CN110967602B - 复合绝缘子老化程度评价方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了复合绝缘子老化程度评价方法、装置、设备及存储介质，方法包括：测量若干复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应的电压波形和泄漏电流波形；根据电压波形和泄漏电流波形计算获得电压和泄漏电流的相位差，对若干复合绝缘子进行水煮试验，测量获得相位差随水煮时间的变化曲线。本申请能够有效的判断出复合绝缘棒的老化程度，根据老化程度可以提前采取措施，以避免现有技术中的芯棒在吸收水分后，容易发生局部放电和水解、玻璃侵蚀以及离子交换等现象，导致芯棒的性能劣化，引起芯棒断裂的恶性事故。
Description
技术领域
本申请涉及高电压外绝缘技术领域，尤其涉及一种复合绝缘子老化程度 评价方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
复合绝缘子作为输电系统中被广泛使用的器件之一，起着电气绝缘和机 械支撑的重要作用，其运行状态关系到输电系统的稳定和安全。目前电力系 统中已有800多万复合绝缘子带电运行，占绝缘子使用总量的55％。但是随 着复合绝缘子运行年限的增加，其老化问题日益严重，影响了复合绝缘子的 正常运行。
在复合绝缘子的工作环境中，水分、热量和电场等因素均有可能导致其 芯棒-护套的界面老化，使界面质量下降，在界面处形成脱粘及气隙缺陷。气 隙缺陷处场强增大，容易发生界面击穿和局部放电。缺陷的存在还会加速复 合绝缘子的老化。当缺陷存在时，水汽容易通过护套渗入到缺陷处，与芯棒 直接接触。芯棒在吸收水分后，容易发生局部放电和水解、玻璃侵蚀以及离 子交换等现象，导致芯棒的性能劣化，引起芯棒断裂的恶性事故。因此，减 缓复合绝缘子芯棒-护套界面的老化，将有利于降低复合绝缘子的故障几率， 提高复合绝缘子的寿命。
发明内容
本申请提供了一种复合绝缘子老化程度评价方法、装置、设备及存储介 质，通过对复合绝缘子的电压和泄露电流的测量，并根据电压波形和泄露电 流的波形来计算获得二者的相位差，可根据相位差来判断复合绝缘子的老化 程度，当相位差在0-90°之间时，相位差越小，则该复合绝缘子的芯棒-护套 的界面老化程度越高；且同时对这些复合绝缘棒进行水煮试验，并获得相位 差随着水煮时间的变化曲线，根据曲线计算获得该曲线的拟合系数，再根据 拟合系数的值来判断该复合绝缘棒的老化程度。本申请能够有效的判断出复合绝缘棒的老化程度，根据老化程度可以提前采取措施，以避免现有技术中 的芯棒在吸收水分后，容易发生局部放电和水解、玻璃侵蚀以及离子交换等 现象，导致芯棒的性能劣化，引起芯棒断裂的恶性事故。
本申请第一方面提供了一种复合绝缘子老化程度评价方法，包括：
测量若干复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应的电压波形和泄漏 电流波形；
根据所述电压波形和所述泄漏电流波形计算获得所述电压和所述泄漏电 流的相位差，对所述若干复合绝缘子进行水煮试验，测量获得所述相位差随 水煮时间的变化曲线。
可选地，所述根据所述电压波形和所述泄漏电流波形计算获得所述电压 和所述泄漏电流的相位差，对所述若干复合绝缘子进行水煮试验，测量获得 所述相位差随水煮时间的变化曲线，还包括根据所述变化曲线获得拟合系数， 并根据所述拟合系数判断所述若干复合绝缘子的界面老化程度。
可选地，所述测量若干复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应的电 压波形和泄漏电流波形，之前还包括：获取长度一致的若干复合绝缘子，并 分别在所述若干复合绝缘子样品上施加电压。
可选地，所述变化曲线包括：对所述若干复合绝缘子进行水煮试验不同 时间长度的水煮试验，并分别测量获得所述相位差随水煮时间的变化曲线。
本申请第二方面提供了一种复合绝缘子老化程度评价装置，包括：
测量模块，用于测量若干复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应的 电压波形和泄漏电流波形；
水煮试验模块，用于根据所述电压波形和所述泄漏电流波形计算获得所 述电压和所述泄漏电流的相位差，对所述若干复合绝缘子进行水煮试验，测 量获得所述相位差随水煮时间的变化曲线。
可选地，所述水煮试验模块还用于根据所述变化曲线获得拟合系数，并 根据所述拟合系数判断所述若干复合绝缘子的界面老化程度。
可选地，还包括施加电压模块，用于获取长度一致的若干复合绝缘子， 并分别在所述若干复合绝缘子样品上施加电压。
可选地，所述变化曲线包括：对所述若干复合绝缘子进行水煮试验不同 时间长度的水煮试验，并分别测量获得所述相位差随水煮时间的变化曲线。
本申请第三方面提供了一种复合绝缘子老化程度评价设备，所述设备包 括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的复合绝 缘子老化程度评价方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储 介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的复合绝缘子 老化程度评价方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中，提供了一种复合绝缘子老化程度评价方法，包括：测量若干 复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应的电压波形和泄漏电流波形；根 据所述电压波形和所述泄漏电流波形计算获得所述电压和所述泄漏电流的相 位差，对所述若干复合绝缘子进行水煮试验，测量获得所述相位差随水煮时 间的变化曲线。
