CN104931653A - 基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法，以同地点且同高度悬挂的标准盘形悬式瓷绝缘子的积污难易度为基准，得到待标定绝缘子相对于标准盘形悬式瓷绝缘子的积污难易度的比值，然后将比值的集合作为归一化等值盐密，再将归一化等值盐密样本中的离群值进行剔除，最后再基于等值盐密参数的绝缘子积污难易度特征值的求解。本发明能够避免外绝缘配置的盲目性，标定结果更为准确，同时能够避免对该型号绝缘子进行重复积污试验，节省企业的人力、财力和物力。

Description

基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法

技术领域

本发明涉及电力系统外绝缘领域，尤其涉及一种基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法。

背景技术

目前,电力系统输电线路所用的悬式瓷和玻璃绝缘子已不局限于标准盘形悬式绝缘子。典型的悬式绝缘子的外形分为四种：标准外形，空气动力学外形(或称为开放外形)，防雾外形，双层伞与三层伞外形(外伞形)。

四种典型外形的瓷和玻璃悬式绝缘子的积污难易度已被定性地区分。比如，标准外形较易积污，可用于污秽很轻的地区，空气动力学外形相比于标准外形不易积污，可用于严重污染的工业地区等。但是，如何定量标定不同型号瓷和玻璃绝缘子的积污难易度的问题目前还没有得到解决。

等值盐密(equivalent salt deposit density，ESDD)是用于度量绝缘子积污水平的参数之一，等值盐密表示绝缘子表面可溶污秽的积累量。目前，普遍采用人工擦洗绝缘子表面污秽的方法进行等值盐密的测算，但该方法存在较大的随机误差，直接导致同一地区同种绝缘子的等值盐密测算值变化范围较大，而在不同地区测得的绝缘子等值盐密测算值数值则相差更大。

综上所述，现有的悬式绝缘子积污难易程度标定方法已无法满足实际工作的需要，亟需一种标定结果更为准确的且适用于不同型号悬式瓷和玻璃绝缘子积污难易度的标定方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法，能够避免外绝缘配置的盲目性，标定结果更为准确，同时能够避免对该型号绝缘子进行重复积污试验，节省企业的人力、财力和物力。

本发明采用下述技术方案：

基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：分别测量N个待标定绝缘子表面的等值盐密，然后将标准盘形悬式绝缘子作为参照绝缘子，测量与每个待标定绝缘子同地点同高度悬挂的标准盘形悬式绝缘子表面的等值盐密；然后进入步骤B；

B：以标准盘形悬式绝缘子的等值盐密作为基准，分别计算每一个待标定绝缘子的等值盐密与对应的标准盘形悬式绝缘子的等值盐密的比值，该比值作为归一化等值盐密；然后将待标定绝缘子的N个归一化等值盐密放于同一集合中，得到该待标定绝缘子的归一化等值盐密集合；然后进入步骤C；

C：计算该待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中所有数据的平均值和标准差s；然后进入步骤D；

平均值的计算公式为：

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i,$

其中，x_i为归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，i＝1,2，……，N；

标准差s的计算公式为：

$s=\sqrt{\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2};$

其中，x_i为归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，为待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中的所有数据的平均值，i＝1,2，……，N；

D：计算归一化等值盐密集合中的可疑值然后根据得到的可疑值计算用于检验可疑值是否为归一化等值盐密集合中离群值的检验统计量g；然后进入步骤E；

可疑值的计算公式为：

$\hat{x}=\left\{\begin{array}{c}{x}_{\max },(x_{\max }-\stackrel{\&OverBar;}{x})>(\stackrel{\&OverBar;}{x}-x_{\min })\\ x_{\min },(x_{\max }-\stackrel{\&OverBar;}{x})<(\stackrel{\&OverBar;}{x}-x_{\min })\end{array}\right.;$

检验统计量g的计算公式为：

$g=|\hat{x}-\stackrel{\&OverBar;}{x}|/s;$

其中，x_min为归一化等值盐密集合中所有数据中的最小值，x_max为归一化等值盐密集合中所有数据中的最大值，为待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中的所有数据的平均值；s为待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中所有数据的标准差；

