CN105842206A - 一种输电线路绝缘子表面灰密标定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路绝缘子表面灰密标定方法及装置，利用激光透射原理，拟合得到激光透射率与绝缘子表面灰密值之间的关系，其特征在于：包括单片机系统、嵌有光强传感器的积污玻璃、嵌有光强传感器的无污玻璃、温湿度传感器、气压传感器、激光发射端组成；通过测量积污玻璃与无污玻璃透过的光强，获得玻璃积污与光强的关系，得到激光透射率与灰密的数学模型，从而实现输电线路绝缘子的表面灰密标定；本发明能够提高输电线路绝缘子表面积污标定的准确性，可应用于绝缘子在线污秽监测。

Description

一种输电线路绝缘子表面灰密标定方法及装置

技术领域

本发明涉及一种输电线路绝缘子表面灰密标定技术，属于电力系统领域，具体涉及一种悬式绝缘子表面积污标定方法及装置。

背景技术

输变电设备的外绝缘特性决定了输变电设备的安全、可靠运行；输变电设备的外绝缘配置确定了在污秽状态下其外绝缘水平是否能满足运行的要求；污秽物的化学成份是影响输变电设备的外绝缘耐受自然污秽能力的关键因素之一；现场污秽度SPS也是导致输变电设备发生污闪事故的最主要原因之一。因此，现场污秽度SPS的测量对输变电设备的安全、可靠运行具有极其重要的意义。灰密(non soluble deposit density,NSDD) 是用于度量绝缘子积污水平的参数之一，灰密表示绝缘子表面不可溶污秽物的积累量。目前，普遍采用人工擦洗绝缘子表面污秽的方法进行灰密的测算，该方法费力、费时、工作强度大，也不经济；此外，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灰密测算值变化范围较大，而在不同地区测得的绝缘子灰密测算值数值则相差更大。

公布号为CN 104266634 A的发明专利《输电线路绝缘子等值灰密在线监测系统及监测方法》，通过图像处理方式，结合人工神经网络模型进行输电线路绝缘子等值灰密在线监测。该方法的局限性在于：未考虑绝缘子使用环境，不同的光线下，测试结果差异较大。此外，其模型采用人工神经网络模型，存在过度拟合现象，泛化能力较差。

公布号为CN 203275298 U的实用新型专利《双伞型电力绝缘子表面灰密检测装置》，利用激光透射原理，开发测量系统，记录光强信号的变化，实现绝缘子表面灰密的自动检测。该方法并未揭示如何在绝缘子表面安装激光发射器/接收器，以及如何标定等问题。

为此，本发明专利基于激光透射原理，在分析激光透射率与灰密拟合算法的基础上，开发一种绝缘子现场灰密标定装置，提高绝缘子灰密的测试精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线路绝缘子表面灰密标定方法及装置，以克服人工测试绝缘子表面灰密困难，提高标定结果的准确性，同时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。

为实现上述技术目的，本发明利用在绝缘子的外绝缘表面受污染状态下，聚集的污染物将吸收和反射相应频谱的光线，使得光穿过污层会有不同的减弱。根据光电效应原理，光信号的减弱会导致测光装置的电信号的变化，通过比较经过污秽层的光强度的变化计算出污秽层的灰密，采用的具体技术方案如下：

一种输电线路绝缘子表面灰密标定方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，采用嵌有光强传感器的积污玻璃、与嵌有光强传感器的无污玻璃；

步骤二，将积污玻璃置于标定现场，与输电线路绝缘子同地点、同高度、同时间安装；

步骤三，获取检测点的微气象数据，包括空气湿度、温度、气压；

步骤四，判断所述微气象数据是否适合绝缘子表面灰密检测；若不适合即阴天或雨雪天气光线不足时，则直接退出标定；若适合即为晴天光线充足时，则进行步骤五；

步骤五，读取无污玻璃的初始光通量X0；

步骤六，打开激光并延时3s，读取积污玻璃的光通量X1；

步骤七，将激光光通量减去初始光通量，得Y=X1-X0；

步骤八，根据所测得的光透射率值对相应的灰密值进行拟合，得出光透射率与灰密值关系曲线，建立数学模型，并嵌入到测量装置的数据处理单元中，存储并结束对输电线路绝缘子表面灰密的标定。

