CN109580713A - 一种绝缘子在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种绝缘子在线检测方法。该技术方案首先开发了一种专用于绝缘子在线检测的装置，将该装置套接于绝缘子串顶端位置且完全贴合绝缘子，利用其上的红外探测器向下探测绝缘子温度，将探测到的绝缘子温度信息通过485线发送至主板ram板，与初始存储于主板中的绝缘子串型号、材质等信息进行比对，进而根据温度异常情况判定绝缘子状态，并分析潜在原因，最后将比对结果通过2G网络发送至后台服务器，输出结论。本发明可实现对绝缘子的实时、在线检测，并有效判定绝缘子异常状态，具有较高的灵敏性和稳定性。本发明以创新性的技术改进实现了突出的技术效果，其成本较低、易于实现，具有良好的推广前景。

Description

一种绝缘子在线检测方法

技术领域

本发明涉及绝缘子检测技术领域，具体涉及一种绝缘子在线检测方法。

背景技术

由于在线绝缘子的特殊性，对其进行在线检测仍然是个难题。现有技术中对绝缘子的检测主要包括以下方法：

(1)等值盐密法：

等值附盐密度是指绝缘子表面每平方厘米的面积上附着的污秽中导电物质的含量相当于的NaCL含量(mg/cm²)，由于它只与绝缘子的污秽量、成分和性质有关，所以称为污秽的静态参数。它是表征绝缘子在自然环境下积污最普遍的特征量之一，直观的反映了绝缘子的污秽程度。但是，等值盐密法也存在着一些不足:一方面，测量时需对接触网进行停电，而且测量程序繁琐，不能作为实时在线监测参数；另外，污秽物成分复杂，包括强电解质成分和弱电解质成分，而强电解质和弱电解质会因为试验和实际中污秽物湿润程度的差异，导致测量结果有较大分散性，难以准确评价绝缘子的实际污秽状态。因此，等值盐密作为污秽度特征量较多在实验室作为静态参数使用。

(2)表面污层电导率法

表面污层电导率是指污秽绝缘子表面每平方厘米的电导。该参数是在污秽绝缘子受潮和施加比运行电压低的电压下测得的，从而把特征量与污秽及电压直接联系起来，比静态参数前进了一大步。但因测试电压低，而且受污层分布不均匀的断层带影响，并不能反映污秽层在高电压下的真实变化，故称为表征污秽绝缘子运行状态的半动态参数。

(3)污闪梯度法

绝缘子的污闪电压梯度是污闪电压与绝缘子串长的比值，是表征绝缘子污秽程度最直接理想的参数，一般以绝缘子的最短耐受串长或最大污闪电压梯度来表征。此法最接近于实际运行中绝缘子的工作状态，可直接表征当地自然环境下的污秽度以用于绝缘选择。但是该法也有较大缺点：一是悬挂串数要多，因为单串绝缘子的污闪概率不高，所得结果是否代表当地的最短耐受串长，或最大污闪电压梯度，也不易做出结论；二是悬挂时间要长，由于污秽已达临界状态而引起污闪的环境条件不足或者绝缘子表面的积污速度较慢等原因，要得出一个结论可能需要数年时间。

(4)泄露电流法

泄漏电流是指在作用电压下流过电气绝缘体表面的电流。这里所指的污秽绝缘子泄漏电流是指在运行电压下污层受潮时流过绝缘子表面的电流。显然，它是污秽程度、环境条件以及运行电压三个主要因素的综合反映和最终结果，称为反映污秽绝缘子表面污秽特性的动态参数。由于泄漏电流能较全面地反映绝缘子污秽状态，对泄漏电流的检测和分析作为污秽绝缘子在线监测的一种方法近年来引起大量关注。这主要是因为绝缘子泄漏电流和污秽沿面放电的发展过程密切相关，包含了丰富的信息，可以综合反映污秽程度、受潮程度、绝缘子耐受电压以及绝缘子形状等因素的影响，而且便于连续在线监测。同时绝缘子的泄漏电流变化也可以反映污秽的积累变化过程，所以对绝缘子泄漏电流估算方法的研究对于判断污秽绝缘子的运行状态具有重要意义。

除了上面介绍的几种特征量外，还有其他的一些特征量也可以用来表征绝缘子污秽程度，但同泄漏电流相比，也都有各自的不足之处。另用污秽的日沉降密度、污液电导率和盐浓度这些特征量来表征绝缘子的污湿特征，但这些参数所能说明的程度都很有限，同测量泄漏电流相比科学性上要差的很多。

