CN103487708B - 高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的一种高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统，它的喷粉机的输出口连通可调风机，可调风机的输出口通过风道与试验罐连通，雾气发生器的输出口也通过风道与试验罐连通；所述喷粉机、可调风机、雾气发生器、淋雨排、温度调节装置和气压控制单元的控制端通过执行机构总控制模块连接模拟环境控制模块的控制信号输出端；所述温度传感器、湿度传感器、淋雨量测试仪、气压计、风速风向传感器和粉尘传感器的信号输出端通过数据采集模块连接模拟环境控制模块的信号输入端。该系统能在低海拔地区快速准确的模拟出复合绝缘子在高海拔地区的运行环境，有助于复合绝缘子在高海拔地区运行环境的研究。

Description

高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统及方法

技术领域

本发明涉及电力行业的复合绝缘子运行环境模拟技术领域，具体地指一种高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统及方法。

技术背景

随着我国高压输变电的日益推广，输变电设备的外绝缘性能对电网的运行安全越来越被重视，但伴随着我国工农业生产水平快速发展，大气环境污染严重，电力系统中大量使用的绝缘子表面污染也日趋严重，绝缘子表面的污秽严重影响它的电气特性，出现污闪事故，危及电网的运行安全，在高海拔地区，输变电设备同样受到工业污染和盐、碱等自然污染，据电力运行部门统计，高海拔地区输变电设备的污闪事故屡有发生，我国高海拔地区的染污绝缘问题比低海拔地区更突出。

目前，对高海拔复合绝缘子运行环境的模拟，都是在人工环境气候实验室进行的，模拟的环境都是比较单一的环境参数指标，模拟的手段比较人工，模拟的准确性不高，并且，上述人工环境气候实验室在低海拔地区无法准确模拟出高海拔地区的复合绝缘子运行环境，需要将人工环境气候实验室设置在高海拔地区，这样一来进一步加大了复合绝缘子运行环境的模拟难度和模拟成本。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统及方法，该系统和方法能在低海拔地区快速准确的模拟出复合绝缘子在高海拔地区的运行环境，有助于复合绝缘子在高海拔地区运行环境的研究。

为实现此目的，本发明所设计的高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统，包括试验罐、喷粉机、可调风机、雾气发生器、风道、模拟环境控制模块、执行机构总控制模块、数据采集模块、用于抽取试验罐内空气的气压控制单元以及设置在试验罐内的带电复合绝缘子、淋雨排、温度传感器、湿度传感器、淋雨量测试仪、气压计、风速风向传感器、温度调节装置和粉尘传感器，其中，所述喷粉机的输出口连通可调风机，可调风机的输出口通过风道与试验罐连通，雾气发生器的输出口也通过风道与试验罐连通；

所述喷粉机、可调风机、雾气发生器、淋雨排、温度调节装置和气压控制单元的控制端通过执行机构总控制模块连接模拟环境控制模块的控制信号输出端；

所述温度传感器、湿度传感器、淋雨量测试仪、气压计、风速风向传感器和粉尘传感器的信号输出端通过数据采集模块连接模拟环境控制模块的信号输入端。

上述技术方案中，它还包括本地监控系统，所述本地监控系统的通信端连接模拟环境控制模块的通信端。

所述淋雨排有两个，分别设置在带电复合绝缘子的上方和侧面。

所述喷粉机、可调风机、雾气发生器、风道、模拟环境控制模块、执行机构总控制模块、数据采集模块、气压控制单元和试验罐位于实验大厅内，所述本地监控系统位于与实验大厅隔离的控制大厅内。

所述风道为喇叭形风道，喇叭形风道的小口连接可调风机的输出口，喇叭形风道的大口与试验罐连通。

一种利用上述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统进行高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：技术人员将喷粉机、可调风机、雾气发生器、淋雨排、温度调节装置和气压控制单元的各种不同输出值配套出多种不同的环境模拟模型，并将上述所有环境模拟模型储存在模拟环境控制模块中；

步骤2：技术人员通过本地监控系统向模拟环境控制模块发送控制信号，该控制信号为技术人员所需的环境模拟模型；

步骤3：模拟环境控制模块根据接收到的环境模拟模型，通过执行机构总控制模块控制喷粉机、可调风机、雾气发生器、淋雨排、温度调节装置和气压控制单元输出对应的环境调节因子，上述环境调节因子模拟出高海拔地区复合绝缘子的运行环境；

