CN102645618A

CN102645618A - 一种污秽绝缘智能检测方法及检测系统装置

Info

Publication number: CN102645618A
Application number: CN2012101089437A
Authority: CN
Inventors: 程向荣; 叶自强
Original assignee: ZHEJIANG TSINGCO ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Yongkong Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-04-16
Also published as: CN102645618B

Abstract

一种污秽绝缘智能检测方法及检测系统装置，属于高压输电线路污秽绝缘子性能检测技术领域。所述的方法步骤如下：将被试污秽绝缘子挂入人工雾室中，调整试验电源装置，使试验程序至工作状态，启动人工雾室的超声波雾发生器起雾至饱和受潮状态时，将试验电压连续升压至被试污秽绝缘子发生闪络，数据采集卡采集闪络电压值，传送给专家系统，将其与专家系统中的历史数据对比，进行数据分析，判断该被试污秽绝缘子是否安全。本发明既解决了现有技术的测试数据准确性差的问题，又解决了绝缘子串污闪电压试验设备投资昂贵的问题，对绝缘子串的外绝缘水平和安全运行的可靠性做出准确的判断，有效降低了污闪事故发生的可能性，从而带来巨大的间接经济效益。

Description

一种污秽绝缘智能检测方法及检测系统装置

技术领域

本发明属于高压输电线路污秽绝缘子性能检测技术领域，具体涉及一种结构简单、便于运输、操作方便且实用可靠的污秽绝缘智能检测方法及检测系统装置。

背景技术

目前，评价输电线路绝缘子污秽程度主要有以下几种方法：1）等值附盐密度法：它是目前电网中应用的主要方法，该方法与污闪电压之间没有直接关系，因此无法评价污秽绝缘子的外绝缘性能；2）污层电导率法：它是绝缘子积污与受潮联合作用的结果，此法所用的测试设备复杂，现场控制饱和湿润困难，目前多用于试验室测试；3）泄漏电流法：它是电压、湿润、污秽三个因素的综合反映，对仪器要求较高，记录时间较长，测量数据需要非常专业的人员才能判断和应用。如长期干旱导致绝缘子积污不断加剧，遇到突发性大雾天气，泄漏电流突然增大导致污闪；4）闪络场强：闪络场强作为特征量是最合理的，用该法要得出一个结论可能需要数年时间，同时污闪电压及污闪梯度测量要求试验设备容量大，试验不方便，并且需要专业的技术人员才能操作和进行评价；5）污秽的日沉降密度：该方法测量比较简单直观，但所能反映的污秽影响程度有限；6）污液电导率：该方法测量简便，但某一电导率的污液在绝缘子上可以产生不同程度的污秽，因此难以直接说明绝缘子污染的严重程度；7）盐浓度：该方法简单易行，但它没有考虑电压的影响，一般多用于人工污秽试验或用于衡量盐污地区的绝缘水平；8）1%污液浓度电导率法：此法仅指示出在该浓度下污秽物的导电性能，说明污秽的性质，不能反映出绝缘子表面沉积污秽的严重程度，与绝缘子污秽闪络过程无直接关系；9）大气质量指数：该法考虑了污秽地区的不溶污秽物，但是该方法的评价标准为相应年日平均值，各个地区的评价标准不一致，因此要建立各个地区的评价标准需要大量的测量分析工作；10）饱和盐密法：饱和盐密与等值盐密法类似，测试周期较长。由上述可知，目前的绝缘子污秽程度检测方法都有不如人意之处，还没有一个统一能够确切地评估污秽绝缘子运行状态的特征量，各种特征量的效果有彼此间的差别有待进一步研究。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、便于运输、操作方便且实用可靠污秽绝缘智能检测系统及检测方法。

