CN108535546A - 绝缘子表面电导率监测***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种绝缘子表面电导率监测***和方法，涉及高压设备检测技术领域，该***包括依次连接的信号采集模块、信号传输模块和电导率计算模块；该信号采集模块用于采集绝缘子表面的泄露电流信号与表面温度信号，以及输电线路的线路电压信号；该信号传输模块用于将该泄露电流信号、表面温度信号和线路电压信号传输给电导率计算模块；该电导率计算模块用于通过该泄露电流信号、表面温度信号、线路电压信号和绝缘子的形状系数计算绝缘子的表面电导率。本发明实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测***和方法，设备价格更低廉、操作更简单，可以远程监测绝缘子的污秽情况，提高了输电线路污秽绝缘子的预警能力。
Description
技术领域
本发明涉及高压设备检测技术领域，尤其是涉及一种绝缘子表面电导率监测***和方法。
背景技术
目前输电线路采用的绝缘子主要分两大类，一类为应用于耐张串的盘型悬式玻璃绝缘子，另一类为应用于悬垂串和跳线串的棒型悬式复合绝缘子。因我国地域广阔，大量输电线路绝缘子运行在恶劣环境下，如多盐雾的海边、多尘埃的内陆工业区等。当绝缘子受到污秽沉积后，遇到空气湿度大、阴雨天气，绝缘子表面的绝缘能力会有所下降，甚至导致污闪的发生，严重时将引发停电事故。
目前已有的绝缘子表面污秽监测***有图像处理技术，它通过提取绝缘子表面污秽照片中的特征量进行分析判断；监测绝缘子表面污秽闪络放电时发出的低频声信号，根据获得的低频声信号进行判断绝缘子表面污秽量的大小；监测绝缘子表面污秽放电时发出的微波信号以及监测绝缘子表面污秽放电超声波信号等。这类监测绝缘子表面污秽的***一般误差较大，要求精度高则设备昂贵。另一类监测绝缘子表面污秽的***有监测泄露电流法以及监测电压分布法，这种监测***受高压环境干扰严重，处理过程复杂，分析需要具备一定的经验和专业知识。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种绝缘子表面电导率监测***和方法，设备价格更低廉、操作更简单，可以远程监测绝缘子的污秽情况，提高了输电线路污秽绝缘子的预警能力。
第一方面，本发明实施例提供了一种绝缘子表面电导率监测***，包括依次连接的信号采集模块、信号传输模块和电导率计算模块；该信号采集模块用于采集绝缘子表面的泄露电流信号与表面温度信号，以及输电线路的线路电压信号；该信号传输模块用于将该泄露电流信号、表面温度信号和线路电压信号传输给电导率计算模块；该电导率计算模块用于通过该泄露电流信号、表面温度信号、线路电压信号和绝缘子的形状系数计算绝缘子的表面电导率。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该信号采集模块包括泄露电流检测单元、温度检测单元和线路电压检测单元；该泄露电流检测单元包括电流传感器，用于检测该泄露电流信号；该温度检测单元包括温度传感器，用于检测表面温度信号；该线路电压检测单元包括电压传感器，用于检测线路电压信号。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该电流传感器设置在悬挂绝缘子的钢条上。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该电流传感器为高精度传感器，精度级别不低于0.2级。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该温度传感器设置在绝缘子在钢塔的悬挂位置。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括信号处理模块，该信号处理模块包括放大隔离单元和数字化单元；该放大隔离单元用于将泄露电流信号与表面温度信号进行线性放大和隔离处理；该数字化单元用于将放大后的泄露电流信号与表面温度信号，以及线路电压信号转化为数字信号。