步骤4：温度传感器、湿度传感器、淋雨量测试仪、气压计、风速风向传感器和粉尘传感器准确的采集由上述喷粉机、可调风机、雾气发生器、淋雨排、温度调节装置和气压控制单元输出的环境调节因子带来的实时环境参数；

步骤5：上述实时环境参数通过数据采集模块反馈给模拟环境控制模块，用于对喷粉机、可调风机、雾气发生器、淋雨排、温度调节装置和气压控制单元的闭环调节，并且，上述实时环境参数还传输给本地监控系统供技术人员进行对高海拔地区复合绝缘子运行状况的研究。

所述喷粉机、雾气发生器和可调风机输出的环境调节因子为灰尘和雾；淋雨排输出的环境调节因子为雨量；温度调节装置输出的环境调节因子为气温；气压控制单元输出的环境调节因子为气压。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本发明通过各种环境传感器（如：气压、温湿度、风力风向、粉尘浓度和淋雨率）实现对气候因素的现场采集，然后通过串口总线实现与控制大厅的本地监控系统实现可靠的远程通信。

2）本发明通过喷粉机、可调风机、雾气发生器、淋雨排、温度调节装置和气压控制单元实现复合绝缘子运行环境的参数可调，从而可在低海拔地区模拟高海拔地区特有的环境。

3）本发明中本地监控系统发布远程控制命令实现各个环境参数的调节和采集，从而模拟高海拔地区的不同气候。整个模拟过程只需一名操作人员对本地监控系统进行操作控制即可，实现了高自动化的复合绝缘子运行环境模拟，相比现有的人工环境气候实验室大量降低了人工成本。

4）本发明通过执行机构总控制模块对喷粉机、可调风机、雾气发生器、淋雨排、温度调节装置和气压控制单元的工作状态进行精确的无极调整，大幅提高了环境模拟的精度。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

其中、1—试验罐、2—喷粉机、3—可调风机、4—雾气发生器、5—风道、6—模拟环境控制模块、7—执行机构总控制模块、8—带电复合绝缘子、9—淋雨排、10—温度传感器、11—湿度传感器、12—淋雨量测试仪、13—气压计、14—风速风向传感器、15—温度调节装置、16—粉尘传感器、17—气压控制单元、18—本地监控系统、19—实验大厅、20—控制大厅。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图1所示的高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统，包括试验罐1、喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、风道5、模拟环境控制模块6、执行机构总控制模块7、数据采集模块21、用于抽取试验罐1内空气的气压控制单元17以及设置在试验罐1内的带电复合绝缘子8、淋雨排9、温度传感器10、湿度传感器11、淋雨量测试仪12、气压计13、风速风向传感器14、温度调节装置15和粉尘传感器16，其中，所述喷粉机2的输出口连通可调风机3，可调风机3的输出口通过风道5与试验罐1连通，雾气发生器4的输出口也通过风道5与试验罐1连通；

所述喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、淋雨排9、温度调节装置15和气压控制单元17的控制端通过执行机构总控制模块7连接模拟环境控制模块6的控制信号输出端；上述模拟环境控制模块6通过执行机构总控制模块7能控制喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、淋雨排9、温度调节装置15和气压控制单元17输出不同的环境执行参数，可以准确模拟出各种不同的自然环境。温度传感器10、湿度传感器11、淋雨量测试仪12、气压计13、风速风向传感器14和粉尘传感器16能准确的采集到上述环境执行机构带来的实时环境参数。这些采集到的实时环境参数一方面可用于对环境执行机构的闭环调节，另一方面给复合绝缘子在高海拔地区不同环境下工作状态的研究提供了重要的参考。

所述温度传感器10、湿度传感器11、淋雨量测试仪12、气压计13、风速风向传感器14和粉尘传感器16的信号输出端通过数据采集模块21连接模拟环境控制模块6的信号输入端。上述风道5为喇叭形风道，喇叭形风道的小口连接可调风机3的输出口，喇叭形风道的大口与试验罐1连通。该喇叭形风道确保送风距离，提高带电复合绝缘子8受风的均匀性。上述气压控制单元17抽取试验罐1内的空气模拟高海拔地区的气压。