所述的一种污秽绝缘智能检测方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

1）将被试污秽绝缘子挂入人工雾室中，接好所有的试验接线；

2）接上试验电源，合上试验电源的闸刀，调整试验程序至工作状态，并

输入被试污秽绝缘子的相关参数，所述的相关参数包括输入绝缘子型号、生产厂家、绝缘子的工作时间，所在线路等信息，专家系统会根据输入的型号与厂家自动检索数据库，提取该型号绝缘子的爬电距离、表面积、形状因数等；

3）合上试验电源的开关，将被试污秽绝缘子两端的电压升压到2kV,启动人工雾室的超声波雾发生器起雾；

4）当被试污秽绝缘子在人工雾室中达到饱和受潮状态时，由工控机控制超声波雾发生器停止起雾，将被试污秽绝缘子两端的电压连续升压至被试污秽绝缘子发生闪络，数据采集卡采集到该片污秽绝缘子的第一次闪络电压值，并记录该第一次闪络电压值，并记录该第一次闪络电压值；所述的闪络是指由于污秽原因，造成绝缘子表面绝缘能力降低，致使绝缘子表面局部电弧发展成为电弧闪络，闪络过程是一种与电、热、化学等因素有关的污秽表面气体电离以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程，现象为产生明亮的电弧，并导致线路跳闸；

5）按1）-4）的方法对该被试污秽绝缘子进行2-3次闪络电压试验并由数据采集卡记录每次闪络电压的数值；

6）计算出步骤4）-5）得到的每次闪络电压数值的算术平均值作为该片污秽绝缘子的闪络电压值；

7）将步骤6）得到的闪络电压值输入专家系统中，将该闪络电压值与专家系统中的历史数据对比，进行数据分析，得出结论，该被试污秽绝缘子是否需要更换。

所述的一种污秽绝缘智能检测方法所涉及的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的智能检测系统装置包括工控机、及依次与其连接的超声波雾发生器装置、人工雾室及试验电源装置，所述的人工雾室内配合设置复合套管、电流传感器和综合传感器装置，复合套管与电流传感器之间配合设置被试污秽绝缘子，人工雾室底部配合设置喷雾管，喷雾管上间隔设置一组喷雾口，所述的超声波雾发生器装置与人工雾室的喷雾管通过管道连接，所述的试验电源装置与复合套管电连接，所述的工控机和人工雾室内的电流传感器、综合传感器装置及试验电源装置内的控制系统信号连接；所述的工控机上设置数据采集卡及专家系统，数据采集卡与试验电源装置、人工雾室及超声波雾发生器装置信号连接，数据采集卡采集到的数据传输给专家系统，由专家系统进行分析并得到结论。

所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的试验电源装置包括串联连接的隔离开关、调压器及变压器，所述的变压器一端与电流传感器连接，另一端连接电容分压器，电容分压器再与复合套管连接。

所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的超声波雾发生器装置包括壳体及配合设置在壳体内的超声波雾发生器，超声波雾发生器通过进雾管道与人工雾室连接，所述的壳体顶部配合设置入水口，底部配合设置出水口，所述的入水口和出水口上均配合设置电动阀，壳体内配合设置自动水位控制装置。

所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的自动水位控制装置包括设置在壳体顶部的上水位感应器和设置在壳体底部的下水位感应器，所述的上水位感应器的底部低于下水位感应器的顶部。

所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的人工雾室的主体为圆柱体结构，顶部为圆弧形结构。

所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的试验电源装置为台阶形结构，长为65－75cm，宽为55－65cm，高为85－100cm，所述的高包括台阶的高度。

所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的人工雾室一侧配合设置操作门。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明所用的智能检测系统装置结构简单、操作方便、能实现单片绝缘子现场污秽试验，智能化的分析评估污秽绝缘子外绝缘性能、安全裕度，指导生产运行；