E：利用判断公式判断归一化等值盐密集合中的可疑值是否为离群值，判断公式为g>g_P(N)；

其中， $g_p\left(N\right)=\frac{N-1}{\sqrt{N}}\sqrt{\frac{t_{\frac{a}{2N},N-2}^2}{N-2+t_{\frac{a}{2N},N-2}^2}},$ g_P(N)为离群值检验的临界值，下标p为point首字母并非变量，α＝0.95，为自由度为(N-2)的t分布在显著性水平为α/(2N)时的临界值；

在判断归一化等值盐密集合中的可疑值是否为离群值时，若g>g_P(N)，则将此可疑值从归一化等值盐密集合中排除，然后返回步骤D；若g≤g_p(N)，则进入步骤F；

F：计算排除了离群值的等值盐密集合对应的正态总体期望的95％置信区间上界c_u，计算公式为以计算得到的等值盐密集合对应的正态总体期望的95％置信区间上界c_u作为待标定绝缘子的等值盐密标定值；标准盘形悬式绝缘子的积污难易度特征值为1，即标准盘形悬式绝缘子的等值盐密标定值为1；

其中，N^*为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的等值盐密数据个数，为排除了离群值的归一化等值盐密集合中所有数据的平均值，s′为排除了离群值的归一化等值盐密集合中所有数据的标准差；α＝0.95，表示自由度为(N*-1)的t分布在显著性水平为时的临界值，的计算公式为

其中，x_i′为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，i＝1,2，……，N^*；

标准差s′的计算公式为：

$s^{\&prime;}=\sqrt{\frac{1}{N^{*}}\underset{i=1}{\overset{N^{*}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(x_i^{\&prime;}-\stackrel{\&OverBar;}{x^{\&prime;}})}^2}$

其中，x_i′为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，为排除了离群值的归一化等值盐密集合中所有数据的平均值，N^*为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的等值盐密数据个数，i＝1,2，……，N^*。

所述的步骤A中，待标定绝缘子的数量N大于等于10个。

所述的步骤A中，采用人工擦洗绝缘子表面污秽的方法测量N个待标定绝缘子表面的等值盐密。

本发明以同地点且同高度悬挂的标准盘形悬式瓷绝缘子的积污难易度为基准，得到待标定绝缘子相对于标准盘形悬式瓷绝缘子的积污难易度的比值，然后将比值的集合作为归一化等值盐密，再将归一化等值盐密样本中的离群值进行剔除，最后再基于等值盐密参数的绝缘子积污难易度特征值的求解。本发明能够避免外绝缘配置的盲目性，标定结果更为准确，同时能够避免对该型号绝缘子进行重复积污试验，节省企业的人力、财力和物力。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明中归一化等值盐密集合剔除离群值的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作以详细的描述：

如图1和图2所示，本发明所述的基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法，包括以下步骤：

A：分别测量N个待标定绝缘子表面的等值盐密，然后将标准盘形悬式绝缘子作为参照绝缘子，测量与每个待标定绝缘子同地点同高度悬挂的标准盘形悬式绝缘子表面的等值盐密；然后进入步骤B；

步骤A中，由于绝缘子表面积污受天气、环境等外界因素的影响，因而同种绝缘子在不同地点的积污水平有别。但是不同型号的悬式瓷和玻璃绝缘子间的积污难易度差异是固定的，而标准盘形悬式绝缘子的结构简单，又是最早出现的绝缘子种类，因此本发明中采用不同型号的悬式瓷和玻璃绝缘子相互对比，并以标准盘形悬式瓷绝缘子作为参照绝缘子，以标准盘形悬式瓷绝缘子的积污难易度为基准，以得到其他型号悬式瓷和玻璃绝缘子相对于标准盘形悬式瓷绝缘子的积污难易度的比值，并将该比值的数学期望作为此型号绝缘子的归一化积污难易度特征值。

进一步的，为了得到能够表现出待标定绝缘子与标准盘形悬式绝缘子积污难易程度差异的量，必须选择与待标定绝缘子悬挂位置尽可能相同的标准盘形悬式绝缘子，以保证两种不同型号绝缘子的等值盐密比值波动相对较小。因此，本发明中所选的标准盘形悬式绝缘子必须与对应的待标定绝缘子是同地点且同高度悬挂。