另外，近年来红外热成像技术在绝缘子检测中也展现出了良好的潜力，此类方法的主要特征包括以下方面。

(1)红外热成像仪器的选择

检测劣化绝缘子的红外热成像仪器要求相对较高，一般温度分辨率不大于 0.1℃，测温范围-20℃～200℃，像素不低于320*240。能满足精确检测的要求，测量精度和测温范围满足现场测试要求，性能指标较高，具有较高的温度分辨率及空间分辨率，具有大气条件的修正模型，操作简便，图像清晰、稳定。

(2)红外热成像时机的选择

红外热成像技术检测劣化绝缘子，要求环境温度一般不低于5℃，相对湿度不大于85％，天气以阴天、多云为宜，夜间图像质量为佳，检测时风速控制在 5m/s以内。

(3)红外热成像仪器使用方法

①仪器在开机后进行内部温度校准，待图像稳定后即可开始工作。

②将仪器的色标温度量程设置在环境温度加10k～20K左右的温升范围。

③先远距离对所有被测设备进行全面扫描，发现有温度偏高或偏低绝缘子后，再有针对性地近距离对异常部位和重点区域进行准确检测和对比检查。

(4)劣化绝缘子的诊断依据

①零值绝缘子：发热温度比正常绝缘子要低1℃以上，热像特征与正常绝缘子相比，呈暗色调。

②低值绝缘子：以铁帽为发热中心的热像图，其比正常绝缘子温度高1℃以上，热像特征与正常绝缘子相比，呈暖色调。

以下给出利用红外热成像技术检测劣化绝缘子的实例：

由图1所示，对500kV升压站内运行线路一悬挂绝缘子串进行红外热成像，靠近接地横担及高压导体的绝缘子片相对中间位置的绝缘子片色调较亮，但该绝缘子串的各位置温度在6℃左右，温差1℃以内，为正常绝缘子。

由图2所示，对500kV升压站内运行线路一悬挂绝缘子串进行红外热成像发现，在靠近接地横担第四片绝缘子呈现明显暗色调，温度较临近绝缘子偏低 2℃，通过多次红外热成像跟踪记录对比分析，该绝缘子片诊断为零值绝缘子。

由图3所示，对500kV升压站内运行线路一悬挂绝缘子串进行红外热成像发现，在靠近母线侧2/3绝缘子串红外图像呈暖色调，以铁帽为发热中心，温度偏高4℃，多次红外热成像跟踪记录对比分析，该绝缘子串靠近母线侧2/3部分诊断为低值绝缘子。

由图4所示，对500kV升压站内运行线路一悬挂绝缘子串进行红外热成像发现，在靠近导线侧第三片绝缘子较临近绝缘子片温度偏高5℃，通过放大镜观察该绝缘子片瓷瓶破裂。

虽然红外热成像技术在绝缘子检测中具有一定的技术优势，但在某些方面也存在着突出的技术缺陷。首先热成像仪本身的作用并不是用于检测绝缘子，只是一种设备仪器的变通用法，其中所形成的图像并不具备绝缘子检测的特点，需要人工辨别图像中温度区域的特点分辨绝缘子是否故障，且为人工拍摄方式，费时费力。此外，此法用于导线、接头、套管等发热检测及合成绝缘子局部异常发热检测，绝大多数由电场引起的绝缘材料损坏与温度有关。局部放电泄漏电流流过绝缘物质时的介电损耗或电阻损耗都可引起绝缘子局部温度升高。通过观察局部热点发出的红外线可发现某些缺陷。该法的缺点是仪器造价高、且温度测量易受阳光、大风、潮气、环境温度及一些能引起绝缘子表面温度急剧变化等因素的影响。

非电量检测法中的红外测温法是值得推荐的检测方法，此方法国内外已开始应用，但针对红外设备的造价较昂贵、不能发现绝缘子早期的界面缺陷，设备用途并不针对绝缘子检测，且检测后对数据的分析处理时一定要综合考虑阳光、大风、潮气、环境温度及一些能引起绝缘子表面温度急剧变化等影响。非电量检测法由于其测量受种种外在条件如造价、设备本身条件、外在因素影响及设备操作复杂等的限制，在实际中广泛使用有难度。电量检测法中，电场测量法已有了成型的产品，专门用于合成绝缘子的在线检测，在干燥、污秽不严重时检测效果良好，但其需要登高测量，危险性高，且污秽而潮湿的合成绝缘子电场分布扭曲严重，难以识别缺陷。泄漏电流法是目前国内外研究及应用较多的一种检测方法。遥测技术已经相当成熟，但存在的主要问题是须加装一片瓷绝缘子来截取泄漏电流，这对于整个合成绝缘子串的机械、电气强度都会有影响，再加上难以准确反映合成绝缘子劣化状况、成本过高等，制约了泄漏电流法的推广应用。如希望对运行多年的合成绝缘子进行巡查，可实现在线监测绝缘子温度是很适合的。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种绝缘子在线检测方法，以实现针对绝缘子的实时、在线检测。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种绝缘子在线检测方法，该方法应用以下装置执行检测；所述装置包括主板，红外探测器，通信模块，其中所述主板呈环状，在主板的一个端面上连接有若干红外探测器，在主板的侧壁上连接有通信模块；

