CN112526302A - 一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台及评估方法 - Google Patents

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CN112526302A CN202011377397.8A CN202011377397A CN112526302A CN 112526302 A CN112526302 A CN 112526302A CN 202011377397 A CN202011377397 A CN 202011377397A CN 112526302 A CN112526302 A CN 112526302A
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Abstract

本发明提供了一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台，包括上位机、冲击电压发生控制器、数据采集器、冲击电压发生器、同轴电缆、高压探头、电流传感器、第一基杆塔、第二基杆塔、第一避雷线、A相线路、第一基杆塔A相绝缘子串、试验箱、温湿度分析控制装置、温湿度调节装置、温湿度传感器和气压传感器，测试平台对线路进行冲击耐受实验，获得实验数据；本发明还提供了一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，所述评估方法依据实验数据计算出的线路过冲耐受特性综合评判因素进行评测。本发明考虑到了温度和湿度共同作用下对线路过冲耐受特性的影响，为提高线路的安全稳定运行提供重要保障。

Description

一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台及评估方法
技术领域
本发明涉及线路过冲耐受特性评估领域，更具体地，涉及一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台及评估方法。
背景技术
输电线路遭受过高的冲击电压会使输电线路导线或绝缘子发生闪络，造成输电线路跳闸等事故，降低了电力***运行的稳定性和安全性。由于输电线路架设范围广，沿线环境变化多样，输电线路的过冲耐受特性会受到环境中多种因素的影响，其中温湿度就是影响输电线路过冲耐受特性的重要因素，温度会影响环境中自由电子的运动情况，湿度会影响环境中自由电子的数目。环境中温湿度变化对输电线路过冲耐受特性影响的研究对于提高输电线路在不同外部环境中的过冲耐受特性以及保证电力输电网络在任何环境下安全稳定运行有重大的意义。
当前国内对输电线路过冲耐受特性的研究，忽视了温湿度或环境因素对输电线路过冲耐受特性的影响过程或只是对温湿度的影响做定性的描述，而没有准确的探究环境因素影响下输电线路过冲耐受特性。为准确地分析输电线路在不同环境因素下的过冲耐受特性，迫切需要一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，能考虑复杂环境因素影响，在不同温湿度下进行输电线过冲耐受特性测试、分析和评估。
2016年9月28日公开的中国专利CN104090218B公开了一种能够有效评估输电线路绝缘子表面污秽绝缘状态的方法。该发明通过统计分析带电运行绝缘子灰密/等值盐密比值的分布规律，试验研究得到带电运行绝缘子污闪电压与其表面等值盐密和灰密的量化关系；综合考虑50％闪络概率的污闪电压、绝缘子串型、输电线路最高运行电压等因素，绘制输电线路绝缘子污秽度安全区域图，得到各种污秽度的安全区域。该发明虽然能准确、直观地对输电线路绝缘子污秽度安全区域进行评估，但仅考虑固体污秽对输电线路特性的影响，没有研究温湿度共同作用对输电线路过冲耐受特性造成的影响。
发明内容
本发明为克服上述现有技术没有涉及温度和湿度共同作用下输电线路过冲耐受特性的缺陷，提供一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台及评估方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台，所述测试平台包括：上位机、冲击电压发生控制器、数据采集器、冲击电压发生器、同轴电缆、高压探头、电流传感器、第一基杆塔、第二基杆塔、第一避雷线、A相线路、第一基杆塔A相绝缘子串、试验箱、温湿度分析控制装置、温湿度调节装置、温湿度传感器和气压传感器；