更进一步的，为了能够尽可能的得到较为全面客观的数据，以提高待标定绝缘子积污难易程度评价的准确度，本发明中待标定绝缘子与标准盘形悬式绝缘子数量相等且一一对应，待标定绝缘子的数量N大于等于10个。

步骤A中，采用人工擦洗绝缘子表面污秽的方法测量N个待标定绝缘子表面的等值盐密。

B：以标准盘形悬式绝缘子的等值盐密作为基准，分别计算每一个待标定绝缘子的等值盐密与对应的标准盘形悬式绝缘子的等值盐密的比值，该比值作为归一化等值盐密；然后将待标定绝缘子的N个归一化等值盐密放于同一集合中，得到该待标定绝缘子的归一化等值盐密集合；然后进入步骤C；

C：计算该待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中所有数据的平均值和标准差s；然后进入步骤D；

平均值的计算公式为：

$\stackrel{\&OverBar;}{x}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_i,$

其中，x_i为归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，i＝1,2，……，N；

标准差s的计算公式为：

$s=\sqrt{\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(x_i-\stackrel{\&OverBar;}{x})}^2};$

其中，x_i为归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，为待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中的所有数据的平均值，i＝1,2，……，N；

步骤C中，在未知归一化等值盐密样本的正态总体的期望和标准差时，本发明先假设期望和方差分别为归一化等值盐密样本的平均值和标准差，即：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&mu;}=\stackrel{\&OverBar;}{x}\\ \mathrm{\&sigma;}=s\end{array}\right.;$

其中，μ和σ分别为总体期望和标准差，和s分别为样本平均值和标准差。

D：计算归一化等值盐密集合中的可疑值然后根据得到的可疑值计算用于检验可疑值是否为归一化等值盐密集合中离群值的检验统计量g；然后进入步骤E；

可疑值的计算公式为：

$\hat{x}=\left\{\begin{array}{c}{x}_{\max },(x_{\max }-\stackrel{\&OverBar;}{x})>(\stackrel{\&OverBar;}{x}-x_{\min })\\ x_{\min },(x_{\max }-\stackrel{\&OverBar;}{x})<(\stackrel{\&OverBar;}{x}-x_{\min })\end{array}\right.;$

检验统计量g的计算公式为：

$g=|\hat{x}-\stackrel{\&OverBar;}{x}|/s;$

其中，x_min为归一化等值盐密集合中所有数据中的最小值，x_max为归一化等值盐密集合中所有数据中的最大值，为待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中的所有数据的平均值；s为待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中所有数据的标准差；

步骤D中，由于绝缘子表面等值盐密是在人工擦洗绝缘子表面污秽的基础上测算得到的，易存在较大误差，这不利于绝缘子积污难易度的标定。所以，本发明在计算绝缘子积污难易度特征值之前，首先检验归一化等值盐密样本中是否有离群值，并剔除离群值。

因为某型号绝缘子等值盐密与参照绝缘子等值盐密的比值即归一化等值盐密可以看做是该型号绝缘子积污难易度的测量值，而多次重复测量值是服从正态分布的，因此可以利用其正态分布的规律，对归一化等值盐密样本中的可疑值进行检验，以判断其是否为离群值。而归一化等值盐密样本中的可疑值是与样本平均值偏差最大的值，因此可疑值为归一化等值盐密样本中的最大值或是最小值。

E：利用判断公式判断归一化等值盐密集合中的可疑值是否为离群值，判断公式为g>g_P(N)；

其中， $g_p\left(N\right)=\frac{N-1}{\sqrt{N}}\sqrt{\frac{t_{\frac{a}{2N},N-2}^2}{N-2+t_{\frac{a}{2N},N-2}^2}},$ g_P(N)为离群值检验的临界值，下标p为point首字母并非变量，α＝0.95，为自由度为(N-2)的t分布在显著性水平为α/(2N)时的临界值；

在判断归一化等值盐密集合中的可疑值是否为离群值时，若g>g_P(N)，则将此可疑值从归一化等值盐密集合中排除，然后返回步骤D；若g≤g_p(N)，则进入步骤F；

在步骤E中，如果可疑值与总体期望的偏差大于设定的临界值，则判可疑值为离群值，否则，判为非离群值。为了计算方便，本发明中首先利用正态分布的性质，在步骤D中已将可疑值转化为标准正态分布中的值与原点的距离，即检验统计量g，而离群值检验的临界值与样本大小有关，将其设为：

