CN107942156A - 温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法 - Google Patents

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朱洪波
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周秀
刘世涛
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Abstract

本发明涉及一种温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法。其特点是，包括如下步骤：(1)利用HC喷水等级法测量复合绝缘子高压侧伞裙上表面的憎水性等级，并记录其憎水性情况；(2)将待测复合绝缘子煮沸并擦拭无水乙醇，使其憎水性完全丧失并置于无尘环境，测量其憎水性恢复至煮沸前憎水性等级所需时间；(3)利用邵氏硬度计测量复合绝缘子高压端伞裙表面边缘部分的邵氏硬度，测量时要求等间距选取5个点，然后计算出这5个点硬度的平均值。本发明基于温差较大地区提取了典型的特征参量对这一特殊气候条件下的地区的绝缘子老化状态进行评估，能够较为准确真实的反映复合绝缘子的老化状态，对复合绝缘子的使用具有一定的指导意义。

Description

温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法
技术领域
本发明涉及一种温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法。
背景技术
复合绝缘子具有重量轻、机械强度高、憎水性强、耐污闪性能好、不测零值和少维护等优点，自上世纪90年代初以来在电力系统得到广泛的应用，目前，我国已有近1000万支复合绝缘子在全国各地不同等级的线路上运行，使用量居世界第二位，成为我国解决污秽地区绝缘的主要手段之一。然而，随着复合绝缘子在运行中受到各种因素的综合作用，会出现憎水性下降，伞裙变色，变硬、开裂等老化现象，导致其发生闪络。随着电力系统及电网建设日趋复杂，绝缘子闪络现象将会为电力系统的稳定运行造成极大的影响，因此通过对绝缘子的状态评估并对老化绝缘子进行及时更换对电力系统的稳定有极大的意义。
中国专利CN201610604578.7中公布了一种复合绝缘子的老化评估方法，通过定期进行傅里叶红外光谱分析，记录硅氧主链的Si基团与Si-O基团以及侧链Si-CH3基团吸收峰的面积，并绘制吸收峰与老化时间的关系曲线，并通过比对确定复合绝缘子的老化程度；中国专利CN201410750465.9中公布了一种复合绝缘子的老化评估方法，所述方法为选取复合绝缘子中高压或中压侧伞裙，选取其中部分进行切片并进行傅里叶光谱分析，通过切片吸收峰与参照切片的吸收峰进行比对从而确定老化程度；中国专利CN201310292330.8公开了一种复合绝缘子的老化评估方法，所述方法通过测量复合绝缘子切片侧链硅甲基在1290cm-1标定的吸收峰作为老化评估的参考，以此来衡量复合绝缘子的老化深度，并通过拟合老化深度与与吸收峰之间的关系曲线，实现老化程度评估。这些方法均能在一定程度上对复合绝缘子的老化程度进行评估，但是所选用的参考量单一，不能完全反应复合绝缘子的真是老化情况，同时，这些老化评估手段都在不同程度对老化绝缘子进行了破坏，影响其进一步的使用。最重要的一点是目前的方法均为一般条件下复合绝缘子的老化评估方法，并未选取温度变化较大区域的复合绝缘子老化特征参量进行评估。
发明内容
本发明的目的是提供一种温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法，能够通过测量多个复合绝缘子老化特征参量，较为准确的评估复合绝缘子的老化状态，有效的维护电力系统的稳定运行，提高电网的安全性。
一种温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法，其特别之处在于，包括如下步骤：
(1)利用HC喷水等级法测量复合绝缘子高压侧伞裙上表面的憎水性等级，并记录其憎水性情况；