该方法包括以下步骤：

1)将所述装置套接在绝缘子串顶端位置且完全贴合绝缘子，保持红外探测器位于所述装置的下端；

2)服务器将数据库中线路信息以及绝缘子串型号材质通过2G网络发送至前端数据收集子站，主板ram永久存储数据；

3)红外探测器向下探测绝缘子温度，将探测到的绝缘子温度信息通过485 线发送至主板ram板，并与步骤2)已存储的信息作比对判断温度是否异常；

4)将比对结果通过2G网络发送至后台服务器，只作为俩种信号显示，即绝缘子有异常或无异常。

作为优选，步骤3)中比对结果显示悬式瓷或玻璃绝缘子钢帽温度偏高、表面温差超过1k，判定为低值绝缘子。

作为优选，步骤3)中比对结果显示悬式瓷或玻璃绝缘子钢帽温度偏低、表面温差超过1k，判定为零值绝缘子。

作为优选，步骤3)中比对结果显示悬式瓷或玻璃绝缘子局部温度偏高、温差为0.5～1k，判定是由表面污秽导致绝缘子泄露电流增大导致。

作为优选，步骤3)中比对结果显示表面温度无异常、横向和纵向比较温差较大，判定为裂纹缺陷。温度数据比较，相间温差大，超过2K，裂纹的原因。

在以上技术方案中，绝缘子绝缘电阻劣化，分为两种：低值绝缘子和零值绝缘子。低值绝缘子，是由于机械负荷和高电压的长期联合作用而导致劣化，这都将使绝缘子击穿电压不断下降，当下降至小于沿面干闪电压时称为低值绝缘子。零值绝缘子，是低值绝缘子的极限，即内部击穿电压为零时。

绝缘子表面污秽，表现的故障为因环境严重污染引起表面泄露电流增大。

绝缘子破损，机械原因或电弧灼伤，出现绝缘子裂纹故障，横向或纵向裂纹造成温度异常。

研究表明，正常的绝缘子绝缘电阻≥300MΩ，这时绝缘子分布电压恒定，并与阻值无关，所以表面相对于环境大气温升Δθ1也近似恒定；当开始劣化，电阻降为10～300MΩ时，其发热功率大于正常绝缘子的发热功率，温升比正常绝缘子要高；当电阻降为5MΩ以下时，其上分布电压很低，发热功率小于正常绝缘子发热功率，温升比正常绝缘子低。因此低值绝缘子呈现以钢帽力中心温升偏高(亮如灯笼)的热像；零值绝缘子呈现与相邻良好绝缘子相比呈暗色调(负温升)的热像。

绝缘子表面出现严重污秽时，因瓷瓶表面污秽层使表面电阻降低，通过瓷盘表面的爬电泄露电流明显增加，从而导致瓷盘表面温升增高。因此，污秽严重的绝缘子热像特征是瓷盘温升高于无污秽绝缘子瓷盘温升的热像。绝缘子的异常现象，如表面脏、裂纹、性能下降等等，利用红外探测器实现在线监测的目的，只获取红外探测器收集到红外热辐射，通过分析热辐射信号与数据库中初始的温度值对比红外检测器到的几百分之一摄氏度内识别出温度的微小差异进行判断，监测细微温度变化，准备判断隐患缺陷，方便及时消除和检修。

本发明提供了一种绝缘子在线检测方法。该技术方案首先开发了一种专用于绝缘子在线检测的装置，将该装置套接于绝缘子串顶端位置且完全贴合绝缘子，利用其上的红外探测器向下探测绝缘子温度，将探测到的绝缘子温度信息通过 485线发送至主板ram板，与初始存储于主板中的绝缘子串型号、材质等信息进行比对，进而根据温度异常情况判定绝缘子状态，并分析潜在原因，最后将比对结果通过2G网络发送至后台服务器，输出结论。本发明可实现对绝缘子的实时、在线检测，并有效判定绝缘子异常状态，具有较高的灵敏性和稳定性。本发明以创新性的技术改进实现了突出的技术效果，其成本较低、易于实现，具有良好的推广前景。