所述第一基杆塔、第二基杆塔、温湿度传感器、气压传感器设置在试验箱内，温湿度调节装置设置在试验箱表面上；
所述温湿度调节装置与温湿度分析控制装置连接，在温湿度分析控制装置的控制下，调节试验箱内的温度和湿度；
所述温湿度传感器与温湿度分析控制装置连接，采集试验箱内的温度数据和湿度数据，并将温度数据和湿度数据传递给温湿度分析控制装置；
所述温湿度分析控制装置还与上位机连接，接收上位机的指令，向上位机传递温度数据和湿度数据；
所述第一避雷线和A相线路的两端分别连接第一基杆塔和第二基杆塔；
所述冲击电压发生器的输出端通过同轴电缆连接至A相线路，控制端通过冲击电压发生控制器与上位机连接，上位机通过控制冲击电压发生控制器改变冲击电压发生器的输出电压；
所述高压探头与第一基杆塔A相绝缘子串的两端连接，并通过数据采集器与上位机连接；
所述电流传感器套在同轴电缆上，并通过数据采集器与上位机连接；
所述气压传感器通过数据采集器与上位机连接。
优选地，所述第一基杆塔A相绝缘子串的型号是XP-70。
优选地，所述温湿度传感器的个数至少为2个。
本发明还提供一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，基于所建立的测试平台，所述方法包括以下步骤：
S1：上位机设定实验温度T0和实验湿度h0；
S2：上位机通过温湿度分析控制装置控制温湿度调节装置调节试验箱内的温度和湿度；
S3：温湿度传感器实时采集试验箱内的温度数据和湿度数据，并将温度数据和湿度数据通过温湿度分析控制装置传递至上位机；
S4：当温湿度传感器采集的温度数据达到实验温度T0、湿度数据达到实验湿度h0时，进行步骤S5；
S5：上位机通过冲击电压发生控制器打开冲击电压发生器，向A相线路输出冲击电压，并依据第一基杆塔A相绝缘子串状态调节冲击电压，进行冲击耐受实验；电流传感器采集同轴电缆上的冲击电流I传递至上位机；气压传感器采集试验箱内气压值p通过数据采集器传递至上位机；
S6：上位机计算线路过冲耐受特性一级评判因子k1和二级评判因子k2；
S7：上位机计算线路过冲耐受特性综合评判因素k；
S8：上位机依据S7中的线路过冲耐受特性综合评判因素k对线路过冲耐受特性进行评测。
优选地，所述S5的具体步骤为：
S5.1：上位机通过冲击电压发生控制器打开冲击电压发生器，冲击电压发生器通过同轴电缆向A相线路输出冲击电压；同时，高压探头采集第一基杆塔A相绝缘子串的两端电压，并通过数据采集器传输至上位机，上位机判断第一基杆塔A相绝缘子串是否发生闪络；
S5.2：若第一基杆塔A相绝缘子串未发生闪络，则上位机通过冲击电压发生控制器升高冲击电压发生器输出的冲击电压，直到第一基杆塔A相绝缘子串刚好发生闪络；
若第一基杆塔A相绝缘子串已发生闪络，则上位机通过冲击电压发生控制器降低冲击电压发生器输出的冲击电压，直到第一基杆塔A相绝缘子串刚好不发生闪络；
S5.3：电流传感器采集的此时同轴电缆的冲击电流I，气压传感器采集此时试验箱内气压值p，并将冲击电流I和气压值p通过数据采集器传输至上位机。
优选地，所述S6中的线路过冲耐受特性一级评判因子k1由下面公式计算：
Figure BDA0002808523630000031
其中，α表示保护角，lc表示A相线路距杆塔轴线的水平距离，lgc表示第一避雷线与A相线路的水平距离，hgc表示第一避雷线与A相线路的竖直距离，hc表示A相线路离地高度，I表示冲击电流。
优选地，所述S6中的线路过冲耐受特性二级评判因子k2由下面公式计算：
Figure BDA0002808523630000041
其中，T0表示实验温度，h0表示实验湿度，l表示第一基杆塔A相绝缘子串的长度，p表示试验箱内气压值。
优选地，所述S7中的路过冲耐受特性综合评判因素k由下面公式计算：
Figure BDA0002808523630000042
其中，P1表示第一基准评判因子，P2表示第二基准评判因子，k1表示线路过冲耐受特性一级评判因子，k2表示线路过冲耐受特性二级评判因子。
优选地，所述S8中，评测方法具体为：
k∈(0,1]时，线路过冲耐受特性较弱；
k∈(1，+∞)时，线路过冲耐受特性较强，且k值越大线路过冲耐受特性越强。
优选地，所述方法还包括以下步骤：
S9：通过上位机改变试验温度和/或实验湿度，重复步骤S1-S8，进行不同温湿度环境下的线路过冲耐受特性试验。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明针对温度和/或湿度变化大的区域，提出一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台及评估方法，基于测试平台对线路进行过冲耐受实验，评估方法依据实验数据计算出的线路过冲耐受特性综合评判因素进行评测；本发明考虑到了温度和湿度共同作用下对线路过冲耐受特性的影响，为提高线路的安全稳定运行提供重要保障。
