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绝缘子污秽度的在线监测

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发展的条件是否具备。

幅值超过一定值的脉冲数,可以作为指示绝缘子闪络与否的条件。由此可确定污秽绝缘子,污秽报警条件的判断标准。

影响绝缘子闪络的其他因素的任何改变,都会通过绝缘子泄漏电流特征量的变化清楚地反映出来。当泄漏电流脉冲数超过一定值,且重复率达到一定水平,即是污秽绝缘子临近闪络的条件。

过去,盐密的测量仅停留在对绝缘子污秽定型的分析上,现在对绝缘子污秽泄漏电流的测量,就可以对绝缘子的污秽进行量化分析。

因此,对于掌握地区污秽度的变化,只需在现场长期地监测运行中绝缘子表面的泄漏电流的特征量,同步跟踪周围环境参量,以及与泄漏电流相关的其他参量的变化。如所处地的环境温度、大气湿度、运行电压幅值、频率等。它们将帮助技术人员更好地分析获得Ih及Nn信息。建立起天然污秽绝缘子泄漏电流数据库,也就能及时掌握运行中绝缘子的污秽状况。

(三)绝缘子表面泄漏电流测量 (1)传感器现场安装

利用流经绝缘子表面的泄漏电流作为监测对象,采用全屏蔽式电流传感器取样。对于直流,用取样电阻获取泄漏电流信号。被监测的信号经隔离、滤波、放大后,送入A/D模-数转换至计算机同一分析、判断、归档处理。图4-71为传感器现场安装示意图。

图2 传感器现场安装示意图

(2)污秽泄漏电流的取样

1)交流污秽泄漏电流的取样。交流传感器是一个特制的环形线圈,它被安装在运行现场悬式绝缘子最后一片(接地端)的挂环处。也可以安装于柱式绝缘子的接地引下线上(见图2)。视被监测设备而定,它仅对沿绝缘串表面流过的泄漏电流敏感。

为了方便现场取样安装,取样传感器也可采用环形开口线圈,像钳形电流表取样端一样。但是采用这种开口传感器长期用于现场运行,抗干扰与密封问题还有待进一步解决。

2)直流污秽泄漏电流的取样。直流污秽泄漏电流的取样,也可以采用交流式电流传感器取样。但存在一定的问题。直流传感器原理较复杂,要进行补偿,且信号容易失真。优点是磁隔离、简单、比较安全。

另一种可行的取样方式是采用电阻取样。即采用一个具有过电压自动保护的取样箱获取信号。这个取样箱安装于设备横担上,或固定在水泥柱上。取样箱内的取样电阻要求功率足够大,后一级一定要采取隔离保护措施。取样时,一般情况下采取短路一片绝缘子比较方便。如条件不允许时,可在绝缘子表面上贴一圈金属环,或者在钢帽处增加绝缘来完成。直流取样箱安装接线示意图如图3所示。

监测柱式绝缘子时,用一软铜线箍在最后一片瓷裙下瓷柱的部分(不能与法兰相碰),其引出线与取样箱的一端相连。将取样箱安装于设备构架或固定在水泥柱上。

监测悬式绝缘子时,用一个铜环贴在瓷瓶上,污秽电流信号从环上引到取样

箱中。

(3)信号的处理

污秽泄漏电流是一个过零的尖脉冲。为了不使信号失真,对传感器的频响和线性度是有要求的。A/D采用的频率,要保证每个通道信号波形不失真为宜。

(四)模糊报警模型的建立

在以往的在线监测系统中,一般都采用恒值报警模型。所谓恒值报警,是指系统设定一个泄漏电流限值,若现场测得的泄漏电流值超过该限值,系统发出污秽报警。可在实际中,泄漏电流的大小除了与污秽程度有关外,同时还受到其它因素的影响。为了防止漏报,恒值报警中只能将监测系统报警门限电流值定义得较低,采用较低的报警门限值导致了系统频繁误报警,降低了系统的可靠性。

由上面分析可知,恒值报警无法提高报警的可靠性,究其原因是恒值报警采用了线性报警模型,而实际的量并非线性关系,因此要想可靠报警,必须研究电参数(电晕脉冲电流和泄漏电流)、环境温度、环境湿度与污秽度之间的非线性关系,进行报警。如果我们能找到一种恰当的方式,来描述污秽程度与电参数之间的非线性关系,并通过这种关系实现系统的报警输出,即提出一种非线性的报警模型,那么系统报警的可靠性将得到有效地改善。