3）合上试验电源的开关，将输出电压升压到2kV,启动人工雾室的超声波雾发生器起雾；

4）本发明的人工雾室底部配合设置喷雾管，喷雾管上间隔设置一组喷雾口，出雾均匀，使人工雾室内雾分布均匀，有利于提高试验的准确性；

5）当被试污秽绝缘子在人工雾室中达到饱和受潮状态时，由工控机控制超声波雾发生器停止起雾，在被试污秽绝缘子下方金属件上施加2kV电压，绝缘子上方金属件连接地线，将试验电压连续升压至被试污秽绝缘子发生闪络，数据采集卡采集到该片污秽绝缘子的第一次闪络电压值，并记录该第一次闪络电压值；所述的闪络是指由于污秽原因，造成绝缘子表面绝缘能力降低，致使绝缘子表面局部电弧发展成为电弧闪络，闪络过程是一种与电、热、化学等因素有关的污秽表面气体电离以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程，现象为产生明亮的电弧，并导致线路跳闸；

6）对于运行在污秽地区的绝缘子，特别是超特高压下的污秽绝缘子，国内外的试验研究结果表明，500kV及以下线路绝缘子串长与污秽闪络电压呈线性关系，绝缘子串长在30片以内的污闪电压与串长成正比，本发明通过对单片污秽绝缘子进行闪络试验，然后乘以绝缘子串片数，就能得到整串绝缘子闪络电压，从而得到最直接的结果，与污闪过程全部联系起来的特征就是污秽绝缘子的闪络场强，其结果能在真实情况下测定绝缘子串的耐污性能，直接用于污秽绝缘子外绝缘性能的评估，方便可行；

7）本发明所用的专家系统，是本发明的一个重要分支，它通过获取大量的领域内专家知识，并在此基础上进行推理从而得到问题的解答，专家系统还具有解释功能，便于人们理解和掌握其推理过程，它根据现有运行设备外绝缘的污闪跳闸和事故记录、地理和气象特点以及试验数据，建立并不断完善专家系统理论中的相应的规则，建立知识库。通过专家智能模型分析历史数据、当前试验数据（试验电压、泄漏电流、相对湿度、环境温度、气压等），智能评估污秽绝缘子的外绝缘性能及安全裕度。

附图说明

图1为本发明的智能检测装置的结构示意图；

图2本发明试验电源装置的内部结构示意图；

图3为本发明人工雾室的结构示意图；

图4为本发明的超声波雾发生器壳体的结构示意图。

图中：1-工控机，2-超声波雾发生器装置，3-人工雾室，301-电流传感器，302-综合传感器装置，303-喷雾口，304-喷雾管，305-复合套管，306-操作门，4-试验电源装置，401-隔离开关，402-调压器，403-变压器，404-电容分压器，5-被试污秽绝缘子，6-壳体，601-入水口，602-下水位感应器，603-上水位感应器， 604-电动阀，605-进雾管道，606-出水口，7-超声波雾发生器。

具体实施方式

以下结合说明书附图及实施例对本发明作进一步的描述：

如图1-4所示，本发明的一种污秽绝缘智能检测系统装置，包括工控机1、及依次与其连接的超声波雾发生器装置2、人工雾室3及试验电源装置4，所述的人工雾室3主体为圆柱体结构，顶部为圆弧形结构，采用有机玻璃制作，其内部配合设置复合套管305、电流传感器301和综合传感器装置302，复合套管305与电流传感器301配合设置被试污秽绝缘子5，人工雾室3底部配合设置喷雾管304，喷雾管304上间隔设置一组喷雾口303，人工雾室3一侧配合设置操作门306，方便对人工雾室3内接线等的操作。所述的超声波雾发生器装置2与人工雾室3的喷雾管304通过管道连接，所述的试验电源装置4与复合套管305电连接，所述的工控机1和人工雾室3内的电流传感器301、综合传感器装置302及试验电源装置4内的控制系统信号连接；所述的工控机1上设置数据采集卡及专家系统，数据采集卡与试验电源装置4、人工雾室3及超声波雾发生器装置2信号连接，数据采集卡采集到的数据传输给专家系统，由专家系统进行分析并得到结论。