一种输电线路绝缘子表面灰密标定装置，其特征在于：包括单片机系统、嵌有光强传感器的积污玻璃、嵌有光强传感器的无污玻璃、温湿度传感器、气压传感器、激光发射端；所述的光强传感器通过光强采集电路与单片机系统相连；所述的温湿度传感器通过AD转换电路与单片机系统相连；所述的气压传感器通过AD转换器与单片机系统相连；所述的激光发射端通过发射驱动电路与单片机系统相连；

所述单片机系统内嵌发射驱动电路、光强采样电路、AD转换电路、RS23通讯接口，并受单片机系统控制；

所述的激光发射端采用的是波长650nm，功率为20mW的激光模组；

所述的光强计选用的是BH1750FVI光强传感器。

本发明具有有益效果。本发明中，当采样玻璃片逐渐被污染，透射过它们的激光束的光强度由于散射而减弱，光强传感器输出的光强信号也会变小。将光强度信号与预先在实验室中通过试验标定好的光透射率与灰密值关系曲线进行对比，可得被测绝缘子外绝缘表面的灰密值，从而大大提高检测的精度，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 为本发明输电线路绝缘子灰密标定装置结构示意图；

图2为本发明的流程示意图；

图3为本发明灰密标定结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明输电线路绝缘子灰密标定装置，结构如图1所示，包括单片机系统4、嵌有光强计的积污玻璃2、嵌有光强计的无污玻璃10、温湿度传感器5、气压传感器6、第一激光发射端1、第二激光发射端11。

所述的单片机系统4，内嵌发射驱动电路3、光强采样电路9、AD转换电路7、RS232通讯接口8；

所述的激光发射端采用的是波长650nm，功率为20mW的激光模组；

所述的光强计选用的是BH1750FVI光强传感器；

本发明输电线路绝缘子表面灰密标定方法，如图2 所示具体按照以下步骤实施：

步骤一、获取检测点的微气象数据（包括：测量空气湿度、温度、气压等）。

步骤二、判断是否适合绝缘子表面灰密检测。不适合，则直接退出标定；否则进行下一步。

步骤三、读取无污玻璃10的初始光通量X0；

步骤四、打开激光并延时3s；

步骤五、读取积污玻璃2的光通量X1；

步骤六、将激光光通量减去初始光通量，得Y=X1-X0;

步骤七、拟合光透射率与灰密值的关系曲线

步骤八、存储并结束。

本实施例使用本发明的标定结果如第3图所示。激光的透射率与灰密数据存在近似的自然对数函数关系，光透射率随试验样品灰密的增大而降低，确定成自然对数函数关系。其拟合函数关系式：y=-0.142ln(x)+1.4966，式中：x为透光率，y为样品灰密（mg/cm2）。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明之精神与范畴，而对其进行等效修改或变更，均应包含于后附的申请专利范围中。

Claims (2)

1. 一种输电线路绝缘子表面灰密标定方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，采用嵌有光强传感器的积污玻璃、与嵌有光强传感器的无污玻璃；

步骤二，将积污玻璃置于标定现场，与输电线路绝缘子同地点、同高度、同时间安装；

步骤三，获取检测点的微气象数据，包括空气湿度、温度、气压；

步骤四，判断所述微气象数据是否适合绝缘子表面灰密检测；若不适合即阴天或雨雪天气光线不足时，则直接退出标定；若适合即为晴天光线充足时，则进行步骤五；

步骤五，读取无污玻璃的初始光通量X0；

步骤六，打开激光并延时3s，读取积污玻璃的光通量X1；

步骤七，将激光光通量减去初始光通量，得Y=X1-X0；

步骤八，根据所测得的光透射率值对相应的灰密值进行拟合，得出光透射率与灰密值关系曲线，建立数学模型，并嵌入到测量装置的数据处理单元中，存储并结束对输电线路绝缘子表面灰密的标定。

2. 根据权利要求1所述的一种输电线路绝缘子表面灰密标定方法的装置，其特征在于：包括单片机系统、嵌有光强传感器的积污玻璃、嵌有光强传感器的无污玻璃、温湿度传感器、气压传感器、激光发射端；所述的光强传感器通过光强采集电路与单片机系统相连；所述的温湿度传感器通过AD转换电路与单片机系统相连；所述的气压传感器通过AD转换器与单片机系统相连；所述的激光发射端通过发射驱动电路与单片机系统相连；

所述单片机系统内嵌发射驱动电路、光强采样电路、AD转换电路、RS23通讯接口，并受单片机系统控制；

所述的激光发射端采用的是波长650nm，功率为20mW的激光模组；

所述的光强计选用的是BH1750FVI光强传感器。