一种基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法

技术领域

本发明涉及涉及输电线路绝缘子检测领域，特别涉及一种基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法。

背景技术

电力系统的安全、稳定运行越来越受到重视，绝缘子作为一种重要的绝缘配件被大量应用于高压输电线路中，特别是近年来大力发展的高压交、直流输电系统中，绝缘子的安全运行问题更是直接影响了整个输电系统的安全可靠性。绝缘子若存在劣化，将给电力系统运行的安全可靠性带来极大的威胁。在国内电网中，由于劣化绝缘子所造成的线路闪络事故时常发生，已给国民经济造成了巨大的损失。随着电网规模的不断扩大及挂网运行绝缘子运行时间的不断增长，输电线路上的绝缘子在运行过程中因长期经受机电负荷、日晒雨淋、冷热变化等作用，会使绝缘子的绝缘性能或机械性能下降，出现绝缘子劣化，由此可能导致绝缘电阻降低、绝缘开裂甚至击穿等故障，对电网的供电可靠性带来潜在威胁，因此，绝缘子状态检测是一项任务繁重且意义重大的工作。

带电检测线路的劣化绝缘子已成为国内外电力部门十分关注的问题之一。因此，为适应我国电力发展的要求，利用先进的技术手段，系统地研究输电线路绝缘子劣化的带电检测方法，对保证输电线路的安全运行以及运行中线路绝缘子绝缘状态的监测具有重要的工程价值，对推进和完善绝缘子劣化检测方法的研究也具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法，为输电线路绝缘子劣化检测提供一种新的技术判别方法。

本发明提供了一种基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法，其特征在于：所述的基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法，具体包括：

将66～500kV输电线路不同工况下绝缘子表面轴向电场实测值换算为相应的电压值，以便与标准DL/T 62—2005中输电线路绝缘子分布电压标准值进行比较；

基于电场的绝缘子劣化特征分析，当输电线路中出现绝缘劣化的低零值绝缘子时，通过表面轴向电场分布的变化，判断绝缘子的绝缘状态；算法功能，是配套软件配备的功能。

将66～500kV输电线路不同工况下绝缘子表面轴向电场实测值换算为相应的电压值，假设被测绝缘子串的绝缘子片数为n，被测绝缘子串所承受的系统运行相电压为U，绝缘子串不存在劣化时标准分布电压为SUi(i＝1，2，…，n)，表面轴向电场实测值为SEi，归一化后的标准场为Sei；