本申请提供的复合绝缘子老化程度评价方法，通过对复合绝缘子的电压 和泄露电流的测量，并根据电压波形和泄露电流的波形来计算获得二者的相 位差，可根据相位差来判断复合绝缘子的老化程度，当相位差在0-90°之间时， 相位差越小，则该复合绝缘子的芯棒-护套的界面老化程度越高；且同时对这 些复合绝缘棒进行水煮试验，并获得相位差随着水煮时间的变化曲线，根据 曲线计算获得该曲线的拟合系数，再根据拟合系数的值来判断该复合绝缘棒 的老化程度。本申请能够有效的判断出复合绝缘棒的老化程度，根据老化程 度可以提前采取措施，以避免现有技术中的芯棒在吸收水分后，容易发生局 部放电和水解、玻璃侵蚀以及离子交换等现象，导致芯棒的性能劣化，引起 芯棒断裂的恶性事故。
附图说明
图1为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评价方法的一个实施例的 流程示意图；
图2为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评价方法的另一个实施例 的流程示意图；
图3为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评价方法的泄露电流基波 幅值随水煮时间的变化图；
图4为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评价方法的电压-泄露电流 的相位差随水煮时间的变化图；
图5为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评价方法的电压-泄漏电流 的相位差散点的分布拟合曲线图；
图6为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评价装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申 请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供的复合绝缘子老化程度评价方法、装置、设备及存储介质， 通过对复合绝缘子的电压和泄露电流的测量，并根据电压波形和泄露电流的 波形来计算获得二者的相位差，可根据相位差来判断复合绝缘子的老化程度， 当相位差在0-90°之间时，相位差越小，则该复合绝缘子的芯棒-护套的界面 老化程度越高；且同时对这些复合绝缘棒进行水煮试验，并获得相位差随着 水煮时间的变化曲线，根据曲线计算获得该曲线的拟合系数，再根据拟合系 数的值来判断该复合绝缘棒的老化程度。本申请能够有效的判断出复合绝缘 棒的老化程度，根据老化程度可以提前采取措施，以避免现有技术中的芯棒 在吸收水分后，容易发生局部放电和水解、玻璃侵蚀以及离子交换等现象， 导致芯棒的性能劣化，引起芯棒断裂的恶性事故。
参见图1-5，图1为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评价方法的一 个实施例的流程示意图；图2为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评价 方法的另一个实施例的流程示意图；图3为本申请提供的一种复合绝缘子老 化程度评价方法的泄露电流基波幅值随水煮时间的变化图；图4为本申请提 供的一种复合绝缘子老化程度评价方法的电压-泄露电流的相位差随水煮时间 的变化图；图5为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评价方法的电压-泄 漏电流的相位差散点的分布拟合曲线图；
本申请实施例第一方面提供了一种复合绝缘子老化程度评价方法，包括：
100，测量若干复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应的电压波形和 泄漏电流波形；
200，根据电压波形和泄漏电流波形计算获得电压和泄漏电流的相位差， 对若干复合绝缘子进行水煮试验，测量获得相位差随水煮时间的变化曲线。
需要说明的是，先获取长度一致的若干复合绝缘子，并分别在这些复合 绝缘子的两端施加电压，测量通过这些复合绝缘子的电压和泄露电流的波形。 所施加的电压通过高压电源产生，可以根据实际需求调节电压的大小，所产 生的泄露电流可以通过连接在电路中的电流测量装置进行测量，电压以及泄 露电流的数据都可以记录在电脑中。
记录施加电压开始之后的1min时这些复合绝缘子的电压和泄露电流的波 形，用相邻的电压的最大值和泄露电流的最小值对应的时间点的时间差除以 周期再乘以360°，得出电压和泄露电流的相位差。二者的相位差一般在0-90° 之间，且相位差越小，则表示对应的复核绝缘子芯棒-护套界面的老化程度越 高。
进一步测量这些绝缘子在进行水煮试验一段时间后，所测量得到的电压 和泄露电流的相位差，将这些相位差的数据进行拟合能够得出相位差随水煮 时间的变化曲线图，如图4所示，近似为倒S型。类比生物学上的种群增长 的S型曲线模型来拟合电压和泄露电流的相位差随水煮时间的变化，得到拟 合曲线：
式中
上式中a，b，k为拟合系数，l为理论减小速率，θ0为电压电 流相位差初始值。
进一步地，根据电压波形和泄漏电流波形计算获得电压和泄漏电流的相 位差，对若干复合绝缘子进行水煮试验，测量获得相位差随水煮时间的变化 曲线，还包括根据变化曲线获得拟合系数，并根据拟合系数判断若干复合绝 缘子的界面老化程度。