结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，该信号传输模块包括信号发送单元和信号接收单元，该信号发送单元和信号接收单元无线连接；该信号发送单元从信号处理模块接收数字信号，并将数字信号发送给信号接收单元；该信号接收单元将该数字信号还原为模拟信号后传输给电导率计算模块。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，该表面电导率的计算公式为：式中，γ为表面电导率，f为绝缘子的表面形状系数，I为绝缘子表面的泄露电流值，U为线路电压值，t为绝缘子的表面温度值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，该***还包括：报警模块，该报警模块与电导率计算模块相连，该报警模块用于当检测到该表面电导率大于预设阈值时，予以报警。
第二方面，本发明实施例还提供了一种绝缘子表面电导率监测方法，包括：通过设置在悬挂绝缘子钢条上的电流传感器采集该绝缘子表面的泄露电流信号；通过设置在该绝缘子在钢塔悬挂位置的温度传感器采集该绝缘子的表面温度信号；通过电压传感器采集输电线路的线路电压信号；将该泄露电流信号、表面温度信号和线路电压信号线性放大后转化为数字信号；将该数字信号通过信号发射器传输给远端信号接收器，以提供给后台设备结合该绝缘子的表面形状系数计算该绝缘子的表面电导率。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的绝缘子表面电导率监测***和方法，该***包括依次连接的信号采集模块、信号传输模块和电导率计算模块；该信号采集模块用于采集绝缘子表面的泄露电流信号与表面温度信号，以及输电线路的线路电压信号；该信号传输模块用于将该泄露电流信号、表面温度信号和线路电压信号传输给电导率计算模块；该电导率计算模块用于通过该泄露电流信号、表面温度信号、线路电压信号和绝缘子的形状系数计算绝缘子的表面电导率；设备价格更低廉、操作更简单，可以远程监测绝缘子的污秽情况，提高了输电线路污秽绝缘子的预警能力。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种绝缘子表面电导率监测***的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测***的应用场景示意图；
图4为本发明实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测方法的流程图。
图标：
10-信号采集模块；11-信号传输模块；12-电导率计算模块；21-信号处理模块；31-绝缘子；32-钢塔；33-接地；34-输电导线；35-钢条；36-泄露电流检测单元；37-信号处理盒子；38-屏蔽导线；39-信号发射器；40-信号接收器；41-计算终端；42-报警器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
污闪是指电气设备绝缘表面附着的污秽物在潮湿条件下，其可溶物质逐渐溶于水，在绝缘表面形成一层导电膜，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在电力场作用下出现的强烈放电现象。根据统计，污闪事故已占到了整个电力***事故的第二位，仅次于雷害事故，而污闪事故的损失却是雷害事故的十倍。污闪事故涉及面广，停电时间长，经济损失大，是电力安全发供电的一大威胁。准确测量输变电设备所在区域的积污度对设计外绝缘爬距、指导运行清扫具有重要意义。
目前，现有的绝缘子表面污秽监测***要么存在误差较大、设备较昂贵的问题，要么存在干扰严重、处理过程复杂的问题。基于此，本发明实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测***和方法，设备价格更低廉、操作更简单，可以远程监测绝缘子的污秽情况，提高输电线路污秽绝缘子的预警能力。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种绝缘子表面电导率监测***进行详细介绍。
实施例一
如图1所示，为本发明实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测***的结构示意图，由图1可见，该***包括依次相连的信号采集模块10、信号传输模块11和电导率计算模块12，其中，该信号采集模块10用于采集绝缘子表面的泄露电流信号与表面温度信号，以及输电线路的线路电压信号。这里，在至少一种可能的是实施方式中，该信号采集模块10包括泄露电流检测单元、温度检测单元和线路电压检测单元。其中，该泄露电流检测单元包括电流传感器，用于检测该泄露电流信号；该温度检测单元包括温度传感器，用于检测表面温度信号；该线路电压检测单元包括电压传感器，用于检测线路电压信号。
