CN105158628A - 输电线路绝缘子污秽在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路绝缘子污秽在线监测系统，属于高压保护电器技术领域，在线监测系统包括电流采集单元、数据采集单元、控制模块、数据通信单元、远程系统主机和电源模块，电流采集单元连接控制模块用来采集绝缘子的泄露电流和检测电流处的噪声，数据采集单元连接控制模块用来采集绝缘子安装环境的温度、湿度和风速信号，控制模块连接数据通信单元，数据通信单元无线连接远程系统主机。本发明通过分别检测绝缘子的泄露电流和噪声，利用自适应算法消除噪声，进而利用绝缘子的相关环境数据进行绝缘子污秽状况判断，解决了绝缘子在线故障繁多，噪声干扰判断结果的问题，具有除噪效果好，检测结果准确度高，实现故障预警的优点。

Description

输电线路绝缘子污秽在线监测系统

技术领域

本发明属于高压保护电器技术领域，涉及绝缘子污秽监测方向，具体涉及一种输电线路绝缘子污秽在线监测系统。

背景技术

绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫绝缘子。绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。

浮尘等污秽在绝缘子表面附着,形成通路被绝缘子两端电压击穿,特别在潮湿天气情况下，脏污的绝缘子易发生闪络放电，污秽引起的绝缘子污闪的危害比因雷击引起的危害更大，造成的损失更为严重。据统计，近年来绝缘子污闪事故仅次于雷击，数量上居电网事故的第二位，而损失却是雷击事故的9.3倍，所以绝缘子的污秽在线监测显得尤为重要。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种输电线路绝缘子污秽在线监测系统，通过分别检测绝缘子的泄露电流和噪声，利用自适应算法消除噪声，进而利用绝缘子的相关环境数据进行绝缘子污秽状况判断，解决了绝缘子在线故障繁多，工作系统不稳定，噪声干扰判断结果的问题，具有除噪效果好，检测结果准确度高，实现故障预警的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种输电线路绝缘子污秽在线监测系统，所述输电线路绝缘子污秽在线监测系统包括电流采集单元、数据采集单元、控制模块、数据通信单元、远程系统主机和电源模块，电流采集单元连接控制模块用来采集绝缘子的泄露电流和检测电流处的噪声，数据采集单元连接控制模块用来采集绝缘子安装环境的温度、湿度和风速信号，控制模块连接数据通信单元通过数据通信单元定时发送出去，数据通信单元无线连接远程系统主机，远程系统主机对接收到的绝缘子相关信号数据进行自适应算法处理，结合绝缘子的相关环境数据进行绝缘子污秽状况判断，得出结果。

上述系统中，所述电流采集单元包括噪声传感器和电流传感器，噪声传感器安置在杆塔绝缘子串附近用于检测噪声，电流传感器安装在绝缘子侧边测得的是混有噪声的泄漏电流信号。所述电流采集单元还包括卡环和集流环，卡环安装在绝缘子串铁塔侧最后一片绝缘子上方的球头挂环处，利用该卡环将集流环固定在绝缘子上表面。所述数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器和风速传感器，温度传感器和湿度传感器分别监测绝缘子安装环境的温度和湿度，风速传感器用来监测环境中的风速大小。所述控制模块中设有数据库，数据库连接在控制模块上，保持控制模块接收到的数据信号。所述数据通信单元，采用射频通信和全球卫星通信系统网络相结合的通信方式来完成数据监测分机与系统主机之间的数据信息传送。所述远程系统主机中设有数据接收单元、处理器和警报单元，数据接收单元的输出端连接处理器用来接收绝缘子的控制模块发送的有关绝缘子的数据信号，处理器利用自适应算法处理分析绝缘子的相关数据，处理器连接警报单元，处理器得出绝缘子的污秽状况，当污秽程度超过阈值，警报单元发出警报信号。所述电源模块包括电流互感器、二级稳压结构、过压保护电路、整流电路、DC/DC变换电路和线性稳压电路，电流互感器的一端连接在绝缘子的高压线路中，另一端连接二级稳压结构，过压保护电路、整流电路、DC/DC变换电路、线性稳压电路依次连接。