附图说明

图1是本发明背景技术中，正常绝缘子的热像图；

图2是本发明背景技术中，零值绝缘子的热像图；

图3是本发明背景技术中，低值绝缘子的热像图；

图4是本发明背景技术中，破裂绝缘子的热像图；

图5是本发明所使用装置的安装位置图；

图6是本发明所使用装置的仰视图；

图7是本发所使用装置的主视图；

图中：

1、绝缘子 2、装置本体 3、主板 4、红外探测器 5、通信模块。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

实施例1

一种绝缘子在线检测方法，该方法应用以下装置执行检测；所述装置如图 5～7所示，包括主板3，红外探测器4，通信模块5，其中所述主板3呈环状，在主板3的一个端面上连接有若干红外探测器4，在主板3的侧壁上连接有通信模块5；

该方法包括以下步骤：

1)将所述装置套接在绝缘子串顶端位置且完全贴合绝缘子，保持红外探测器4位于所述装置的下端；

2)服务器将数据库中线路信息以及绝缘子串型号材质通过2G网络发送至前端数据收集子站，主板ram永久存储数据；

3)红外探测器4向下探测绝缘子温度，将探测到的绝缘子温度信息通过485 线发送至主板ram板，并与步骤2)已存储的信息作比对判断温度是否异常；

4)将比对结果通过2G网络发送至后台服务器。

其中，若步骤3)中比对结果显示悬式瓷或玻璃绝缘子钢帽温度偏高、表面温差超过1k，则判定为低值绝缘子。

若步骤3)中比对结果显示悬式瓷或玻璃绝缘子钢帽温度偏低、表面温差超过1k，则判定为零值绝缘子。

若步骤3)中比对结果显示悬式瓷或玻璃绝缘子局部温度偏高、温差为0.5～1k，则判定是由表面污秽导致绝缘子泄露电流增大导致。

若步骤3)中比对结果显示表面温度无异常、横向和纵向比较温差较大，则判定为裂纹缺陷。

实施例2

一种绝缘子在线检测方法，该方法应用以下装置执行检测；所述装置如图 5～7所示，包括主板3，红外探测器4，通信模块5，其中所述主板3呈环状，在主板3的一个端面上连接有若干红外探测器4，在主板3的侧壁上连接有通信模块5；

该方法包括以下步骤：

1)将所述装置套接在绝缘子串顶端位置且完全贴合绝缘子，保持红外探测器4位于所述装置的下端；

2)服务器将数据库中线路信息以及绝缘子串型号材质通过2G网络发送至前端数据收集子站，主板ram永久存储数据；

3)红外探测器4向下探测绝缘子温度，将探测到的绝缘子温度信息通过485 线发送至主板ram板，并与步骤2)已存储的信息作比对判断温度是否异常；

4)将比对结果通过2G网络发送至后台服务器。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种绝缘子在线检测方法，其特征在于该方法应用以下装置执行检测；所述装置包括主板(3)，红外探测器(4)，通信模块(5)，其中所述主板(3)呈环状，在主板(3)的一个端面上连接有若干红外探测器(4)，在主板(3)的侧壁上连接有通信模块(5)；

该方法包括以下步骤：

1)将所述装置套接在绝缘子串顶端位置且完全贴合绝缘子，保持红外探测器(4)位于所述装置的下端；

2)服务器将数据库中线路信息以及绝缘子串型号材质通过2G网络发送至前端数据收集子站，主板ram永久存储数据；

3)红外探测器(4)向下探测绝缘子温度，将探测到的绝缘子温度信息通过485线发送至主板ram板，并与步骤2)已存储的信息作比对判断温度是否异常；

4)将比对结果通过2G网络发送至后台服务器。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘子在线检测方法，其特征在于步骤3)中比对结果显示悬式瓷或玻璃绝缘子钢帽温度偏高、表面温差超过1k，判定为低值绝缘子。

3.根据权利要求1所述的一种绝缘子在线检测方法，其特征在于步骤3)中比对结果显示悬式瓷或玻璃绝缘子钢帽温度偏低、表面温差超过1k，判定为零值绝缘子。

4.根据权利要求1所述的一种绝缘子在线检测方法，其特征在于步骤3)中比对结果显示悬式瓷或玻璃绝缘子局部温度偏高、温差为0.5～1k，判定是由表面污秽导致绝缘子泄露电流增大导致。

5.根据权利要求1所述的一种绝缘子在线检测方法，其特征在于步骤3)中比对结果显示表面温度无异常、横向和纵向比较温差较大，判定为裂纹缺陷。