上述技术方案中，带电复合绝缘子8的电压由变压器提供，变压器位于试验罐1外侧，通过导线以及穿墙套管将电能传输给复合绝缘子。

上述技术方案中，技术人员可以将喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、淋雨排9、温度调节装置15和气压控制单元17的各种不同输出值配套出多种不同的环境模拟模型，并将上述所有环境模拟模型储存在模拟环境控制模块6中。技术人员进行复合绝缘子运行环境模拟时，即可根据需要选择对应环境模拟模型，模拟环境控制模块6即可将相应的控制参数通过执行机构总控制模块7输出给喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、淋雨排9、温度调节装置15和气压控制单元17，从而简单方便的模拟出想要的自然环境，相比与传统的人工环境控制方式，本发明的模拟精度、工作效率都大幅提升。

上述技术方案中，它还包括本地监控系统18，所述本地监控系统18的通信端通过RS485工业串口总线连接模拟环境控制模块6的通信端。上述设计提高了运行环境监控的智能性，减少人工的参与。技术人员不需要进入实验大厅即可对整个环境模拟过程进行控制，实验大厅在无人的情况下进行环境模拟，消除了人对环境的影响，提高了环境模拟的精度。

上述技术方案中，所述淋雨排9有两个，分别设置在带电复合绝缘子8的上方和侧面。

上述技术方案中，所述喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、风道5、模拟环境控制模块6、执行机构总控制模块7、数据采集模块21、气压控制单元17和试验罐1位于实验大厅19内，所述本地监控系统18位于与实验大厅19隔离的控制大厅20内。

上述技术方案中，风速风向传感器14的功能是检测试验罐1内环境的风速和风向，风速风向传感器14的测量范围为0～10m/s，调节步进值为0.5m/s，监测精度为±5%；

上述技术方案中，温度传感器10和湿度传感器11的功能是检测实验室环境（试验罐1）的温度和湿度，其中，温度传感器10测量范围为-40℃～50℃，监测精度是±0.5℃；湿度传感器11测量范围为0～80%RH，精度为±4%RH；

上述技术方案中，粉尘传感器16的功能是检测试验罐1内环境的粉尘浓度，颗粒直径范围是10um～100um，浓度监测精度为±5%；

上述技术方案中，淋雨量测试仪12的功能是检测试验罐1内环境的淋雨率，测量范围为0～60mm/h，监测精度是±5%；

上述技术方案中，气压计13的功能是检测试验罐1内环境的气压强度，测量范围为300～1100hPa，测量精度为0.5hPa。

一种利用上述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统进行高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，它包括如下步骤：

步骤1：技术人员将喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、淋雨排9、温度调节装置15和气压控制单元17的各种不同输出值配套出多种不同的环境模拟模型，并将上述所有环境模拟模型储存在模拟环境控制模块6中；

步骤2：技术人员通过本地监控系统18向模拟环境控制模块6发送控制信号，该控制信号为技术人员所需的环境模拟模型（环境模拟模型中气压范围为35kPa～101.325kPa、气温范围为-20℃～30℃时对应高海拔地区环境模拟模型）；

步骤3：模拟环境控制模块6根据接收到的环境模拟模型，通过执行机构总控制模块7控制喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、淋雨排9、温度调节装置15和气压控制单元17输出对应的环境调节因子，上述环境调节因子模拟出高海拔地区复合绝缘子的运行环境；

步骤4：温度传感器10、湿度传感器11、淋雨量测试仪12、气压计13、风速风向传感器14和粉尘传感器16准确的采集由上述喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、淋雨排9、温度调节装置15和气压控制单元17输出的环境调节因子带来的实时环境参数；

步骤5：上述实时环境参数通过数据采集模块21反馈给模拟环境控制模块6，用于对喷粉机2、可调风机3、雾气发生器4、淋雨排9、温度调节装置15和气压控制单元17的闭环调节，并且，上述实时环境参数还传输给本地监控系统18供技术人员进行对高海拔地区复合绝缘子运行状况的研究。

上述技术方案中，所述喷粉机2、雾气发生器4和可调风机3输出的环境调节因子为灰尘和雾；淋雨排9输出的环境调节因子为雨量；温度调节装置15输出的环境调节因子为气温；气压控制单元17输出的环境调节因子为气压。