本发明有益效果是:本发明提供一种输电线路绝缘子污秽在线监测系统，该系统中的电流采集单元具有辅助除噪功能，采用自适应噪声对消原理，实时在线检测输电线绝缘子表面的泄漏电流和环境温、湿度等数据，采用无线通信方式将数据传到远程系统主机，远程系统主机通过系统分析后，得出绝缘子的污秽状况，当污秽过度时及时告警，为准确划分污区和实现状态检修提供科学依据。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的具体实施方式的输电线路绝缘子污秽在线监测系统的工作原理框图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明提供一种输电线路绝缘子污秽在线监测系统，该系统中的电流采集单元具有辅助除噪功能，采用自适应噪声对消原理，实时在线检测输电线绝缘子表面的泄漏电流和环境温、湿度等数据，采用无线通信方式将数据传到远程系统主机，远程系统主机通过系统分析后，得出绝缘子的污秽状况，当污秽过度时及时告警，为准确划分污区和实现状态检修提供科学依据。

如图1所示，输电线路绝缘子污秽在线监测系统包括电流采集单元、数据采集单元、控制模块、数据通信单元、远程系统主机和电源模块，电流采集单元连接控制模块用来采集绝缘子的泄露电流和检测电流处的噪声，数据采集单元连接控制模块用来采集绝缘子安装环境的温度、湿度、风速信号，控制模块接收采集到的信号暂存然后通过数据通信单元定时发送出去，数据通信单元无线连接远程系统主机，远程系统主机接收到绝缘子的相关信号数据后，对电流信号采用自适应算法进行处理，从而使噪声衰减或消除，然后结合绝缘子的相关环境数据进行绝缘子污秽状况判断，得出结果，并在绝缘子污秽程度超过警戒值的时候发出警报提醒。

电流采集单元包括噪声传感器、电流传感器、卡环和集流环，为了能把泄漏电流这个微弱信号从噪声干扰中有效检测出来，系统采用一种基于神经网络自适应噪声对消的检测处理方法，即在杆塔绝缘子串附近安置噪声传感器专门用于检测噪声，得到参考输入或辅助输入，而电流传感器测得的是混有噪声的泄漏电流信号，采用自适应算法对所得信号进行处理，从而使噪声衰减或消除，达到理想的检测效果。电流信号的收集也是采用特殊方法保证绝缘子电流的信号真实，采用在绝缘子串铁塔侧最后一片绝缘子上方的球头挂环处安装一个卡环，利用该卡环将集流环固定在绝缘子上表面，根据泄漏电流沿面形成原理，集流环将截取流过整串绝缘子表面的泄漏电流，将截取的电流信号通过双层屏蔽电缆引入泄漏电流传感器放大，从而实现了对泄漏电流信号的提取。

数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器和风速传感器，泄漏电流是一个动态参数，它与运行电压等级、绝缘子污秽状况、污源性质、绝缘子类型以及环境温度、湿度、风速、风向等参数有关，是一个典型的非线性多变量函数关系，所以本发明中着重选择测量对绝缘子泄露电流影响较大的温度、湿度和风速，温度传感器和湿度传感器分别监测绝缘子安装环境的温度和湿度，风速传感器用来监测环境中的风速大小。

控制模块的输入端连接电流采集单元和数据采集单元，接收采集到的绝缘子的泄露电流信号和影响绝缘子泄露电流大小的环境因素信号，为了减小控制模块的体积以及降低控制模块的成本，本发明中控制模块只是起到接收采集单元信号，暂时保存信号数据，将信号数据打包、统一定时发送，控制模块中设有数据库进行数据暂存，控制模块地输出端连接数据通信单元，控制模块通过数据通信单元将采集到的数据发送到远程系统主机进行分析、处理。

数据通信单元，采用射频通信和全球卫星通信系统网络相结合的通信方式来完成数据监测分机与系统主机之间的数据信息传送，在全球卫星通信系统网络覆盖到的地方，采用基于全球卫星通信系统网络的短消息业务或通用分组无线业务来完成控制模块与远程系统主机的数据通信；而在全球卫星通信系统网络没有覆盖到的地方，分机可采用射频通信模式先与全球卫星通信系统网络覆盖区域内某控制模块进行数据交换，然后再通过该控制模块与远程系统主机进行数据交换，从根本上解决了输电线路绝缘子监测分机分布广、距离远而难于用有线方式组网的难题，实现了控制模块与远程系统主机之间数据的远程双向数据传输。