另外，信号传输模块11用于将上述泄露电流信号、表面温度信号和线路电压信号传输给电导率计算模块12。信号传输模块11将采集到的信号进行传输，以供后台计算。电导率计算模块12用于通过该泄露电流信号、表面温度信号、线路电压信号和绝缘子的形状系数计算绝缘子的表面电导率。该电导率计算模块12可以是计算机终端，也可以使用单片机实现运算。
这里，绝缘子的形状系数可通过查询绝缘子的型号而得到，对于特定型号的绝缘子，可获得其直径和电极泄露电流宽度值，再通过以下计算公式求取绝缘子的形状系数：
在上式中，f为绝缘子的形状系数，L为电极泄漏电流宽度，πD(x)为电极长度。
然后，以下式计算绝缘子的表面电导率值：
式中，γ为表面电导率，f为绝缘子的表面形状系数，I为绝缘子表面的泄露电流值，U为线路电压值，t为绝缘子的表面温度值。
在实际操作中，绝缘子一般悬挂在钢塔塔臂上，绝缘子表面的温度与钢塔周围的温度非常接近，因此，在其中一种可能的实施方式中，将温度传感器设置在钢塔上绝缘子悬挂的位置，尽量靠近绝缘子，并以该温度近似于绝缘子表面的温度来计算绝缘子的表面电导率。
在进行泄露电流信号采集时，在一种或多种可能的实施方式中，将电流传感器设置在悬挂绝缘子的钢条上，钢条与绝缘子相连接，当绝缘子表面放电时，电流经钢条传导，电流传感器获取该泄露电流信号。这里，电流传感器需为高精度传感器，其精度级别不低于0.2级。
通常，在采集高压传输线路上的线路电压时，电压传感器可以选择电压互感器，电压互感器安装在电力***中一次与二次电气回路之间，其主要功能就是按照一定的比例将输电线路上的高电压，降低到可以用仪表直接测量的标准数值，以便电压测量仪表直接进行测量。
这样，通过采集绝缘子表面的近似温度、泄露电流信号和线路电压信号，结合绝缘子的形状系数，利用上述公式(2)即可求得绝缘子的表面电导率。并且用于信号采集的器件为常见的传感器，价格低廉，在实际生产中信号采集设备的安装设置也简单方便，通过将信号传输到远端用户计算设备，可以实时计算绝缘子的表面电导率，反映出绝缘子表面的污秽情况，以为绝缘子的及时清洁、防止污闪提供指导。
实施例二
在图1的基础上，参见图2，为本发明实施例提供的另一种绝缘子表面电导率监测***的结构示意图，该***相比于图1提供的监测***多了一个信号处理模块21，该信号处理模块21设置在信号采集模块10和信号传输模块11之间，并分别与它们相连。在其中一种可能的实施方式中，该信号处理模块21包括放大隔离单元和数字化单元，并且，信号传输模块11包括信号发送单元和信号接收单元，该信号发送单元和信号接收单元无线连接。其中，上述放大隔离单元用于将泄露电流信号与表面温度信号进行线性放大和隔离处理；该数字化单元用于将放大后的泄露电流信号与表面温度信号，以及线路电压信号转化为数字信号。这里，将信号进行线性放大是为了增强信号强度，隔离处理可以保证有效信号得到放大，并相对削弱噪声。将信号转变为相应的数字信号便于无损传输。然后，信号发送单元从信号处理模块21接收数字信号，并将该数字信号发送给信号接收单元；信号接收单元将数字信号还原为模拟信号后传输给电导率计算模块12。
本发明实施例通过在监测***中增加信号处理模块，增强了信号在传输过程中的无损性，使计算得到的绝缘子表面电导率结果更加精确。
实施例三
本发明实施例以一个生产实际应用来对绝缘子表面电导率监测***进行说明。
参见图3，为本发明实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测***的应用场景示意图，由图3可见，该绝缘子31通过钢条35悬挂设置在钢塔32的横向塔臂上，该钢塔32底端接地33。绝缘子31的另一端连接输电导线34，在悬挂绝缘子31的钢条35上设置有泄露电流检测单元36，该检测单元包含有高精度的电流传感器，用以检测绝缘子31表面泄露的电流强度。该泄露电流检测单元36通过屏蔽导线38连接至信号处理单元，该信号处理单元以及温度检测单元均设置在信号处理盒子37中，该信号处理盒子37设置在钢塔32的塔臂上，靠近悬挂绝缘子31的位置。并且，信号发射器39也设置在该信号处理盒子37中，信号发射器39的发射天线位于信号处理盒子37顶部，通过无线通讯与远端的信号接收器40连接。信号接收器40接收信号发射器39发送的信号，并将该信号传输给用户的计算终端41，以计算得到绝缘子31的表面电导率。在图3示出的实施方式中，该监测***还包括报警模块，该报警模块包括报警器42，报警器42与计算终端41相连，当检测到绝缘子31的表面电导率大于用户预先设置的阈值时，发出警报，提示用户绝缘子31表面受污秽情况严重，需及时清理。
