CN104898031A - 一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法 - Google Patents

Abstract

一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，属于电力系统污秽外绝缘监测领域。本发明创造性地提出了基于泄漏电流特征量的绝缘子局部电弧放电强度识别方法，用于识别不同强度的绝缘子表面放电，如微弱放电、中等强度放电、高强度放电及临闪前的放电，此识别方法为电力系统输电线路绝缘子污秽放电状态监测，预防污闪事故的发生提供了技术方法。本发明是基于泄漏电流监测技术和图像处理技术，具有简单、准确、方便现场实施、易于推广的优点。

Description

一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法

技术领域

本发明一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，属于电力系统污秽外绝缘监测领域。

背景技术

绝缘子是电力系统外绝缘应用的主要绝缘设备，由于长期暴露在空气中，运行环境恶劣，容易造成绝缘子发生闪络事故，绝缘子的闪络过程一般分为四个阶段：积污、受潮、干区形成并产生局部电弧和局部电弧发展至完全闪络，污秽绝缘子发生闪络之前必然有表面电弧产生，了解绝缘子表面放电电弧的发展状态对于预防污闪有很重要的作用。

泄漏电流是目前可在线监测绝缘子污闪状况的参量，它伴随表面污秽积聚、受潮的全过程，其变化特性能动态反应绝缘子表面污秽的积聚和润湿程度，即表征了绝缘子实际接近污闪的程度，现在使用的检测系统中多采用测量泄漏电流来估计系统污秽绝缘子的运行状态，以便在污闪发生前采取措施。并且，测量泄漏电流所需设备相对简单，可实现在线连续测量，因此泄漏电流成为近年来外绝缘在线监测技术领域研究的热点。

研究表明，交流泄漏电流波形和电弧状态之间存在明显的对应关系，电弧的长度和强弱均随着流过设备表面的交流泄漏电流而作周期性变化，通过对泄漏电流波形的观测可以推断交流电弧是否存在熄灭和重燃。但由于泄漏电流连续测量技术及摄像技术的限制，无法准确获得电流波形与电弧大小之间的关系。

在实验室利用泄漏电流采集装置实时采集泄漏电流数据以及用高速摄像机同步拍摄绝缘子表面放电电弧图片，分析了绝缘子表面放电电弧的发展过程及其对应的绝缘子泄漏电流波形，给出了清晰的绝缘子放电图片，发现绝缘子表面的放电现象与绝缘子泄漏电流变化情况有很好的对应关系。尽管研究表明绝缘子泄漏电流与绝缘子表面的放电现象有很好的对应关系，但是此前的研究都还处于定性描述阶段，通过泄漏电流定量分析绝缘子表面的定量放电强度的相关文献还未见报道。

发明内容

本发明一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，利用现有的绝缘子泄漏电流在线监测手段，通过对电流波形的分析，对电力系统输电线路绝缘子污秽放电状态进行监测。该方法是一种简单、准确、方便现场实施的悬式瓷绝缘子放电状态的评价方法。

本发明采取的技术方案为：

一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，包括以下步骤：

步骤1：通过绝缘子泄漏电流测量系统，以大于10kS/s速率进行采样，测量绝缘子泄漏电流波形及施加的电压波形，以5个周波为单元对波形数据进行1000Hz以下的低通滤波；

步骤2：计算泄漏电流波形的特征量，包括泄漏电流幅值I_m、总谐波失真率THD、跳跃率Ty；

步骤3：计算提取电压、电流波形的基波分量，计算电压、电流基波间的相位差△θ；

步骤4：通过说明书附图1中的判断流程，判断绝缘子表面属于无放电、微弱放电、中等强度放电、高强度放电及临闪前的放电5种放电强度中哪一种。

本发明一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，技术效果如下：

1)、创造性提出了基于泄漏电流特征量的绝缘子局部电弧放电强度识别方法，用于识别不同强度的放电如微弱放电、中等强度放电、高强度放电及临闪前的放电，此识别方法为电力系统输电线路绝缘子污秽放电状态监测，预防污闪事故的发生提供了技术方法。

2)、适用于为输电线路瓷质绝缘子串绝缘子放电状态的监测、也可以应用对变电站支柱绝缘子放电状态的监测、以及变电站主设备外绝缘部分的状态监测。

3)、基于泄漏电流监测技术和图像处理技术，具有简单、准确、方便现场实施、易于推广的优点。

附图说明

图1是本发明的绝缘子表面放电状态判定流程框图；

图2是本发明的跳跃率Ty计算原理图。

具体实施方式

一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，包括以下步骤：

步骤1：通过绝缘子泄漏电流测量系统，以大于10kS/s速率进行采样，测量绝缘子泄漏电流波形及施加的电压波形，以5个周波为单元对波形数据进行1000Hz以下的低通滤波；

步骤2：计算泄漏电流波形的特征量，包括泄漏电流幅值I_m、总谐波失真率THD、跳跃率Ty；

步骤3：计算提取电压、电流波形的基波分量，计算电压、电流基波间的相位差△θ；

步骤4：通过说明书附图1中的判断流程，判断绝缘子表面属于无放电、微弱放电、中等强度放电、高强度放电及临闪前的放电5种放电强度中哪一种。

步骤2中：泄漏电流幅值I_m、总谐波失真率THD的计算方法分别为：泄漏电流幅值I_m为在5周波内，泄漏电流瞬时出现的最大绝对值；THD为谐波含量与基波分量比值的百分数。