当实际工况下每片绝缘子表面轴向电场的实测值为Ei，归一化后的电场值为ei：

则电场电压换算系数为ki的计算方法为：

k

则根据绝缘子表面轴向电场实测值计算得到各片绝缘子的分布电压为：

判断标准为：

(1)被测绝缘子电压值低于50％标准规定值，判为劣化绝缘子；

(2)被测绝缘子电压值高压50％的标准规定值，同时明显低于相邻两侧合格绝缘子的电压值，即分布电压曲线在该片绝缘子上出现突然降低而呈“V”字形，判为劣化绝缘子。

基于电场的绝缘子劣化特征分析过程为：

特征量：自身电场变化程度dci，相对邻侧电场的变化程度dai。

数据预处理：标准场和实测场均为绝缘子表面轴向电场；

通过数据库【现场实测/仿真计算】获取该工况下的标准场SEi，计算归一化电场Sei；将实测电场数据Ei进行归一化处理得到ei。

特征值计算：

计算实测场与标准场的差值场Δei＝ei-Sei；

计算电场变化程度dci，dci为负时表示下降：

计算dci除掉两端点后的各点与前后均值的差值ai，用来表征此处曲率特征：

分区段分析：

分段点的选取条件：

该点为极大值点，ai大于Y0＝2％，且此点电场变化为正，dci大于0，且邻侧存在dci小于0的点；

当不存在分段点时，则未发现劣化绝缘子；

当存在分段点时，电场变化小于Y1(Y1＝0)的区段疑似劣化，用区段内各点dci或者与各点曲率值表示劣化程度。

两端点分析：

两端点的下降程度超过40％时劣化，小于30％时未劣化；

当端点下降程度在30％～40％，位于之间疑似，其状态与邻点的状态一致。

算法功能设计具体包括系统设置：

1)电压等级：66kV、220kV、500kV

2)杆塔类型：酒杯塔、双回路塔

3)绝缘子类型：复合绝缘子、瓷质绝缘子

4)绝缘子串型：耐张串、直线串

5)绝缘子片数：6/7/8，12/13/14，25/26/28/29/30

6)标准场：实测场，仿真场。

算法功能设计具体包括输入参数：

1)标准场初始化为：当数据库中有同等工况下的实测场数据时，将实测数据作为标准场，否则利用仿真场作为标准场；

2)电场电压换算系数ki；

3)劣化特征分析阈值均可输入，初始化为：Y0＝2％,Y1＝0，Y2＝30％，Y3＝40％，可修改；

4)绝缘子串表面轴向电场实测数据Ei。

算法功能设计具体包括输出结果：

1)电场分布曲线Ei；

2)计算得到的电压Ui与标准分布电压Sui的对比曲线；

3)各点电场的下降程度dci和曲率曲线ai；

4)劣化诊断结果：疑似劣化区域，劣化位置、片数，劣化程度。

本发明能将66～500kV输电线路不同工况下绝缘子表面轴向电场实测值换算为相应的电压值，基于电场分布对绝缘子劣化特征进行分析，实现对绝缘子串疑似劣化区域(劣化位置、片数)，劣化程度的判断。

下面对本发明中的输电线路绝缘子劣化判别方法对比进行说明：

目前，在实际操作过程中，作业人员通过手持操作杆移动电场检测仪对绝缘子电场进行逐片测量，然后将测量数据导入计算机系统，绘制成绝缘子串电场分布曲线通过观察曲线是否存在畸变点判别劣化绝缘子的存在与否。通过直接观测曲线变化的方法用于绝缘子劣化情况的判断效率低、对数据分析的准确度和深度不够，本发明中的输电线路绝缘子劣化判断方法操作简单，能快速的、准确的自动判别出绝缘子串疑似劣化区域(劣化位置、片数)，劣化程度信息，大大节省了作业人员进行数据分析的时间，适用于国内推广使用，为高压输电线路绝缘子劣化判别提供了一种行之有效的技术判别方法。

本发明的优点：

本发明所述的基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法，有效克服现有劣质绝缘子需逐片检测、受温环境影响大等不足，具有操作简便、准确性和稳定性高等优势，能够提高输电线路劣化绝缘子的检测效率，减小作业强度，对保证输电线路安全稳定运行具有十分重要的意义。针对现有电场检测判别无标准，只能通过常规电场检测分布曲线来判断是否存在劣化的现状，提供了一种更准确且有判断依据的根据输电线路绝缘子表面轴向电场数据判断绝缘子劣化状况的方法，为输电线路绝缘子劣化检测提供一种新的技术判别方法。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为基于电场的绝缘子劣化特征分析计算流程图；

图2为不同工况下电压分布曲线图。

具体实施方式

实施例1

本发明提供了一种基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法，其特征在于：所述的基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法，具体包括：

将66～500kV输电线路不同工况下绝缘子表面轴向电场实测值换算为相应的电压值，以便与标准DL/T 62—2005中输电线路绝缘子分布电压标准值进行比较；

基于电场的绝缘子劣化特征分析，当输电线路中出现绝缘劣化的低零值绝缘子时，通过表面轴向电场分布的变化，判断绝缘子的绝缘状态；算法功能，是配套软件配备的功能。

将66～500kV输电线路不同工况下绝缘子表面轴向电场实测值换算为相应的电压值，假设被测绝缘子串的绝缘子片数为n，被测绝缘子串所承受的系统运行相电压为U，绝缘子串不存在劣化时标准分布电压为SUi(i＝1，2，…，n)，表面轴向电场实测值为SEi，归一化后的标准场为Sei；