远程系统主机中设有数据接收单元、处理器和警报单元，数据接收单元的输出端连接处理器，处理器处理分析绝缘子的相关数据，处理器连接警报单元，处理器得出绝缘子的污秽状况，当污秽过度时及时告警，为准确划分污区和实现状态检修提供帮助。数据接收单元用来接收绝缘子近旁的控制模块发送的有关绝缘子的数据信号，数据接收单元接收到的数据信号发送到处理器中进行数据分析，电流采集单元电流传感器测得的是混有噪声的泄漏电流信号和单独的噪声，处理器采用自适应算法对电流信号进行处理，从而使噪声衰减或消除，然后结合环境信号数据和泄露电流数据进行绝缘子的在线污秽判断，达到理想的检测效果，得出的结果超出警报值的时候，发送信号到警报单元，警报单元发出警报提醒。

电源模块包括电流互感器、二级稳压结构、过压保护电路、整流电路、DC/DC变换电路、线性稳压电路，电流互感器的一端连接在绝缘子的高压线路中，另一端连接二级稳压结构，过压保护电路、整流电路、DC/DC变换电路、线性稳压电路依次连接。常见的绝缘子污秽在线监测单元的电源一般采用太阳能供电方式，其优点是电压稳定、谐波含量少、无污染，但太阳能供电同时也存在高成本、夜间无法工作、维护困难等缺点，从而限制其广泛应用。为避免该问题，并得到高质量系统供电电源，本系统中，在线监测单元电源的能源通过电流互感器直接从高压负载电流中获取，电流互感器的初级线圈为高压导线，采用新颖的开关稳压和线性稳压二级稳压结构，由过压保护、整流、DC/DC变换、线性稳压等电路组成，能够满足高压线负载电流大范围变化的要求。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种输电线路绝缘子污秽在线监测系统，其特征在于，所述输电线路绝缘子污秽在线监测系统包括电流采集单元、数据采集单元、控制模块、数据通信单元、远程系统主机和电源模块，电流采集单元连接控制模块用来采集绝缘子的泄露电流和检测电流处的噪声，数据采集单元连接控制模块用来采集绝缘子安装环境的温度、湿度和风速信号，控制模块连接数据通信单元通过数据通信单元定时发送出去，数据通信单元无线连接远程系统主机，远程系统主机对接收到的绝缘子相关信号数据进行自适应算法处理，结合绝缘子的相关环境数据进行绝缘子污秽状况判断，得出结果。

2.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子污秽在线监测系统，其特征在于，所述电流采集单元包括噪声传感器和电流传感器，噪声传感器安置在杆塔绝缘子串附近用于检测噪声，电流传感器安装在绝缘子侧边测得的是混有噪声的泄漏电流信号。

3.根据权利要求2所述的输电线路绝缘子污秽在线监测系统，其特征在于，所述电流采集单元还包括卡环和集流环，卡环安装在绝缘子串铁塔侧最后一片绝缘子上方的球头挂环处，利用该卡环将集流环固定在绝缘子上表面。

4.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子污秽在线监测系统，其特征在于，所述数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器和风速传感器，温度传感器和湿度传感器分别监测绝缘子安装环境的温度和湿度，风速传感器用来监测环境中的风速大小。

5.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子污秽在线监测系统，其特征在于，所述控制模块中设有数据库，数据库连接在控制模块上，保持控制模块接收到的数据信号。

6.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子污秽在线监测系统，其特征在于，所述数据通信单元，采用射频通信和全球卫星通信系统网络相结合的通信方式来完成数据监测分机与系统主机之间的数据信息传送。

7.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子污秽在线监测系统，其特征在于，所述远程系统主机中设有数据接收单元、处理器和警报单元，数据接收单元的输出端连接处理器用来接收绝缘子的控制模块发送的有关绝缘子的数据信号，处理器利用自适应算法处理分析绝缘子的相关数据，处理器连接警报单元，处理器得出绝缘子的污秽状况，当污秽程度超过阈值，警报单元发出警报信号。

8.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子污秽在线监测系统，其特征在于，所述电源模块包括电流互感器、二级稳压结构、过压保护电路、整流电路、DC/DC变换电路和线性稳压电路，电流互感器的一端连接在绝缘子的高压线路中，另一端连接二级稳压结构，过压保护电路、整流电路、DC/DC变换电路、线性稳压电路依次连接。