说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种利用高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统进行高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统包括试验罐(1)、喷粉机(2)、可调风机(3)、雾气发生器(4)、风道(5)、模拟环境控制模块(6)、执行机构总控制模块(7)、数据采集模块(21)、用于抽取试验罐(1)内空气的气压控制单元(17)以及设置在试验罐(1)内的带电复合绝缘子(8)、淋雨排(9)、温度传感器(10)、湿度传感器(11)、淋雨量测试仪(12)、气压计(13)、风速风向传感器(14)、温度调节装置(15)和粉尘传感器(16)，其中，所述喷粉机(2)的输出口连通可调风机(3)，可调风机(3)的输出口通过风道(5)与试验罐(1)连通，雾气发生器(4)的输出口也通过风道(5)与试验罐(1)连通；

所述喷粉机(2)、可调风机(3)、雾气发生器(4)、淋雨排(9)、温度调节装置(15)和气压控制单元(17)的控制端通过执行机构总控制模块(7)连接模拟环境控制模块(6)的控制信号输出端；

所述温度传感器(10)、湿度传感器(11)、淋雨量测试仪(12)、气压计(13)、风速风向传感器(14)和粉尘传感器(16)的信号输出端通过数据采集模块(21)连接模拟环境控制模块(6)的信号输入端；

其特征在于：利用上述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统进行高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，包括如下步骤：

步骤1：技术人员将喷粉机(2)、可调风机(3)、雾气发生器(4)、淋雨排(9)、温度调节装置(15)和气压控制单元(17)的各种不同输出值配套出多种不同的环境模拟模型，并将上述所有环境模拟模型储存在模拟环境控制模块(6)中；

步骤2：技术人员通过本地监控系统(18)向模拟环境控制模块(6)发送控制信号，该控制信号为技术人员所需的环境模拟模型；

步骤3：模拟环境控制模块(6)根据接收到的环境模拟模型，通过执行机构总控制模块(7)控制喷粉机(2)、可调风机(3)、雾气发生器(4)、淋雨排(9)、温度调节装置(15)和气压控制单元(17)输出对应的环境调节因子，上述环境调节因子模拟出高海拔地区复合绝缘子的运行环境。

2.根据权利要求1所述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，其特征在于：还包括本地监控系统(18)，所述本地监控系统(18)的通信端连接模拟环境控制模块(6)的通信端。

3.根据权利要求1所述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，其特征在于：所述淋雨排(9)有两个，分别设置在带电复合绝缘子(8)的上方和侧面。

4.根据权利要求1或2所述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，其特征在于：所述喷粉机(2)、可调风机(3)、雾气发生器(4)、风道(5)、模拟环境控制模块(6)、执行机构总控制模块(7)、数据采集模块(21)、气压控制单元(17)和试验罐(1)位于实验大厅(19)内，所述本地监控系统(18)位于与实验大厅(19)隔离的控制大厅(20)内。

5.根据权利要求1所述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，其特征在于：所述风道(5)为喇叭形风道，喇叭形风道的小口连接可调风机(3)的输出口，喇叭形风道的大口与试验罐(1)连通。

6.根据权利要求1所述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，其特征在于：所述步骤3后还包括步骤4：温度传感器(10)、湿度传感器(11)、淋雨量测试仪(12)、气压计(13)、风速风向传感器(14)和粉尘传感器(16)准确的采集由上述喷粉机(2)、可调风机(3)、雾气发生器(4)、淋雨排(9)、温度调节装置(15)和气压控制单元(17)输出的环境调节因子带来的实时环境参数；

步骤5：上述实时环境参数通过数据采集模块(21)反馈给模拟环境控制模块(6)，用于对喷粉机(2)、可调风机(3)、雾气发生器(4)、淋雨排(9)、温度调节装置(15)和气压控制单元(17)的闭环调节，并且，上述实时环境参数还传输给本地监控系统(18)供技术人员进行对高海拔地区复合绝缘子运行状况的研究。

7.根据权利要求1或6所述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，其特征在于：所述喷粉机(2)、雾气发生器(4)和可调风机(3)输出的环境调节因子为灰尘和雾；淋雨排(9)输出的环境调节因子为雨量；温度调节装置(15)输出的环境调节因子为气温；气压控制单元(17)输出的环境调节因子为气压。

8.根据权利要求1所述高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟的方法，其特征在于：环境模拟模型中气压范围为35kPa～101.325kPa、气温范围为-20℃～30℃时对应高海拔地区环境模拟模型。