利用由现有专家经验以及根据实验数据得出的推理规则建立的规则库,来描述非线性关系。模糊逻辑方法具有多因素综合分析的特点,因而适合于对受多种因素影响的具有不确定性结论的事物或现象做出总的评价。反映高电压下运行的绝缘子污秽状况的参数如泄漏电流、电晕电流脉冲量等都是带有极大模糊特征的量,运用模糊逻辑方法对其进行分析是一种非常有效的手段。

a 模糊推理环节:只考虑电参数对绝缘子污秽程度的反映,即由电参数推理出处于不同污秽程度的隶属度,暂不考虑环境因素的影响;

b 模糊评判环节:根据测得的绝缘子电参数推理得到目前绝缘子处于不同污秽程度的隶属度;

c 模糊校正环节:在某些情况下,环境的影响不容忽视,本环节就是对前面得出的绝缘子污秽程度进行校正。

采用模糊报警模型的实用性及优越性。可以实现恒值报警模型的功能。可以减小漏报几率,防止了环境湿度突然增大时,污闪事故的发生,有效地降低漏报几

率。

目前,模糊报警模型仅仅处于验证阶段,其中各输入量的模糊化过程、制定的合理性还有待进一步的改进。

(五). 基于遥测技术的输电线路绝缘子污秽在线监测系统

5.1泄漏电流监测原理

目前,测量绝缘子表面污秽程度的方法有等值附盐密度法、测量污层电导率法和测量污秽绝缘子表面泄漏电流法。其中,泄漏电流是指运行电压作用下受污表面受潮后流过绝缘子表面的电流,是运行电压、气候(大气压力、温度、湿度等)、污秽三要素综合作用的结果,是动态参数,适宜于在线监测。因此,在本系统中采用测量泄漏电流来估计污秽绝缘子的运行状态。

图1所示曲线为自然污秽绝缘子交流闪络过程的典型示波图(升压法),从运行中对污秽绝缘的监视和预报角度出发,可将其分成3部分。如果以闪络电压为基准的标么值表示,A点和B点的电压标么值分别为0.5和0.9,A点之前称为非预报区,A点与B点之间称为预报区,B点之后至闪络为危险区。

从图1可以看出,自然污秽绝缘子泄漏电流的特点是出现在预报区的泄漏电流呈不稳定状态,常以脉冲群出现,并伴有局部的电弧形成和熄灭,预报区的泄漏电流脉冲群幅值大多为几十毫安至几百毫安,其宽度常为几个周期至几十个周期。在闪络前,泄漏电流脉冲幅值迅速增加,且高幅值脉冲的密度也增高。正因为泄漏电流在闪络前具有上述特点,使得通过在线监测绝缘子的泄漏电流幅值和脉冲数及环境参数来估计绝缘子的污秽程度、并在污闪发生之前给出预警成为可

能。

2. 1泄漏电流的提取

系统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人泄漏电流传感器放大,从而实现了对泄漏电流信号的提取。

由于泄漏电流的变化通常从几十微安到几百毫安,且有高频放电脉冲,因此,电流传感器设计和选择时应遵循以下原则:线性度好、线性范围宽、灵敏度高、频带宽、稳定性好、抗电磁干扰能力强等。为了满足要求,我们采用新型高磁导材料敏摸合金,经多次试验,开发出了一种电流从50 mA到500 mA,频率从10 Hz到150kHz范围内变化时都具有足够线性度的电流传感器,当电流超过500mA时它能快速饱和,满足检测泄漏电流和放电脉冲对电流传感器的要求。

采用12位A/D转换器,从而完成对泄漏电流的采样。由于装置采用了程控增益放大技术,使所采集的泄漏电流精度可以达到0.2级以上,从而泄漏电流分辨率可以达到2.5uA。

2. 3系统功能设计

监测系统软件基于Windows 2000/98平台,采用Visual Basic面向对象语言编制而成。软件功能包括无线数据通信、参数设置、数据查询、自动巡测、人工点测、数据分析等。

绝缘子污秽度的在线监测

发展的条件是否具备。幅值超过一定值的脉冲数,可以作为指示绝缘子闪络与否的条件。由此可确定污秽绝缘子,污秽报警条件的判断标准。影响绝缘子闪络的其他因素的任何改变,都会通过绝缘子泄漏电流特征量的变化清楚地反映出来。当泄漏电流脉冲数超过一定值,且重复率达到一定水平,即是污秽绝缘子临近闪络的条件。过去,盐密的测量仅停留在对绝缘子污秽定型的分析上,现在对
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