所述的步骤2中：总谐波失真率THD的计算步骤是：

总谐波失真率THD定义如式1。

$\mathrm{THD}=\frac{I_H}{I_1}\×100\%---\left(1\right)$

I₁是基次谐波的有效值，本发明专利中基次谐波频率为50Hz，I_H为n大于1次谐波的总和，通过公式2计算获得。

$I_H=\sqrt{\underset{n=2}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{I}_n^2}---\left(2\right)$

其中，I_n分别为第n次谐波的电流有效值。

所述的步骤2中：跳跃率Ty的计算步骤是：以半个周波25ms为统计单元，找出每个单元的极值，如附图2所示。计算10个极值中绝对值的最大值和最小值，跳跃率Ty＝最大值/最小值。其中极值为在某一个点邻域内有定义时，邻域内最大或最小的函数值。如：附图2中，极值绝对值的最大值为26mA,最小值为5mA,因此，跳跃率Ty＝26/5＝5.2。

所述的步骤3中：计算完电流波形的特征量后，提取电压、电流波形的基波分量、计算电压、电流基波间的相位差△θ，△θ＝电流基波相位-电压基波相位。

所述的步骤4中：根据计算出的幅值I_m、总谐波失真率THD、跳跃率Ty、相位差△θ。进行放电强度的判断；放电强度分为无放电、微弱放电、中等强度放电、高强度放电和临闪强放电5个不同等级。判断过程是：首先分析THD的大小，如果THD小于10％，则说明波形规则，接下来判断△θ是否大于10°，如果△θ≥10°，则可判断为绝缘子表面无放电现象，如果△θ<10°，进一步分析I_m是否大于50mA，大于则为临闪强放电状态，否则为无明显放电；在THD大于10％的情况下，如果跳跃率Ty大于80，可判定为高强度放电；如果跳跃率Ty介于30至80之间，则可判定为中等强度的放电状态；如果结合跳跃率Ty小于30，结合△θ是否大于0可进一步区分放电强度，△θ大于0判定为中等强度的放电，小于0判定为微弱放电状态。

Claims (9)

1.一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：通过绝缘子泄漏电流测量系统，以大于10kS/s速率进行采样，测量绝缘子泄漏电流波形及施加的电压波形，以5个周波为单元对波形数据进行1000Hz以下的低通滤波；

步骤2：计算泄漏电流波形的特征量，包括泄漏电流幅值I_m、总谐波失真率THD、跳跃率Ty；

步骤3：计算提取电压、电流波形的基波分量，计算电压、电流基波间的相位差△θ；

步骤4：判断绝缘子表面属于无放电、微弱放电、中等强度放电、高强度放电及临闪前的放电5种放电强度中哪一种。

2.根据权利要求1所述一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，其特征在于，步骤2中：泄漏电流幅值I_m、总谐波失真率THD的计算方法分别为：泄漏电流幅值I_m为在5周波内，泄漏电流瞬时出现的最大绝对值；THD为谐波含量与基波分量比值的百分数。

3.根据权利要求2所述一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，其特征在于，所述的步骤2中：总谐波失真率THD的计算步骤是：

总谐波失真率THD定义如式1:

$\mathrm{THD}=\frac{I_H}{I_1}\&times;100\%---\left(1\right)$

I₁是基次谐波的有效值，I_H为n大于1次谐波的总和，通过公式2计算获得,

$I_H=\sqrt{\underset{n=2}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_n^2}---\left(2\right)$

其中，I_n分别为第n次谐波的电流有效值。

4.根据权利要求1所述一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，其特征在于，所述的步骤2中：跳跃率Ty的计算步骤是：以半个周波25ms为统计单元，找出每个单元的极值，计算10个极值中的绝对值的最大值和最小值，跳跃率Ty＝最大值/最小值。

5.根据权利要求4所述一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，其特征在于，所述的步骤2中：极值的定义是：若函数f(x)在x₀的一个邻域D有定义，且对D的所有点，都有f(x)≤f(x₀)，则称f(x₀)是函数f(x)的一个极大值；

同理，若对D的所有点，都有f(x)≥f(x₀)，则称f(x₀)是函数f(x)的一个极小值。

6.根据权利要求1所述一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，其特征在于，所述的步骤3中：计算完电流波形的特征量后，提取电压、电流波形的基波分量、计算电压、电流基波间的相位差△θ，△θ＝电流基波相位-电压基波相位。

7.根据权利要求1所述一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，其特征在于，所述的步骤4中：根据计算出的幅值I_m、总谐波失真率THD、跳跃率Ty、相位差△θ，进行放电强度的判断；放电强度分为无放电、微弱放电、中等强度放电、高强度放电和临闪强放电5个不同等级。

8.根据权利要求6所述一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，其特征在于，放电强度的判断过程是：首先分析THD的大小，如果THD小于10％，则说明波形规则，接下来判断△θ是否大于10°，如果△θ≥10°，则可判断为绝缘子表面无放电现象，如果△θ≤10°，进一步分析I_m是否大于50mA，大于则为临闪强放电状态，否则为无放电；在THD大于10％的情况下，如果跳跃率Ty大于80，可判定为高强度放电；如果跳跃率Ty介于30至80之间，则可判定为中等强度的放电状态；如果结合跳跃率Ty小于30，结合△θ是否大于0可进一步区分放电强度，△θ大于0判定为中等强度的放电，小于0判定为微弱放电状态。

9.如权利要求1～8任意一种悬式瓷绝缘子污秽放电强度的识别方法，其特征在于，用于输电线路瓷质绝缘子串绝缘子放电状态的监测，或者用于对变电站支柱绝缘子放电状态的监测、或者变电站主设备外绝缘部分的状态监测。