(2)将待测复合绝缘子煮沸并擦拭无水乙醇，使其憎水性完全丧失并置于无尘环境，测量其憎水性恢复至煮沸前憎水性等级所需时间；
(3)利用邵氏硬度计测量复合绝缘子高压端伞裙表面边缘部分的邵氏硬度，测量时要求等间距选取5个点，然后计算出这5个点硬度的平均值；
(4)按照国标GB-T 775.2绝缘子试验验方法第二部分电气试验方法所提供的升降法测量复合绝缘子的50％冲击闪络电压；
(5)将复合绝缘子的老化程度分为正常、良好、一般和严重老化四个程度，综合上述4个程度参量，利用BP神经网络对复合绝缘子的老化程度进行评估即可。
步骤(4)具体包括以下子步骤：
(4.1)首先利用冲击电压发生器产生对应复合绝缘子出场数据中所提供的电压等级的标准雷电波波形；
(4.2)选取50％的闪络电压水平Uk作为起点，再选取一个约为该50％的闪络电压水平Uk的3％的电压间距U0，在Uk点施加第一次冲击，如果不发生闪络，则下次施加Uk+U0的冲击电压，如果在Uk的水平上发生闪络，则下次施加Uk-U0的冲击电压；
(4.3)重复这一过程20次，记录每一次电压水平Uv，以及电压的施加次数nv，50％闪络电压由下式进行确定：
(4.4)对50％闪络冲击电压进行校正。
步骤(5)包括以下子步骤：
(5.1)选取大温差地区(例如我国西北地区，新疆、西藏、宁夏等省市自治区)不同老化程度的同型号复合绝缘子，包括正常、一般、较严重和非常严重的复合绝缘子各若干，要求各个状态的绝缘子不少于10个，分别测量其上述4个参量，并进行训练建立4输入神经网络状态评估模型；
(5.2)针对待测复合绝缘子，依次按照步骤(1)～(4)测量其各个参数，并将其各个数据输入子步骤(5.1)所建立的神经网络中，对其老化状态进行评估。
通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明基于温差较大地区提取了典型的特征参量对这一特殊气候条件下的地区的绝缘子老化状态进行评估，能够较为准确真实的反映复合绝缘子的老化状态，对复合绝缘子的使用具有一定的指导意义；
(2)本发明所需测量特征参量均能在不对复合绝缘子进行机械破坏的前提下测量得到，且设备简单，可操作性强；
(3)本发明所采用的方法区别于传统的单参量状态识别，在某些测量出现失误时也能够实现对复合绝缘子的状态评估，抗干扰能力强，评估效果好。
附图说明
附图1为发明提供的温度剧变条件下复合绝缘子的老化评估方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种温度剧变条件下复合绝缘子老化状态评估方法，包括对运行复合绝缘子的憎水性，憎水性恢复特性，表面硬度，50％冲击闪络电压的测量，并通过神经网络法对复合绝缘子的健康状况打分；其特征在于通过对复合绝缘子老化情况的总结，提出了适用于温度剧变这一特殊环境条件的复合绝缘子老化状态评估方法，实现对复合绝缘子的运行状况的评估；
所述憎水性测量方法按照目前所通用的HC喷水等级测量的方法在复合绝缘子最接近高压端的伞裙上表面进行憎水性测量，并记录绝缘子表面憎水性情况；
所述憎水性恢复特性需首先测量复合绝缘子表面憎水性状况，并将复合绝缘子煮沸处理，使其憎水性完全丧失，并置于无尘环境，直至复合绝缘子憎水性恢复至煮沸前的状态，并记录复合绝缘子憎水性恢复时间；
所述表面硬度测量方法需利用邵氏硬度计对复合绝缘子最接近高压端的伞裙边缘进行硬度测量，等间距选取五个位置，测量其表面硬度，并计算其平均值；
所述50％冲击闪络电压测量方法遵循国标GB-T 775.2绝缘子试验方法第二部分电气试验方法所规定的升降法对复合绝缘子的50冲击闪络电压进行20次测量，并最终确定其50％冲击闪络电压值。
所述老化评估方法是一种分析不确定性的系统分析方法，能够通过数据积累，将特征参数与目标函数之间进行线性拟合，并通过前馈反馈矩阵自动调节线性参数，从而达到最优解，进而能够自适应的对复合绝缘子老化状态进行评价。
所示基于神经网络法的复合绝缘子老化评估方法综合利用表面憎水性，憎水性恢复特性，表面硬度，50％冲及闪络电压得出复合绝缘子长期工作在温差较大环境下的老化状况，对其工作状况进行评价。
