CN101706531B - 绝缘子绝缘性能的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝缘子绝缘性能的检测方法，检测方法步骤如下：初始化被测绝缘子的零值临界电阻R1和低值临界电阻R2；对断电状态下的被测绝缘子施加直流高电压；采集流经被测绝缘子的泄漏电流；根据上述步骤施加的直流高电压和采集得到的泄漏电流，结合伏安法计算出被测绝缘子的绝缘电阻R；将计算出的绝缘电阻R和零值临界电阻R1、低值临界电阻R2进行比较，然后输出对被测绝缘子的性能的比较结果。本发明具有适用范围广、适用现场操作、测量智能、检测快捷、操作方便、测量精度高、输出结果形式丰富、携带方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力安全领域，具体涉及一种绝缘子绝缘性能的检测方法。
背景技术
现在我国电网所用的绝缘子大多为陶瓷绝缘子，新绝缘子的绝缘性能较好，但是随着输电线路的运行，绝缘子会逐渐老化，绝缘子的绝缘电阻会变小、绝缘性能会降低，成为低值绝缘子或零值绝缘子。造成低值绝缘子的主要原因有：一、绝缘子劣化，绝缘子长期经受着电场、线路的重力负载和大自然、阳光、雨、雪的作用，必然逐渐劣化；二、绝缘子表面积污、污层湿润，导致绝缘子绝缘性能会降低；如果低值绝缘子程度日趋严重或者雷电将绝缘子击穿，则可能直接导致绝缘子损坏，导致出现零值绝缘子。由于零值、低值的不良绝缘子的存在，增加了发生雷击闪络和污秽闪络的概率，使电网的供电可靠性下降。当含有不良绝缘子的绝缘子串发生闪络时，其短路电流会从绝缘子内部通过，产生的热效应可能使绝缘子钢帽炸开，从而出现绝缘子串断开、导线落地等现象，造成严重的事故；其次，大量低值绝缘子的存在增加了电网的电量损耗，这也是不明电量丢失的一方面原因，造成了严重的资源浪费。针对低值绝缘子，如果是表面积污、污层湿润，则可以对绝缘子进行清理，如果是绝缘子劣化，则可视实际情况更换处理；针对的零值绝缘子，通常直接更换处理。因此对运行的输电线路中绝缘子的绝缘性能进行检测是保证高压输、配电线路安全运行的关键性问题之一。
目前常用的绝缘子性能检测方法为带电的在线检测法，常见的在线检测绝缘子性能的方法主要有：
火花叉法：是目前最常用的检测方法，该方法是根据火花叉与绝缘子接触是否产生放电来判断绝缘子好坏。该方法有两个缺点：其一是需逐个测量所有绝缘子费时费工效率低；其二是检测时火花放电的声音被电晕声淹没且距离远难以听准。若绝缘子串中已有几片存在零值或低值现象，利用火花叉法对其他绝缘子进行检测时，可能发生对地闪络事故，危及测量人员的人身安全，同时造成线路跳闸停电事故。
小球放电法：是目前较常用的检测方法。该方法是通过测量绝缘子两端的小球产生放电时的距离来判断绝缘子的电压分布，从而判断被测绝缘子是否正常。这种方法要频繁调整小球距离，误判率较大。
红外热像仪法：是目前比较先进的检测方法。它是利用绝缘子表面的热效应原理进行在线检测的。这种方法对涂有半导体釉的防污绝缘子非常有效。因为此类绝缘子在线带电运行时，正常绝缘子的表面电流较大，温升较高，而劣质绝缘子的表面温度比正常绝缘子低好几度，用红外热像仪易于识别。但对于玻璃绝缘子或普通釉的瓷绝缘子，其正常表面温度比劣质绝缘子表面温度仅相差1℃左右，在复杂的气候条件和现场环境下，测量及其困难，精度难以保证。
激光多谱勒振动法：利用已开裂绝缘子的振动中心频率与正常时不同的特点，通过外力如敲击铁塔或将超声波发生器所产生的超声波，用抛物型反射镜对准被测绝缘子或用激光源对准被测绝缘子，以激起绝缘子的微小振动，然后将激光多谱勒仪发出的激光对准被测的绝缘子，根据对反射回来的信号的频谱的分析，从而获得该绝缘子的振动中心频率值，据此判断该绝缘子的好坏。但是由于该仪器对未开裂的绝缘子检测无效的问题以及体积庞大、笨重，使用及维修复杂、造价高等缺点，限制了它的适用范围。