在本发明实施例中，通过在监测***中增加预警模块，可在绝缘子表面污秽达到一定程度时发出警报，提高了绝缘子污秽处理的预警能力。
实施例四
本发明实施例还提供了一种绝缘子表面电导率监测方法，如图4所示，为本发明实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测方法的流程图，由图4可见，该监测方法包括以下步骤：
步骤S401：通过设置在悬挂绝缘子钢条上的电流传感器采集该绝缘子表面的泄露电流信号。
步骤S402：通过设置在该绝缘子在钢塔悬挂位置的温度传感器采集该绝缘子的表面温度信号。
步骤S403：通过电压传感器采集输电线路的线路电压信号。
步骤S404：将上述泄露电流信号、表面温度信号和线路电压信号线性放大后转化为数字信号。
步骤S405：将该数字信号通过信号发射器传输给远端信号接收器，以提供给后台设备结合该绝缘子的表面形状系数计算该绝缘子的表面电导率。
本发明实施例提供的绝缘子表面电导率监测方法，与上述实施例提供的绝缘子表面电导率监测***具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种绝缘子表面电导率监测***，其特征在于，包括依次连接的信号采集模块、信号传输模块和电导率计算模块；
所述信号采集模块用于采集绝缘子表面的泄露电流信号与表面温度信号，以及输电线路的线路电压信号；
所述信号传输模块用于将所述泄露电流信号、所述表面温度信号和所述线路电压信号传输给所述电导率计算模块；
所述电导率计算模块用于通过所述泄露电流信号、所述表面温度信号、所述线路电压信号和所述绝缘子的形状系数计算所述绝缘子的表面电导率。
2.根据权利要求1所述的绝缘子表面电导率监测***，其特征在于，所述信号采集模块包括泄露电流检测单元、温度检测单元和线路电压检测单元；
所述泄露电流检测单元包括电流传感器，用于检测所述泄露电流信号；
所述温度检测单元包括温度传感器，用于检测所述表面温度信号；
所述线路电压检测单元包括电压传感器，用于检测所述线路电压信号。
3.根据权利要求2所述的绝缘子表面电导率监测***，其特征在于，所述电流传感器设置在悬挂所述绝缘子的钢条上。
4.根据权利要求3所述的绝缘子表面电导率监测***，其特征在于，所述电流传感器为高精度传感器，精度级别不低于0.2级。
5.根据权利要求2所述的绝缘子表面电导率监测***，其特征在于，所述温度传感器设置在所述绝缘子在钢塔的悬挂位置。
6.根据权利要求1所述的绝缘子表面电导率监测***，其特征在于，还包括信号处理模块，所述信号处理模块包括放大隔离单元和数字化单元；
所述放大隔离单元用于将所述泄露电流信号与所述表面温度信号进行线性放大和隔离处理；
所述数字化单元用于将放大后的所述泄露电流信号与所述表面温度信号，以及所述线路电压信号转化为数字信号。
7.根据权利要求6所述的绝缘子表面电导率监测***，其特征在于，所述信号传输模块包括信号发送单元和信号接收单元，所述信号发送单元和所述信号接收单元无线连接；
所述信号发送单元从所述信号处理模块接收数字信号，并将所述数字信号发送给所述信号接收单元；
所述信号接收单元将所述数字信号还原为模拟信号后传输给所述电导率计算模块。
8.根据权利要求1所述的绝缘子表面电导率监测***，其特征在于，所述表面电导率的计算公式为：
式中，γ为表面电导率，f为绝缘子的表面形状系数，I为绝缘子表面的泄露电流值，U为线路电压值，t为绝缘子的表面温度值。
9.根据权利要求1所述的绝缘子表面电导率监测***，其特征在于，还包括：报警模块，所述报警模块与所述电导率计算模块相连，所述报警模块用于当检测到所述表面电导率大于预设阈值时，予以报警。
10.一种绝缘子表面电导率监测方法，其特征在于，包括：
通过设置在悬挂绝缘子钢条上的电流传感器采集所述绝缘子表面的泄露电流信号；
通过设置在所述绝缘子在钢塔悬挂位置的温度传感器采集所述绝缘子的表面温度信号；
通过电压传感器采集输电线路的线路电压信号；
将所述泄露电流信号、所述表面温度信号和所述线路电压信号线性放大后转化为数字信号；
将所述数字信号通过信号发射器传输给远端信号接收器，以提供给后台设备结合所述绝缘子的表面形状系数计算所述绝缘子的表面电导率。
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