需要说明的是，通过比较拟合曲线中的拟合系数k，k能反映复合绝缘子 芯棒-护套界面的耐老化性能，k的值越大说明该复合绝缘子芯棒-护套界面的 耐老化性能越差。
进一步地，测量若干复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应的电压 波形和泄漏电流波形，之前还包括：110，获取长度一致的若干复合绝缘子， 并分别在若干复合绝缘子样品上施加电压。
需要说明的是，在测量获得若干复合绝缘子的电压和泄漏电流之前，先 从同一根复合绝缘子上切下长度一致的若干复合绝缘子，所切割的方向与复 合绝缘子的芯体轴线呈90°，然后分别在这些长度一致的复合绝缘子的两端施 加电压，并测量获得这些复合绝缘子的电压和泄露电流的波形。
进一步地，变化曲线包括：对若干复合绝缘子进行水煮试验不同时间长 度的水煮试验，并分别测量获得相位差随水煮时间的变化曲线。
需要说明的是，以复合绝缘子的湿热老化为例，先从一个复合绝缘子上切割 下30mm±0.5mm的复合绝缘子，然后将这些样品均放入电热水浴锅中进行水 煮，水煮的时间分别为24h、47h、68h、108h、135.5h、179.5h、242h、340.5h、 383.5h、455.5h。对于这些水煮时间不同的复合绝缘子分别测量其电压和泄露 电流值，记录并获得电压和泄露电流的波形。如表1，为电压电流的相位差随 水煮时间的变化的记录表。
表1电压电流相位差随水煮时间的变化
从表格可知，随着湿热老化的时间的增加，复合绝缘子芯棒-护套的老化 程度加深，复合绝缘子两端所加的电压和泄漏电流的相位差在减小。因此， 可以采用电压和泄露电流之间的相位差来表征复核绝缘子芯棒-护套的老化程 度。
而图3的泄露电流基波幅值随水煮时间的变化曲线图，和图4中电压和 泄露电流的相位差随水煮时间的变化曲线图可以看出，经过450h的水煮老化 后，复合绝缘子的泄露电流基波的幅值仍然未见饱和，而复合绝缘子的电压 和泄露电流的相位差已经趋于饱和。因此，用电压和泄露电流的相位差来反 应复核绝缘子的芯棒-护套界面的耐老化性能有更好的灵敏性。同时，不同的 水煮时间的电压和泄露电流的相位差随加压时间的变化的差距存在，但是差 距很小，并且幅值一般在0-90°的范围内，因此有利于将不同复合绝缘子进行归一化比较。
假设复合绝缘子芯棒-护套的界面是由无数个界面单元组成。在温度和水 分的作用下，界面单元会发生断裂，但是随着界面单元断裂数量的增大，界 面单元的断裂会受到界面扩展的限制，界面断裂的速率会逐渐下降，最终趋 于饱和。假设某时刻的电压和泄露电流的相位差为θ，初始值为θ0，1为理论 减小速率，则可以得出如下方程：
将上述的微分方程进行求解，可得：
其中，
用上述公式拟合前述的数据可以得出图5。从图5可知，拟合参数k能够 反映复合绝缘子的芯棒-护套界面的耐老化性能，可与水煮100h的电压与泄露 电流的相位差一起作为评价复合绝缘子芯棒-护套界面耐老化性能的指标。前 者需要考虑较长时间的水煮对复合绝缘子性能的影响，后者则可以快速的对 复合绝缘子进行老化性能的判断。
为了便于理解，请参见图6，为本申请提供的一种复合绝缘子老化程度评 价装置的结构示意图。
本申请实施例第二方面提供了一种复合绝缘子老化程度评价装置，包括：
测量模块10，用于测量若干复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应 的电压波形和泄漏电流波形；
水煮试验模块20，用于根据电压波形和泄漏电流波形计算获得电压和泄 漏电流的相位差，对若干复合绝缘子进行水煮试验，测量获得相位差随水煮 时间的变化曲线。
进一步地，水煮试验模块还用于根据变化曲线获得拟合系数，并根据拟 合系数判断若干复合绝缘子的界面老化程度。
进一步地，还包括施加电压模块30，用于获取长度一致的若干复合绝缘 子，并分别在若干复合绝缘子样品上施加电压。
进一步地，变化曲线包括：对若干复合绝缘子进行水煮试验不同时间长 度的水煮试验，并分别测量获得相位差随水煮时间的变化曲线。
本申请第三方面提供了一种复合绝缘子老化程度评价设备，设备包括处 理器以及存储器：
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行上述实施例的复合绝缘子老化程 度评价方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质 用于存储程序代码，程序代码用于执行上述实施例的复合绝缘子老化程度评 价方法。
本申请的说明书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变 形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、 方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包 括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或 单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个” 是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存 在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存 在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后 