紫外成像法：紫外成像仪能直接检测出设备异常温升之前的放电过程，是国际上放电检测的主要方法。紫外成像仪比起其他检测手段，具有观察直观、预见性好、观测距离远等优点，但由于紫外成像仪价格昂贵，且只能观察较强的放电信号，所以它一般情况下只能以检测电晕、局部放电及电弧为主。而绝缘子的放电非常微弱，即使有劣质绝缘子出现，一般表现为空气电离的增加，尚未出现明显的放电。受到紫外成像仪CMOS感光灵敏度和远距离检测的限制，在绝缘子的微弱空气电离发展为电弧之前，难以通过紫外成像仪观测到。
可见，以上各种方法都存在一定的缺陷，而且，在我国，只有地市级以上的电力部门才有带电作业人员，因此在无带电作业人员的地市级以下地区将无法方便有效地对线路绝缘子进行带电检测。目前采用停电检测方法主要有摇表测量法，但是由于在杆塔上操作非常不方便、高空操作的危险系数非常高，往往需要将绝缘子从杆塔上取下，操作非常不便，费时费力，导致电网停电检测时间过长，影响电网的使用。
发明内容
本发明针对上述现有技术的缺点，提供一种适用范围广、适用现场操作、测量智能、检测快捷、操作方便、测量精度高、输出结果形式丰富、携带方便的绝缘子绝缘性能的检测方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：本发明提供一种绝缘子绝缘性能的检测方法，其实施步骤如下：
1)初始化被测绝缘子的零值临界电阻R1和低值临界电阻R2；
2)对停电状态下的被测绝缘子施加直流高电压；
3)采集流经被测绝缘子的泄漏电流；
4)根据步骤2)施加的直流高电压和步骤3)采集得到的泄漏电流，结合伏安法计算出被测绝缘子的绝缘电阻R；
5)将步骤4)计算出的绝缘电阻R和零值临界电阻R1、低值临界电阻R2进行比较，然后输出对被测绝缘子的性能的比较结果。
作为本发明上述检测方法的进一步改进，所述步骤5)中在输出比较结果之前包含将所述比较结果存储的步骤；所述步骤5)中的比较结果的输出形式为声音形式、视觉形式或者数据文档形式。
本发明具有下述优点：本发明通过对停电的绝缘子施加高电压检测泄漏电流，然后根据伏安法计算出被测绝缘子的电阻并直接判断绝缘子为零值、低值或者正常的信息，具有测量智能、检测快捷、输出结果形式丰富的优点，在测量后可以暂时存储各个被测绝缘子检测结果，不需要专业的带电作业人员，使得实际工作中检测的效率更高，大量检测时速度更快。本发明的绝缘子绝缘性能的检测装置通过在高压电源单元可以输出多种高电压，可以适应多种绝缘子，具有适用范围广的优点；电流采集单元通过采集流过取样电阻的电压值并经过放大后输入处理单元，采集的电流信号的精度高，测量准确可靠；此外本发明的绝缘子绝缘性能的检测装置设有语音输出单元、显示单元或数据传输单元，人机交互方式丰富，使得检测作业效率更高，本发明采用蓄电池供电且采用取样器来接触被测绝缘子的两端，使得整个装置小巧灵便，携带方便，而且取样器在检测的时候非常省力、操作方便。
附图说明
图1为本发明检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中检测装置的框架结构示意图；
图3为本发明实施例中高压电源单元(含电流采集单元的取样电阻)的电路原理示意图；
图4为本发明实施例中电流采集单元放大电路的电路原理图；
图5为本发明实施例中处理单元的电路原理示意图；
图6为本发明实施例中处理单元的电源电路图；
图7为本发明实施例中语音输出单元的放大电路原理示意图；
图8为本发明实施例中显示单元的电路原理示意图；
图9为本发明实施例中取样器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明绝缘子绝缘性能智能检测方法的具体实施步骤如下：
1)初始化被测绝缘子的零值临界电阻R1和低值临界电阻R2；
2)对停电状态下的被测绝缘子施加直流高电压；
3)采集流经被测绝缘子的泄漏电流；
4)根据步骤2)施加的直流高电压和步骤3)采集得到的泄漏电流，结合伏安法计算出被测绝缘子的绝缘电阻R；
5)将步骤4)计算出的绝缘电阻R和零值临界电阻R1、低值临界电阻R2进行比较，然后输出对被测绝缘子的性能的比较结果。
步骤5)中，首先将绝缘电阻R和零值临界电阻R1比较，如果R＜＝R1则输出绝缘子零值的消息，否则再将绝缘电阻R和低值临界电阻R2进行比较：如果R＜＝R2(即R1＜R＜＝R2)则输出绝缘子低值的信息，如果R＞R2则输出绝缘子正常的信息。