$g_p\left(N\right)=\frac{N-1}{\sqrt{N}}\sqrt{\frac{t_{\frac{a}{2N},N-2}^2}{N-2+t_{\frac{a}{2N},N-2}^2}};$

如果检验统计量g大于离群值检验的临界值g_P(N)，则表明可疑值与总体期望的偏差太大，应判可疑值为离群值，否则，则判为非离群值。当归一化等值盐密样本中检验出1个离群值后，应再次执行步骤D和步骤E，重新对剩余归一化等值盐密样本进行离群值检验，直到检验不出离群值为止。本发明中，为了提高判定速度与检验效率，当检验出一个可疑值不是离群值时，便无需继续对剩余归一化等值盐密样本进行检验，因为可疑值是所有数据中与平均值偏差最大的值，如可疑值不是离群值，那么剩余数据更不可能是离群值。

F：计算排除了离群值的等值盐密集合对应的正态总体期望的95％置信区间上界c_u，计算公式为以计算得到的等值盐密集合对应的正态总体期望的95％置信区间上界c_u作为待标定绝缘子的等值盐密标定值；标准盘形悬式绝缘子的积污难易度特征值为1，即标准盘形悬式绝缘子的等值盐密标定值为1；

其中，N^*为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的等值盐密数据个数，为排除了离群值的归一化等值盐密集合中所有数据的平均值，s′为排除了离群值的归一化等值盐密集合中所有数据的标准差；α＝0.95，表示自由度为(N*-1)的t分布在显著性水平为时的临界值，的计算公式为：

其中，x_i′为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，i＝1,2，……，N^*；

标准差s′的计算公式为：

$s^{\&prime;}=\sqrt{\frac{1}{N^{*}}\underset{i=1}{\overset{N^{*}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(x_i^{\&prime;}-\stackrel{\&OverBar;}{x^{\&prime;}})}^2}$

其中，x_i′为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，为排除了离群值的归一化等值盐密集合中所有数据的平均值，N^*为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的等值盐密数据个数，i＝1,2，……，N^*。

步骤F中，在剔除了归一化等值盐密样本中所有的离群值后，即可进行基于等值盐密参数的绝缘子积污难易度特征值的求解。归一化等值盐密样本的总体期望表示相对于参照绝缘子而言待标定绝缘子积累可溶污秽物的难易程度。为了避免低估绝缘子的积污难易度，选择置信度α＝95％时的期望置信区间上界c_u作为绝缘子积污难易度特征值。由于参照绝缘子的积污难易度是基准，故其积污难易度特征值等值盐密为1。

综上所述，本发明以标准盘形悬式瓷绝缘子积污难易度为基准，得到不同型号的悬式瓷和玻璃绝缘子相对于基准的归一化等值盐密。与原始的等值盐密相比，归一化等值盐密是排除了天气、环境等因素影响的绝缘子积污值，仅表现待标定绝缘子与参照绝缘子积污难易度的差异。

本发明中离群值的排除和积污难易度特征值的标定均基于一个经验证明的事实，即归一化等值盐密集合服从正态分布，归一化等值盐密集合中的数据可视为绝缘子积污难易度的重复测量值，多次重复测量的数据是服从正态分布的。

本发明中，将偏离样本平均值最远的数据值视可疑值，并根据可疑值与临界值g_P(n)的大小关系来检验可疑值是否为离群值。若可疑值比临界值大，则判断可疑值中有粗大误差，是应当剔除的离群值，进一步提高的判断准确度。

本发明中，还将排除了离群值后的归一化等值盐密集合所服从的正态分布总体的期望95％置信区间上界作为积污难易度特征值的标定值。由于绝缘子积污难易度标定的目的是为外绝缘配置提供便利，为了避免外绝缘配置不能满足绝缘需求的情况，忌对绝缘子积污难易度的评定偏小。所以，选取总体期望的95％置信区间上界作为积污难易度特征值的标定值。

Claims (3)

1.基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：分别测量N个待标定绝缘子表面的等值盐密，然后将标准盘形悬式绝缘子作为参照绝缘子，测量与每个待标定绝缘子同地点同高度悬挂的标准盘形悬式绝缘子表面的等值盐密；然后进入步骤B；