当实际工况下每片绝缘子表面轴向电场的实测值为Ei，归一化后的电场值为ei：

则电场电压换算系数为ki的计算方法为：

k

则根据绝缘子表面轴向电场实测值计算得到各片绝缘子的分布电压为：

判断标准为：

(1)被测绝缘子电压值低于50％标准规定值，判为劣化绝缘子；

(2)被测绝缘子电压值高压50％的标准规定值，同时明显低于相邻两侧合格绝缘子的电压值，即分布电压曲线在该片绝缘子上出现突然降低而呈“V”字形，判为劣化绝缘子。

基于电场的绝缘子劣化特征分析过程为：

特征量：自身电场变化程度dci，相对邻侧电场的变化程度dai。

数据预处理：标准场和实测场均为绝缘子表面轴向电场；

通过数据库【现场实测/仿真计算】获取该工况下的标准场SEi，计算归一化电场Sei；将实测电场数据Ei进行归一化处理得到ei。

特征值计算：

计算实测场与标准场的差值场Δei＝ei-Sei；

计算电场变化程度dci，dci为负时表示下降：

计算dci除掉两端点后的各点与前后均值的差值ai，用来表征此处曲率特征：

分区段分析：

分段点的选取条件：

该点为极大值点，ai大于Y0＝2％，且此点电场变化为正，dci大于0，且邻侧存在dci小于0的点；

当不存在分段点时，则未发现劣化绝缘子；

当存在分段点时，电场变化小于Y1(Y1＝0)的区段疑似劣化，用区段内各点dci或者与各点曲率值表示劣化程度。

两端点分析：

两端点的下降程度超过40％时劣化，小于30％时未劣化；

当端点下降程度在30％～40％，位于之间疑似，其状态与邻点的状态一致。

本发明能将66～500kV输电线路不同工况下绝缘子表面轴向电场实测值换算为相应的电压值，基于电场分布对绝缘子劣化特征进行分析，实现对绝缘子串疑似劣化区域(劣化位置、片数)，劣化程度的判断。

下面对本发明中的输电线路绝缘子劣化判别方法对比进行说明：

目前，在实际操作过程中，作业人员通过手持操作杆移动电场检测仪对绝缘子电场进行逐片测量，然后将测量数据导入计算机系统，绘制成绝缘子串电场分布曲线通过观察曲线是否存在畸变点判别劣化绝缘子的存在与否。通过直接观测曲线变化的方法用于绝缘子劣化情况的判断效率低、对数据分析的准确度和深度不够，本发明中的输电线路绝缘子劣化判断方法操作简单，能快速的、准确的自动判别出绝缘子串疑似劣化区域(劣化位置、片数)，劣化程度信息，大大节省了作业人员进行数据分析的时间，适用于国内推广使用，为高压输电线路绝缘子劣化判别提供了一种行之有效的技术判别方法。

实施例2

本发明提供了一种基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法，其特征在于：所述的基于电场分布检测输电线路绝缘子劣化判别方法，具体包括：

将66～500kV输电线路不同工况下绝缘子表面轴向电场实测值换算为相应的电压值，以便与标准DL/T 62—2005中输电线路绝缘子分布电压标准值进行比较；

基于电场的绝缘子劣化特征分析，当输电线路中出现绝缘劣化的低零值绝缘子时，通过表面轴向电场分布的变化，判断绝缘子的绝缘状态；算法功能，是配套软件配备的功能。

将66～500kV输电线路不同工况下绝缘子表面轴向电场实测值换算为相应的电压值，假设被测绝缘子串的绝缘子片数为n，被测绝缘子串所承受的系统运行相电压为U，绝缘子串不存在劣化时标准分布电压为SUi(i＝1，2，…，n)，表面轴向电场实测值为SEi，归一化后的标准场为Sei；