本实施例中，输电线路为110KV的输电线路，正常WP--7瓷绝缘子的绝缘电阻为300MΩ，零值临界电阻R1取值为1MΩ，低值临界电阻R2取值为10MΩ，由于输电线路的电压等级和所用绝缘子的型号不同，零值临界绝缘电阻R1和低值临界绝缘电阻R2的取值会有差异，作业人员可根据不同的情况进行现场设定。
在本实施例中，考虑到在实际检测过程中，操作人员在杆塔上活动不方便，因此在步骤5)中，在输出比较结果之前包括将所述比较结果存储的步骤，从而操作人员可以对绝缘子进行批量检查并存储起来，然后在检测完毕后将检测结果输出。为了便于处理，步骤5)中的比较结果的输出形式为声音形式、视觉形式或者数据文档形式。
如图2所示，本发明实施例中的绝缘子绝缘性能智能检测装置由高压电源单元1、电流采集单元2、处理单元3、语音输出单元4、显示单元5、输入单元6、存储单元7和取样器8组成：高压电源单元1的输出端与被测绝缘子的两端连接，用于为被测绝缘子提供高电压。电流采集单元2串接于被测绝缘子所在的回路中，用于采集流经被测绝缘子的泄露电流，电流采集单元2的输出端与处理单元3相连，处理单元3根据所述泄露电流和高压电源单元1输出高电压值计算绝缘子的绝缘电阻并根据该绝缘电阻判断被检测的绝缘子的绝缘性能。输入单元6与处理单元3相连，在本发明中，高压电源单元1包含多个输出不同高电压的输出端口，输入单元6包含与高压电源单元1的多个输出高电压相对应的按键，该按键用于触发处理单元3初始化高压电源单元1的输出电压值。语音输出单元4和显示单元5与处理单元3相连，语音输出单元4和显示单元5用于输出处理单元3对被测绝缘子绝缘性能的判断结果。存储单元7与处理单元3相连，存储单元7用于存储处理单元3对被测绝缘子绝缘性能的判断结果。取样器8与高压电源单元1的输出端相连，用于与被测绝缘子的两端位接触。
如图3所示，高压电源单元1采用蓄电池供电，高压电源单元1由开关集成电路11、脉宽调制控制电路12和升压变压器13组成：开关集成电路11选用TWH8751芯片作为开关器件；脉宽调制控制电路12选用TL494芯片，用于及时改变开关器件TWH8751的导通宽度，从而稳定地输出期望电压，并提供了过压过流保护；升压变压器13采用单端反激方式，经单端反激高压电源单元1可产生稳定的2000V或者3000V直流电压，在升压变压器13的二次侧设有分别对应直流2000V和3000V的2组抽头，可由用户根据需要选择联动多投旋钮开关的档位，以对二次侧抽头和相对应的输出电压采样电阻进行同时切换，可以方便地调整施加于待测绝缘子的直流高电压，特别适宜小功率场合。
如图3、4所示，电流采集单元2由取样电阻R17A和放大电路构成，所述取样电阻串接于被测绝缘子所在的回路中，所述放大电路的输入端口与取样电阻两端相连，放大电路用于采集取样电阻两端的电压信号并进行放大后输入至处理单元3，在处理单元3内部，可通过软件编程，将该电压信号转换为电流信号，从而得到流经绝缘子两端的泄漏电流。由于流经绝缘子两端的泄漏电流很小，因此采集得到的直流电压信号进行放大以后，可以提高对绝缘子电阻检测的精度。
如图5所示，处理单元3的CPU模块采用凌阳SPCE061A十六位单片机，内带有7通道10位电压A/D转换器(ADC)，因此通过电流传感器输入的模拟信号可在单片机内部转换为可供单片机处理的数字信号，SPCE061A的V_IN+引脚与电流采集单元2相连。根据伏安法可知被测绝缘子的电阻R＝U/Ig，又流过被测绝缘子的泄漏电流Ig和流经取样电阻的电流相等，因此可知Ig＝Us/Rs，其中Us为取样电阻两端的电压值，Rs为取样电阻的电阻值，因此可以知道被测绝缘子的电阻R＝URs/Us。在SPCE061A通过电流采集单元2采集到取样电阻两端的电压值Us后，立即根据R＝URs/Us计算被测绝缘子的绝缘电阻，对于高压电源单元1输出的直流高电压U预先在处理单元3中初始化。由于SPCE061A工作电压有以下要求：VDD为2.6～3.6V(CPU)，VDDH为VDD～5.5V(I/O)；所以本实施例中采用图6所示单片机电源电路，将5V直流电压通过稳压输出得到可供单片机正常工作的电压。