如图1所示，是本发明实施例提供的温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法的流程图，以下结合图1与具体实施例进行阐述，本实施例提供的老化评估方法，包括如下步骤：
(1)增水性测量：利用HC喷水等级法测量复合绝缘子高压侧伞裙上表面的憎水性等级，并记录；
(2)将待测复合绝缘子煮沸并用无水乙醇擦拭使其憎水性完全丧失，并置于无尘环境之中，记录其憎水性恢复至煮沸前状态的时间；
(3)利用邵氏硬度计测量复合绝缘子高压侧伞裙边缘的邵氏硬度，等间距选取5个点进行测量，并求取平均值并记录硬度平均值；
(4)根据国标GB-T 775.2测量复合绝缘子50％冲击闪络电压值，重复进行20次并通过下式计算
并根据环境温度及湿度对50％冲击闪络电压进行校正；
(5)将上述4个参量测量结果输入神经网络模型对复合绝缘子的老化程度进行评估与分析，得出老化状态评估结果。
需要注意的是，本发明所涉及的神经网络模型需要一定的数据积累，也就是需要先不同老化程度的复合绝缘子进行测量，并利用测量数据对神经网络进行训练，同时，针对不同型号的复合绝缘子需要建立不同的神经网络模型，训练样本越多，其模型准确率也越高。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用HC喷水等级法测量复合绝缘子高压侧伞裙上表面的憎水性等级，并记录其憎水性情况；
(2)将待测复合绝缘子煮沸并擦拭无水乙醇，使其憎水性完全丧失并置于无尘环境，测量其憎水性恢复至煮沸前憎水性等级所需时间；
(3)利用邵氏硬度计测量复合绝缘子高压端伞裙表面边缘部分的邵氏硬度，测量时要求等间距选取5个点，然后计算出这5个点硬度的平均值；
(4)按照国标GB-T 775.2绝缘子试验验方法第二部分电气试验方法所提供的升降法测量复合绝缘子的50％冲击闪络电压；
(5)将复合绝缘子的老化程度分为正常、良好、一般和严重老化四个程度，综合上述4个程度参量，利用BP神经网络对复合绝缘子的老化程度进行评估即可。
2.如权利要求1所述的温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法，其特征在于：步骤(4)具体包括以下子步骤：
(4.1)首先利用冲击电压发生器产生对应复合绝缘子出场数据中所提供的电压等级的标准雷电波波形；
(4.2)选取50％的闪络电压水平Uk作为起点，再选取一个约为该50％的闪络电压水平Uk的3％的电压间距U0，在Uk点施加第一次冲击，如果不发生闪络，则下次施加Uk+U0的冲击电压，如果在Uk的水平上发生闪络，则下次施加Uk-U0的冲击电压；
(4.3)重复这一过程20次，记录每一次电压水平Uv，以及电压的施加次数nv，50％闪络电压由下式进行确定：
<mrow> <msub> <mi>U</mi> <mn>50</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;Sigma;</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>v</mi> </msub> <msub> <mi>U</mi> <mi>v</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mo>&amp;Sigma;</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>v</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
(4.4)对50％闪络冲击电压进行校正。
3.如权利要求1所述的温度剧变条件下复合绝缘子老化评估方法，其特征在于：步骤(5)包括以下子步骤：
(5.1)选取大温差地区不同老化程度的同型号复合绝缘子，包括正常、一般、较严重和非常严重的复合绝缘子各若干，要求各个状态的绝缘子不少于10个，分别测量其上述4个参量，并进行训练建立4输入神经网络状态评估模型；
(5.2)针对待测复合绝缘子，依次按照步骤(1)～(4)测量其各个参数，并将其各个数据输入子步骤(5.1)所建立的神经网络中，对其老化状态进行评估。
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