关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项 中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或 c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或 “a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和 方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示 意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可 以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个 系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间 的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合 或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作 为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或 者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单 元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单 元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售 或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本 申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的 全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个 存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步 骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-Only Memory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应 当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案 的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种复合绝缘子老化程度评价方法，其特征在于，包括：
获取长度一致的若干复合绝缘子，并分别在所述若干复合绝缘子样品上施加电压；
测量若干复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应的电压波形和泄漏电流波形；
根据所述电压波形和所述泄漏电流波形计算获得所述电压和所述泄漏电流的相位差，对所述若干复合绝缘子进行水煮试验，测量获得所述相位差随水煮时间的变化曲线，根据所述变化曲线获得拟合系数，并根据所述拟合系数判断所述若干复合绝缘子的界面老化程度；
所述变化曲线具体为：
其中，
a，b，k为拟合系数，l为理论减小速率，θ0为电压电流相位差初始值；
所述根据所述变化曲线获得拟合系数，并根据所述拟合系数判断所述若干复合绝缘子的界面老化程度具体为：k的值越大说明该复合绝缘子芯棒-护套界面的耐老化性能越差。
2.根据权利要求1所述的复合绝缘子老化程度评价方法，其特征在于，所述变化曲线包括：对所述若干复合绝缘子进行水煮试验不同时间长度的水煮试验，并分别测量获得所述相位差随水煮时间的变化曲线。
3.一种复合绝缘子老化程度评价装置，其特征在于，包括：
施加电压模块，用于获取长度一致的若干复合绝缘子，并分别在所述若干复合绝缘子样品上施加电压；
测量模块，用于测量若干复合绝缘子的电压和泄漏电流，并获得相应的电压波形和泄漏电流波形；
水煮试验模块，用于根据所述电压波形和所述泄漏电流波形计算获得所述电压和所述泄漏电流的相位差，对所述若干复合绝缘子进行水煮试验，测量获得所述相位差随水煮时间的变化曲线，根据所述变化曲线获得拟合系数，并根据所述拟合系数判断所述若干复合绝缘子的界面老化程度；
所述变化曲线具体为：
其中，
a，b，k为拟合系数，l为理论减小速率，θ0为电压电流相位差初始值；
所述根据所述变化曲线获得拟合系数，并根据所述拟合系数判断所述若干复合绝缘子的界面老化程度具体为：k的值越大说明该复合绝缘子芯棒-护套界面的耐老化性能越差。
4.根据权利要求3所述的复合绝缘子老化程度评价装置，其特征在于，所述变化曲线包括：对所述若干复合绝缘子进行水煮试验不同时间长度的水煮试验，并分别测量获得所述相位差随水煮时间的变化曲线。
5.一种复合绝缘子老化程度评价设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-2任一项所述的复合绝缘子老化程度评价方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-2任一项所述的复合绝缘子老化程度评价方法。
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