在本实施例中，输入单元6由单刀双掷开关SW和按键SW3～SW7组成。单刀双掷开关SW的两个可选端子分别与SPCE061A的外部引脚IOB2、IOB3相连。当高压电源选择2000V档时，同时将SW拨至IOB2，单片机接收外部中断1的中断请求信号，执行相应的中断服务程序，赋U值为2000V；同理，当高压电源选择3000V档时，将SW拨至IOB3，单片机接收外部中断2的中断请求信号，执行相应的中断服务程序，赋U值为3000V。在进行检测的时候，处理单元3首先检测IOB2是否闭合，如果IOB2闭合则初始化U值为2000V，否则则再检测IOB3是否闭合，如果IOB3闭合则初始化U值为3000V。按键SW3～SW7分别与SPCE061A的外部引脚IOB5～IOB9相连，按键SW3～SW6分别用于对零值临界绝缘电阻R1和低值临界绝缘电阻R2进行现场设定：按下SW3或SW4时，单片机转去执行相应的子程序，进入R1或R2的设定状态；再通过按键SW5(增大)和SW6(减小)可将R1或R2设置为合适的数值；按键SW7用于读取存储的结果。根据此原理，可以在高压电源单元1上设有更多抽头、在处理单元3中设更多的中断，来实现更多的输出电压种类，针对更多种绝缘子的绝缘性能检测。
在本实施例中，存储单元7集成于SPCE061A中。登杆作业人员可以一次性检测一批绝缘子，由于在杆塔上登杆作业人员有时无法当场记录数据，因此作业人员可以将检测的结果存储于自带的存储器内，测量完毕后将存储的测量数据通过显示单元5或语音输出单元4依次显示出来，以方便记录。
如图7所示，语音输出单元4由语音处理芯片和语音放大电路构成，在本实施例中SPCE061A具有可编程音频处理功能，因此由SPCE061A代替专用的语音处理芯片进行音频处理，SPCE061A进行音频处理后，输出的语音信号经过主要由LM386构成的语音放大电路放大以后从喇叭中输出。
如图8所示，显示单元5主要由LCD显示模块构成，显示单元5的数据端口与SPCE061A的IOB0-IOB7端口相连，显示单元5的控制端口与SPCE061A的IOB8-IOB11端口相连，显示单元5根据SPCE061A的数据输出，将计算出的被测绝缘子的检测结果显示出来。
如图9所示，高压电源单元1的输出端为插座11，插座11通过取样器8连接到被测绝缘子的两端。取样器8由叉状探头81、绝缘棒82、导线83和插头84组成，叉状探头81固定于绝缘棒82的一端，叉状探头81的两端部均设有叉形接触件811，叉形接触件811用于与被测绝缘子的两端的金属部位接触。导线83贯穿绝缘棒82，导线83一端与两个叉形接触件811导通，导线83的另一端通过插头84和高压电源单元1的插座11配合。在实际操作时，操作人员可以手持绝缘棒82，将叉形接触件811用力叉在与被测绝缘子的两端的金属杆上，即可开始对被测绝缘子进行检测。
此外，处理单元3还可以将对被测绝缘子检测的结果通过数据传输接口单元数据文档的格式输出，其中数据传输接口单元可以为总线接口或者网络接口，处理单元3通过总线接口或者网络接口等形式输出对被测绝缘子检测的结果。
Claims (3)
1.一种绝缘子绝缘性能的检测方法，其特征在于其实施步骤如下：
1)初始化被测绝缘子的零值临界电阻R1和低值临界电阻R2；
2)对停电状态下的被测绝缘子施加直流高电压；
3)采集流经被测绝缘子的泄漏电流；
4)根据步骤2)施加的直流高电压和步骤3)采集得到的泄漏电流，结合伏安法计算出被测绝缘子的绝缘电阻R；
5)将步骤4)计算出的绝缘电阻R和零值临界电阻R1、低值临界电阻R2进行比较，然后输出对被测绝缘子的性能的比较结果。
2.根据权利要求1所述的绝缘子绝缘性能的检测方法，其特征在于：所述步骤5)中在输出比较结果之前包含将所述比较结果存储的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘子绝缘性能的检测方法，其特征在于：所述步骤5)中的比较结果的输出形式为声音形式、视觉形式或者数据文档形式。
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