如图2所示，所述的试验电源装置4包括串联连接的隔离开关401、调压器402及变压器403，所述的变压器403一端与电流传感器301连接，另一端连接电容分压器404，电容分压器404再与复合套管305连接。所述的变压器403为15kVA/30kV的试验变压器、调压器和30kV分压器以及断路器与隔离开关组成。本发明所用的发电机选择功率15kW，输出额定电压220V的柴油发电机，所用的调压器容量为15kVA，输入电压为220V，输出电压为0-250V，所述的变压器容量为15kVA，低压侧输入电压为0-220V，高压侧输出电压为0-30kV，高压侧额定电流500mA，所述的电容分压器采用分压比为1:1000，取高压臂电容C₁值100pF,则C₂值为99.9nF，再进行二次精密电阻分压，将取样电压降低到数据采集卡模拟量输入范围。试验电源装置4结构为为台阶形结构，长为65－75cm，宽为55－65cm，高为85－100cm，本发明采用长为70cm，宽为60cm，高为90cm，采用一体化设计，体积小、重量轻，方便运输，操作简单、实用可靠。体积小，易于移动及运输其结构如图2所示，具有断路器分/合闸接口、试验电压取样接口、调压器升/降压接口、220V交流电压输入接口、试验电压输出接口。

超声波雾发生器装置2采用超声波雾发生器，通过雾化片的高频谐振，将水抛离水面而产生1-10μm水颗粒漂浮于空气中。如图4所示，它包括壳体6及配合设置在壳体6内的超声波雾发生器7，超声波雾发生器7通过进雾管道605与人工雾室3连接，所述的壳体6顶部配合设置入水口601，底部配合设置出水口606，所述的入水口601和出水口606上均配合设置电动阀604，壳体6内配合设置自动水位控制装置，所述的自动水位控制装置包括设置在壳体6顶部的上水位感应器603和设置在壳体6底部的下水位感应器602，所述的上水位感应器603的底部低于下水位感应器602的顶部，通过配合设置补水口、放水开关和溢水口、自动补水、自动控制水位, 控制方式灵活方便，开关、时间和湿度自动控制，方便调节人工雾室的试验条件。

本发明的一种污秽绝缘智能检测方法，包括如下步骤：

1）将被试污秽绝缘子5挂入人工雾室3中，接好所有的试验接线；

输入被试污秽绝缘子5的相关参数，所述的相关参数包括输入绝缘子型号、生产厂家、绝缘子的工作时间，所在线路等信息，专家系统会根据输入的型号与厂家自动检索数据库，提取该型号绝缘子的爬电距离、表面积、形状因数等；

3）合上试验电源的开关，将被试污秽绝缘子5两端的电压升压到2kV,启动人工雾室的超声波雾发生器起雾；

4）当被试污秽绝缘子5在人工雾室3中达到饱和受潮状态时，由工控机1控制超声波雾发生器7停止起雾，将被试污秽绝缘子5两端的电压连续升压至被试污秽绝缘子5发生闪络，数据采集卡采集到该片污秽绝缘子的第一次闪络电压值，并记录该第一次闪络电压值，并记录该第一次闪络电压值；所述的闪络是指由于污秽原因，造成绝缘子表面绝缘能力降低，致使绝缘子表面局部电弧发展成为电弧闪络，闪络过程是一种与电、热、化学等因素有关的污秽表面气体电离以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程，现象为产生明亮的电弧，并导致线路跳闸；

6）计算出步骤4）-5）得到的每次闪络电压数值的算术平均值作为该片污秽绝缘子的闪络电压值；本发明可以重复步骤1）-6）对同一使用环境下的不同污秽绝缘子进行闪络电压值测试，不同的污秽绝缘子的闪络电压值取平均值；

本发明的数据采集卡是测量系统硬件电路的重要组成部件，其性能直接影响采样速率、精度等主要指标，本系统采用的DAQ数据采集卡，可以直接插到计算机 PCI 总线上，它与电流传感器301、综合传感器装置302分别通过信号连接，对泄漏电流、试验电压、雾室中温度、湿度、气压等数据进行采集，采集到的数据反馈给工控机，由工控机对相应的装置如超声波雾发生器装置2，人工雾室3或试验电源装置4进行控制是否工作。

