cc}{n}_1& n_2\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ z_1& z_2& z_3& z_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{v}_1& v_2& v_3& v_4\end{array}\right];$

v₁、v₂、v₃、v₄分别表示绝缘子整体状态属于等级I、II、III、IV的程度；

步骤七和步骤八的顺序可以互换。

步骤九：获得绝缘子的状态评价v：

$v=\frac{1\×v_1+2\×v_2+3\×v_3+4\×v_4}{v_1+v_2+v_3+v_4}$

状态评价v和绝缘子状态等级的对应关系如v和绝缘子状态等级对应表所示：

v和绝缘子状态等级对应表

v	绝缘子状态等级
		0＜v≤1	I
1＜v≤2	II
		2＜v≤3	III
3＜v≤4	IV

绝缘子各状态等级表示的含义如下：

等级I表示绝缘子绝缘性能良好，工作性能稳定，发生污闪的可能性极低；

等级II表示绝缘子表面积累了少量的污秽，工作性能基本稳定，发生污闪的可能性低；

等级III表示绝缘子的污秽较重，绝缘性能降低，发生污闪的可能性较之以前阶段有所增加，但绝缘子整体工作性能仍能够满足电力系统的要求，不需要对其进行更换；

等级IV表示绝缘子整体工作性能欠佳，在实际运行中需要对其密切关注，发生的污闪的可能性很高，可以考虑对绝缘子进行更换以满足电力系统的运行要求。

在步骤一中，所述紫外传感系统B获取一小时内的绝缘子表面紫外放电脉冲数x₁ ⁰，紫外放电脉冲数x₁ ⁰大于预设值时，启动所述照像机2获取现场绝缘子图片。

在步骤一中，所述温湿度传感器1每隔1小时获取一次所述温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰。紫外传感系统B每获取一小时的绝缘子紫外放电脉冲数x₁ ⁰后，温湿度传感器1获取一次温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰。

如图3所示：在步骤一中，所述紫外传感系统B获取绝缘子表面紫外放电脉冲数x₁ ⁰，并传送给中央处理器3；所述温湿度传感器1获取温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰，并传送给中央处理器3；所述照像机2获取现场绝缘子图片，并传送给中央处理器3。

所述中央处理器3传送所述紫外放电脉冲数x₁ ⁰、温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰、现场绝缘子图片给短消息发送模块C1、由短消息发送模块C1无线传送所述紫外放电脉冲数x₁ ⁰、温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰、现场绝缘子图片给短消息接收模块C2，短消息接收模块C2再传送所述紫外放电脉冲数x₁ ⁰、温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰给远程主机4。

在步骤一中，还在塔架上安装太阳能电源模块A，该太阳能电源模块A为所述紫外传感系统B、温湿度传感器1、照像机2和短消息发送模块C1供电。

所述紫外传感系统B由传感器驱动电路B1、紫外传感器B2和光耦电路B3组成，其中传感器驱动电路B1获取所述太阳能电源模块A提供的直流低压电，将该直流低压电逆变为高压交流电后，再整流为高压直流电，为所述紫外传感器B2提供该高压直流电，所述紫外传感器B2输出的原始紫外放电脉冲经光耦电路B3隔离后，再发送给所述中央处理器3。

采用工作波长为185nm-260nm的紫外传感器B2，其型号为R2868，其工作电压为315V，由于太阳能电源模块A所提供的电压远低于315V，故采用逆变升压及整流技术，获得符合紫外传感器B2需要的高压直流电。

所述太阳能电源模块A设置有太阳能板A1和太阳能控制器A3其中太阳能控制器A3控制太阳能板A1向所述蓄电池A2供电，蓄电池A2的输出端经第一直流电压转换电路A4发送直流低压电给所述紫外传感系统B和照像机2；

所述第一直流电压转换电路A4还连接有第二直流电压转换电路A5，该第二直流电压转换电路A5为所述温湿度传感器1和中央处理器3供电。

中央处理器3的型号为C8051F020单片机，该单片机与所述温湿度传感器1的工作电压比紫外传感系统B和照像机2的低，单片机和温湿度传感器1由第二直流电压转换电路A5供电。

本发明的步骤二到步骤七都是在远程主机4上完成。

Claims (7)

1、一种绝缘子污秽度检测方法，其特征在于按下列步骤进行：

步骤一：在塔架上安装紫外传感系统(B)、温湿度传感器(1)和照像机(2)，紫外传感系统(B)在单位时间内获取绝缘子表面紫外放电脉冲数x₁ ⁰，温湿度传感器(1)获取绝缘子附近的温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰，照像机(2)获取现场绝缘子图片；