当实际工况下每片绝缘子表面轴向电场的实测值为Ei，归一化后的电场值为ei：

则电场电压换算系数为ki的计算方法为：

k

则根据绝缘子表面轴向电场实测值计算得到各片绝缘子的分布电压为：

判断标准为：

(1)被测绝缘子电压值低于50％标准规定值，判为劣化绝缘子；

(2)被测绝缘子电压值高压50％的标准规定值，同时明显低于相邻两侧合格绝缘子的电压值，即分布电压曲线在该片绝缘子上出现突然降低而呈“V”字形，判为劣化绝缘子。

基于电场的绝缘子劣化特征分析过程为：

特征量：自身电场变化程度dci，相对邻侧电场的变化程度dai。

数据预处理：标准场和实测场均为绝缘子表面轴向电场；

通过数据库【现场实测/仿真计算】获取该工况下的标准场SEi，计算归一化电场Sei；将实测电场数据Ei进行归一化处理得到ei。

特征值计算：

计算实测场与标准场的差值场Δei＝ei-Sei；

计算电场变化程度dci，dci为负时表示下降：

计算dci除掉两端点后的各点与前后均值的差值ai，用来表征此处曲率特征：

分区段分析：

分段点的选取条件：

该点为极大值点，ai大于Y0＝2％，且此点电场变化为正，dci大于0，且邻侧存在dci小于0的点；

当不存在分段点时，则未发现劣化绝缘子；

当存在分段点时，电场变化小于Y1(Y1＝0)的区段疑似劣化，用区段内各点dci或者与各点曲率值表示劣化程度。

两端点分析：

两端点的下降程度超过40％时劣化，小于30％时未劣化；

当端点下降程度在30％～40％，位于之间疑似，其状态与邻点的状态一致。

算法功能设计具体包括系统设置：

1)电压等级：66kV、220kV、500kV

2)杆塔类型：酒杯塔、双回路塔

3)绝缘子类型：复合绝缘子、瓷质绝缘子

4)绝缘子串型：耐张串、直线串

5)绝缘子片数：6/7/8，12/13/14，25/26/28/29/30

6)标准场：实测场，仿真场。

算法功能设计具体包括输入参数：

1)标准场初始化为：当数据库中有同等工况下的实测场数据时，将实测数据作为标准场，否则利用仿真场作为标准场；

2)电场电压换算系数ki；

3)劣化特征分析阈值均可输入，初始化为：Y0＝2％,Y1＝0，Y2＝30％，Y3＝40％，可修改；

4)绝缘子串表面轴向电场实测数据Ei。

算法功能设计具体包括输出结果：

1)电场分布曲线Ei；

2)计算得到的电压Ui与标准分布电压Sui的对比曲线；

3)各点电场的下降程度dci和曲率曲线ai；

4)劣化诊断结果：疑似劣化区域，劣化位置、片数，劣化程度。

本发明能将66～500kV输电线路不同工况下绝缘子表面轴向电场实测值换算为相应的电压值，基于电场分布对绝缘子劣化特征进行分析，实现对绝缘子串疑似劣化区域(劣化位置、片数)，劣化程度的判断。

下面对本发明中的输电线路绝缘子劣化判别方法对比进行说明：

目前，在实际操作过程中，作业人员通过手持操作杆移动电场检测仪对绝缘子电场进行逐片测量，然后将测量数据导入计算机系统，绘制成绝缘子串电场分布曲线通过观察曲线是否存在畸变点判别劣化绝缘子的存在与否。通过直接观测曲线变化的方法用于绝缘子劣化情况的判断效率低、对数据分析的准确度和深度不够，本发明中的输电线路绝缘子劣化判断方法操作简单，能快速的、准确的自动判别出绝缘子串疑似劣化区域(劣化位置、片数)，劣化程度信息，大大节省了作业人员进行数据分析的时间，适用于国内推广使用，为高压输电线路绝缘子劣化判别提供了一种行之有效的技术判别方法。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。