本发明所述的电流传感器301用于测量绝缘子泄漏电流测量系统的一路测量小的泄漏电流，另一路测量大的泄漏电流，两路的放大倍数不同，这样，既可以扩大信号的输入范围，又可将数据采集卡的输入信号保持在合适的幅度，保证测量的精度和一致性。

本发明的综合传感器装置302包装温度、湿度以及气压传感器，通过采用相应的温度、湿度及气压传感器测量雾室中的温度、湿度及气压，并将其转化为数据采集卡模拟量输入电压范围。

本发明通过触摸屏式的工控机发出信号，触发数据采集卡I/O接口，数据采集卡采集数据，控制试验电源装置的断路器的分/合闸，调压器的升/降压，同时反馈断路器、调压器状态信息给工控机，并工控机的触摸屏上显示出这些状态。

本发明的软件系统是基于图形化编程语言的开发环境，主要用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，通过预先将各种试验方法的试验程序及其相应计算方法存入数据库，供试验时选择，实现试验方法智能化；通过对断路器分/和闸、调压器升/降压以及数据采集等实现智能化控制，而且对试验条件进行实时监测，并可对雾室湿度进行控制调节，实现对试验电压、泄漏电流、相对湿度、环境温度、气压等实时自动采集，对泄漏电流进行时域与频域分析，并根据泄漏电流、试验电压测量结果及绝缘子参数自动分析单位爬电距离的耐受强度和闪络强度及表面电导率，达到数据采集与分析智能化的特点。

本发明的工控机的软件功能包括试验相关信息记录、试验绝缘子的选择、试验方法的选择、断路器分合闸控制、升降压控制、数据采集及波形显示，GPRS数据传输、数据存储与输出及打印、历史数据查询、数据分析及专家系统智能评估，通过建立专家系统，根据当前试验数据（试验电压、泄漏电流、相对湿度、环境温度、气压等），智能评估污秽绝缘子的外绝缘性能、安全裕度，指导生产实际运行，预防绝缘子污闪和保障电网的安全运行。

本发明的污秽绝缘智能检测方法是一种测量现场污秽绝缘子串污闪电压的新颖方法，它既解决了盐密测量中诸多不确定因素造成的测试数据准确性差的问题，又解决了绝缘子串污闪电压试验设备投资昂贵的问题，最根本的是解决了生产运行部门对现场运行绝缘子串的外绝缘状态做出直接的判断；并且普及率得到提高，而且也适用于电力试验研究部门；智能污秽绝缘测量系统，解决了非专业人员同样可以操作的问题，最根本的问题是可以将污秽绝缘子的污耐压水平可以控制在一个标准条件状态下完成，测试标准完全统一，测试方法完全统一，测试准确性高，测试效率高，测试数据可直接作为输电线路污秽绝缘子串状态检修的科学依据，核心问题是有效提高电力运行部门的工作效率和管理水平，使其对绝缘子串的外绝缘水平和安全运行的可靠性做出准确的判断，有效降低了污闪事故发生的可能性，从而带来巨大的间接经济效益。

实施例1：由7片XP-70组成的绝缘子串所在线路的运行电压是110kV，该串绝缘子在污秽环境下已连续运行三年时间，期间未对它的外绝缘进行过维护，需要知道它继续运行的安全裕度是多少，已知110kV系统对地最高相电压是73kV，假设7片绝缘子每片的（0.1mg/cm²）积污量基本相同，这组绝缘子串的污耐受电压是多少，为了保证测试数据的准确性，我们取该绝缘子串中的第2片、第4片和第6片作为试验样本。每片绝缘子的试验步骤按上述进行。