步骤二：对紫外放电脉冲数x₁ ⁰，运行年限x₂ ⁰，温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰进行归一化处理，确定归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂、归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄，气象条件函数x₅是根据现场绝缘子图片信息，采用专家评分方法获得，评分区间为[0，1]，分值越大，指标性能越优；

步骤三：建立绝缘子评估因素两层模型，第一层为项目层，该项目层设置有固有因素和环境因素，第二层为指标层，指标层设置有紫外放电脉冲数指标、运行年限指标、温度值指标、湿度值指标和气象条件指标，其中紫外放电脉冲数指标和运行年限指标隶属于固有因素，温度值指标、湿度值指标和气象条件指标隶属于环境因素，并确定各指标因素的常权值如下：

固有因素常权值n₁＝0.8333；

环境因素常权值n₂＝0.1667；

紫外放电脉冲常权值m₁＝0.8；

运行年限常权值m₂＝0.2；

温度常权值m₃＝0.122；

湿度常权值m₄＝0.5584；

气象条件常权值m₅＝0.3196；

步骤四：通过所述归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂、归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅，以及各指标因素的常权值获得指标层各因素的变权值：

紫外放电脉冲数变权值w₁：

$w_1=\frac{m_1{x}_1^{-0.8}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

运行年限变权值w₂：

$w_2=\frac{m_2{x}_2^{-0.8}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

温度值变权值w₃：

$w_3=\frac{m_3{x}_3^{-0.5}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

湿度值变权值w₄：

$w_4=\frac{m_4{x}_4^{-0.5}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

气象条件变权值w₅：

$w_5=\frac{m_5{x}_5^{-0.5}}{m_1{x}_1^{-0.8}+m_2{x}_2^{-0.8}+m_3{x}_3^{-0.5}+m_4{x}_4^{-0.5}+m_5{x}_5^{-0.5}}$

步骤五：生成所述归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂、归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅的隶属度函数表；

归一化后的紫外放电脉冲数x₁、归一化后的运行年限x₂的隶属度函数表：

归一化后的温度值x₃、归一化后的湿度值x₄、气象条件函数x₅的隶属度函数表：

步骤六：生成固有因素下指标层的单因素评判矩阵A和环境因素下指标层的单因素评判矩阵B：

$A=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}& a_{14}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}& a_{24}\end{array}\right]$

矩阵A中各元素的含义如下：

a₁₁表示放电脉冲属于等级I的程度；

a₁₂表示放电脉冲属于等级II的程度；

a₁₃表示放电脉冲属于等级III的程度；

a₁₄表示放电脉冲属于等级IV的程度；

a₂₁表示运行年限属于等级I的程度；

a₂₂表示运行年限属于等级II的程度；

a₂₃表示运行年限属于等级III的程度；

a₂₄表示运行年限属于等级IV的程度；

$B=\left[\begin{array}{cccc}{b}_{11}& b_{12}& b_{13}& b_{14}\\ b_{21}& b_{22}& b_{23}& b_{24}\\ b_{31}& b_{32}& b_{33}& b_{34}\end{array}\right]$

矩阵B中各元素的含义如下：

b₁₁表示温度属于等级I的程度；

b₁₂表示温度属于等级II的程度；

b₁₃表示温度属于等级III的程度；

b₁₄表示温度属于等级IV的程度；

b₂₁表示湿度属于等级I的程度；

b₂₂表示湿度属于等级II的程度；

b₂₃表示湿度属于等级III的程度；

b₂₄表示湿度属于等级IV的程度；

b₃₁表示气象条件属于等级I的程度；

b₃₂表示气象条件属于等级II的程度；

b₃₃表示气象条件属于等级III的程度；

b₃₄表示气象条件属于等级IV的程度；

步骤七：利用固有因素下指标层的单因素评判矩阵A和紫外放电脉冲变权值w₁以及运行年限变权值w₂，通过模糊运算可获得固有因素的评价矩阵S：

s₁、s₂、s₃、s₄分别表示固有因素属于等级I、II、III、IV的程度；

步骤八：利用环境因素下指标层的单因素评判矩阵B和温度变权值w₃、湿度变权值w₄以及气象条件变权值w₅，通过模糊运算可获得环境因素的评价矩阵Z；

z₁、z₂、z₃、z₄分别表示环境因素属于等级I、II、III、IV的程度；

通过固有因素和环境因素的权系数矩阵[n₁ n₂]和矩阵[S；Z]的模糊运算，可获得绝缘子整体状态的评价矩阵；

$V=\left[\begin{array}{cc}{n}_1& n_2\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ z_1& z_2& z_3& z_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{v}_1& v_2& v_3& v_4\end{array}\right]$