B：以标准盘形悬式绝缘子的等值盐密作为基准，分别计算每一个待标定绝缘子的等值盐密与对应的标准盘形悬式绝缘子的等值盐密的比值，该比值作为归一化等值盐密；然后将待标定绝缘子的N个归一化等值盐密放于同一集合中，得到该待标定绝缘子的归一化等值盐密集合；然后进入步骤C；

C：计算该待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中所有数据的平均值和标准差s；然后进入步骤D；

平均值的计算公式为：

$\stackrel{\&OverBar;}{x}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{x}_i,$

其中，x_i为归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，i＝1,2，……，N；

标准差s的计算公式为：

$s=\sqrt{\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(x_i-\stackrel{\&OverBar;}{x})}^2};$

其中，x_i为归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，为待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中的所有数据的平均值，i＝1,2，……，N；

D：计算归一化等值盐密集合中的可疑值然后根据得到的可疑值计算用于检验可疑值是否为归一化等值盐密集合中离群值的检验统计量g；然后进入步骤E；

可疑值的计算公式为：

$\hat{x}=\left\{\begin{array}{c}{x}_{\max },(x_{\max }-\stackrel{\&OverBar;}{x})>(\stackrel{\&OverBar;}{x}-x_{\min })\\ x_{\min },(x_{\max }-\stackrel{\&OverBar;}{x})<(\stackrel{\&OverBar;}{x}-x_{\min })\end{array}\right.;$

检验统计量g的计算公式为：

$g=|\hat{x}-\stackrel{\&OverBar;}{x}|/s;$

其中，x_min为归一化等值盐密集合中所有数据中的最小值，x_max为归一化等值盐密集合中所有数据中的最大值，为待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中的所有数据的平均值；s为待标定绝缘子的归一化等值盐密集合中所有数据的标准差；

E：利用判断公式判断归一化等值盐密集合中的可疑值是否为离群值，判断公式为g>g_P(N)；

其中， $g_p\left(N\right)=\frac{N-1}{\sqrt{N}}\sqrt{\frac{t_{\frac{a}{2N},N-2}^2}{N-2+t_{\frac{a}{2N},N-2}^2}},$ g_P(N)为离群值检验的临界值，下标p为point首字母并非变量，α＝0.95，为自由度为(N-2)的t分布在显著性水平为α/(2N)时的临界值；

在判断归一化等值盐密集合中的可疑值是否为离群值时，若g>g_P(N)，则将此可疑值从归一化等值盐密集合中排除，然后返回步骤D；若g≤g_p(N)，则进入步骤F；

F：计算排除了离群值的等值盐密集合对应的正态总体期望的95％置信区间上界c_u，计算公式为以计算得到的等值盐密集合对应的正态总体期望的95％置信区间上界c_u作为待标定绝缘子的等值盐密标定值；标准盘形悬式绝缘子的积污难易度特征值为1，即标准盘形悬式绝缘子的等值盐密标定值为1；

其中，N^*为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的等值盐密数据个数，为排除了离群值的归一化等值盐密集合中所有数据的平均值，s′为排除了离群值的归一化等值盐密集合中所有数据的标准差；α＝0.95，表示自由度为(N*-1)的t分布在显著性水平为时的临界值，的计算公式为

其中，x′_i为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，i＝1,2，……，N^*；

标准差s′的计算公式为：

$s^{\&prime;}=\sqrt{\frac{1}{N^{*}}\underset{i=1}{\overset{N^{*}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(x_i^{\&prime;}-\stackrel{\&OverBar;}{x^{\&prime;}})}^2}$

其中，x′_i为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的归一化等值盐密数据，为排除了离群值的归一化等值盐密集合中所有数据的平均值，N^*为排除了离群值的归一化等值盐密集合中的等值盐密数据个数，i＝1,2，……，N^*。

2.根据权利要求1所述的基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法，其特征在于：所述的步骤A中，待标定绝缘子的数量N大于等于10个。

3.根据权利要求1所述的基于等值盐密参数的悬式绝缘子积污难易程度的标定方法，其特征在于：所述的步骤A中，采用人工擦洗绝缘子表面污秽的方法测量N个待标定绝缘子表面的等值盐密。