绝缘子片所在串中的位子	污闪络电压平均值（kV）
		第2片	10.6
第4片	10.5
		第6片	10.7
三片的平均值	10.6

整串绝缘子的污闪电压为10.6×7=74.2kV。

它在系统中运行的安全裕度74.2kV/73kV=1.02。

试验结果将告知运行管理部门，该绝缘子串的外绝缘耐污水平已没有裕度，需要及时对它进行维护。

以上案例介绍是从试验开始到测试数据出来，以及根据测试数据的安全裕度评估都是在专家系统中完成，并将结果告知运行管理部门。

Claims

1.一种污秽绝缘智能检测方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

1）将被试污秽绝缘子（5）挂入人工雾室（3）中，接好所有的试验接线；

输入被试污秽绝缘子的相关参数；

3）合上试验电源的开关，将被试污秽绝缘子（5）两端的电压升压到2kV,启动人工雾室（3）的超声波雾发生器（2）起雾；

4）当被试污秽绝缘子（5）在人工雾室（3）中达到饱和受潮状态时，由工控机（1）控制超声波雾发生器（2）停止起雾，将被试污秽绝缘子（5）两端的电压连续升压至被试污秽绝缘子（5）发生闪络，数据采集卡采集到该片污秽绝缘子（5）的第一次闪络电压值，并记录该第一次闪络电压值；

5）按1）-4）的方法对该被试污秽绝缘子（5）进行2-3次闪络电压试验并由数据采集卡记录每次闪络电压的数值；

7）将步骤6）得到的闪络电压值输入专家系统中，将该闪络电压值与专家系统中的历史数据对比，进行数据分析，得出结论，该被试污秽绝缘子（5）是否安全。

2.一种污秽绝缘智能检测方法所涉及的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的智能检测系统装置包括工控机（1）、及依次与其连接的超声波雾发生器装置（2）、人工雾室（3）及试验电源装置（4），所述的人工雾室（3）内配合设置复合套管（305）、电流传感器（301）和综合传感器装置（302），复合套管（305）与电流传感器（301）之间配合设置被试污秽绝缘子（5），人工雾室（3）底部配合设置喷雾管（304），喷雾管（304）上间隔设置一组喷雾口（303），所述的超声波雾发生器装置（2）与人工雾室（3）的喷雾管（304）通过管道连接，所述的试验电源装置（4）与复合套管（305）电连接，所述的工控机（1）和人工雾室（3）内的电流传感器（301）、综合传感器装置（302）及试验电源装置（4）内的控制系统信号连接；

所述的工控机（1）上设置数据采集卡及专家系统，数据采集卡与试验电源装置（4）、人工雾室（3）及超声波雾发生器装置（2）信号连接，数据采集卡采集到的数据传输给专家系统，由专家系统进行分析并得到结论。

3.根据权利要求2所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的试验电源装置（4）包括串联连接的隔离开关（401）、调压器（402）及变压器（403），所述的变压器（403）一端与电流传感器（301）连接，另一端连接电容分压器（404），电容分压器（404）再与复合套管（305）连接。

4.根据权利要求2所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的超声波雾发生器装置（2）包括壳体（6）及配合设置在壳体（6）内的超声波雾发生器（7），超声波雾发生器（7）通过进雾管道（605）与人工雾室（3）连接，所述的壳体（6）顶部配合设置入水口（601），底部配合设置出水口（606），所述的入水口（601）和出水口（606）上均配合设置电动阀（604），壳体（6）内配合设置自动水位控制装置。

5.根据权利要求4所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的自动水位控制装置包括设置在壳体（6）顶部的上水位感应器（603）和设置在壳体（6）底部的下水位感应器（602），所述的上水位感应器（603）的底部低于下水位感应器（602）的顶部。

6.根据权利要求2所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的人工雾室（3）的主体为圆柱体结构，顶部为圆弧形结构。

7.根据权利要求3所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的试验电源装置（4）为台阶形结构，长为65－75cm，宽为55－65cm，高为85－100cm。

8.根据权利要求1所述的一种污秽绝缘智能检测系统装置，其特征在于所述的人工雾室（3）一侧配合设置操作门（306）。