v₁、v₂、v₃、v₄分别表示绝缘子整体状态属于等级I、II、III、IV的程度；

步骤九：获得绝缘子的状态评价v：

$v=\frac{1\×v_1+2\×v_2+3\×v_3+4\×v_4}{v_1+v_2+v_3+v_4}$

状态评价v和绝缘子状态等级的对应关系如v和绝缘子状态等级对应表所示：

v和绝缘子状态等级对应表

  v   绝缘子状态等级   0＜v≤1   I   1＜v≤2   II   2＜v≤3   III   3＜v≤4   IV

绝缘子各状态等级表示的含义如下：

等级I表示绝缘子绝缘性能良好，工作性能稳定，发生污闪的可能性极低；

等级II表示绝缘子表面积累了少量的污秽，工作性能基本稳定，发生污闪的可能性低；

等级III表示绝缘子的污秽较重，绝缘性能降低，发生污闪的可能性较之以前阶段有所增加，但绝缘子整体工作性能仍能够满足电力系统的要求，不需要对其进行更换；

等级IV表示绝缘子整体工作性能欠佳，在实际运行中需要对其密切关注，发生的污闪的可能性很高，可以考虑对绝缘子进行更换以满足电力系统的运行要求。

2、根据权利要求1所述的绝缘子污秽度检测方法，其特征在于：在步骤一中，所述紫外传感系统(B)获取一小时内的绝缘子紫外放电脉冲数x₁ ⁰，紫外放电脉冲数x₁ ⁰大于预设值时，启动所述照像机(2)获取现场绝缘子图片。

3、根据权利要求1所述的绝缘子污秽度检测方法，其特征在于：在步骤一中，所述温湿度传感器(1)每隔1小时获取一次所述温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰。

4、根据权利要求1所述的绝缘子污秽度检测方法，其特征在于：在步骤一中，所述紫外传感系统(B)获取绝缘子表面紫外放电脉冲数x₁ ⁰，并传送给中央处理器(3)；所述温湿度传感器(1)获取温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰，并传送给中央处理器(3)；所述照像机(2)获取现场绝缘子图片，并传送给中央处理器(3)；

所述中央处理器(3)传送所述紫外放电脉冲数x₁ ⁰、温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰、现场绝缘子图片给短消息发送模块(C1)、由短消息发送模块(C1)无线传送所述紫外放电脉冲数x₁ ⁰、温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰、现场绝缘子图片给短消息接收模块(C2)，短消息接收模块(C2)再传送所述紫外放电脉冲数x₁ ⁰、温度值x₃ ⁰和湿度值x₄ ⁰给远程主机(4)。

5、根据权利要求4所述的绝缘子污秽度检测方法，其特征在于：在步骤一中，还在塔架上安装太阳能电源模块(A)，该太阳能电源模块(A)为所述紫外传感系统(B)、温湿度传感器(1)、照像机(2)和短消息发送模块(C1)供电。

6、根据权利要求4或5所述的绝缘子污秽度检测方法，其特征在于：所述紫外传感系统(B)由传感器驱动电路(B1)、紫外传感器(B2)和光耦电路(B3)组成，其中传感器驱动电路(B1)获取所述太阳能电源模块(A)提供的直流低压电，将该直流低压电逆变为高压交流电后，再整流为高压直流电，为所述紫外传感器(B2)提供该高压直流电，所述紫外传感器(B2)输出的原始紫外放电脉冲经光耦电路(B3)隔离后，再发送给所述中央处理器(3)。

7、根据权利要求5所述的绝缘子污秽度检测方法，其特征在于：所述太阳能电源模块(A)设置有太阳能板(A1)和太阳能控制器(A3)其中太阳能控制器(A3)控制太阳能板(A1)向所述蓄电池(A2)供电，蓄电池(A2)的输出端经第一直流电压转换电路(A4)发送直流低压电给所述紫外传感系统(B)和照像机(2)；

所述第一直流电压转换电路(A4)还连接有第二直流电压转换电路(A5)，该第二直流电压转换电路(A5)为所述温湿度传感器(1)和中央处理器(3)供电。

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