附图说明
图1为实施例1所述一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台的结构图；图中，1-上位机，2-冲击电压发生控制器，3-数据采集器，4-冲击电压发生器，5-同轴电缆，8-第一基杆塔，9-第二基杆塔，15-第一基杆塔A相绝缘子串，31-第一避雷线，41-A相线路，51-高压探头，54-电流传感器，60-试验箱，61-温湿度分析控制装置，62-温湿度调节装置，63-温湿度传感器，65-气压传感器。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台，如图1所示，所述测试平台包括：上位机1、冲击电压发生控制器2、数据采集器3、冲击电压发生器4、同轴电缆5、高压探头51、电流传感器54、第一基杆塔8、第二基杆塔9、第一避雷线31、A相线路41、第一基杆塔A相绝缘子串15、试验箱60、温湿度分析控制装置61、温湿度调节装置62、温湿度传感器63和气压传感器65；
所述第一基杆塔8、第二基杆塔9、温湿度传感器63、气压传感器65设置在试验箱60内，温湿度调节装置62设置在试验箱60表面上；
所述温湿度调节装置62与温湿度分析控制装置61连接，在温湿度分析控制装置61的控制下，调节试验箱60内的温度和湿度；
所述温湿度传感器63与温湿度分析控制装置61连接，采集试验箱60内的温度数据和湿度数据，并将温度数据和湿度数据传递给温湿度分析控制装置61；
所述温湿度分析控制装置61还与上位机1连接，接收上位机1的指令，向上位机1传递温度数据和湿度数据；
所述第一避雷线31和A相线路41的两端分别连接第一基杆塔8和第二基杆塔9；
所述冲击电压发生器4的输出端通过同轴电缆5连接至A相线路41，控制端通过冲击电压发生控制器2与上位机1连接，上位机1通过控制冲击电压发生控制器2改变冲击电压发生器4的输出电压；
所述高压探头51与第一基杆塔A相绝缘子串15的两端连接，并通过数据采集器3与上位机1连接；
所述电流传感器54套在同轴电缆5上，并通过数据采集器3与上位机1连接；
所述气压传感器65通过数据采集器3与上位机1连接。
所述第一基杆塔A相绝缘子串15的型号是XP-70。
所述温湿度传感器63的个数至少为2个。本实施例中，温湿度传感器63的个数是3个
实施例2
本实施例提供一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，所述方法包括以下步骤：
S1：上位机1设定实验温度T0和实验湿度h0；
S2：上位机1通过温湿度分析控制装置61控制温湿度调节装置62调节试验箱60内的温度和湿度；
S3：温湿度传感器63实时采集试验箱60内的温度数据和湿度数据，并将温度数据和湿度数据通过温湿度分析控制装置61传递至上位机1；
S4：当温湿度传感器63采集的温度数据达到实验温度T0、湿度数据达到实验湿度h0时，进行步骤S5；
S5：上位机1通过冲击电压发生控制器2打开冲击电压发生器4，向A相线路41输出冲击电压，并依据第一基杆塔A相绝缘子串15状态调节冲击电压，进行冲击耐受实验；电流传感器54采集同轴电缆5上的冲击电流I传递至上位机1；气压传感器65采集试验箱60内气压值p通过数据采集器3传递至上位机1；
S6：上位机1计算线路过冲耐受特性一级评判因子k1和二级评判因子k2；
S7：上位机1计算线路过冲耐受特性综合评判因素k；
S8：上位机1依据S7中的线路过冲耐受特性综合评判因素k对线路过冲耐受特性进行评测。
所述S5的具体步骤为：
S5.1：上位机1通过冲击电压发生控制器2打开冲击电压发生器4，冲击电压发生器4通过同轴电缆5向A相线路41输出冲击电压；同时，高压探头51采集第一基杆塔A相绝缘子串15的两端电压，并通过数据采集器3传输至上位机1，上位机判断第一基杆塔A相绝缘子串15是否发生闪络；
S5.2：若第一基杆塔A相绝缘子串15未发生闪络，则上位机1通过冲击电压发生控制器2升高冲击电压发生器4输出的冲击电压，直到第一基杆塔A相绝缘子串15刚好发生闪络；
若第一基杆塔A相绝缘子串15已发生闪络，则上位机1通过冲击电压发生控制器2降低冲击电压发生器4输出的冲击电压，直到第一基杆塔A相绝缘子串15刚好不发生闪络；
S5.3：电流传感器54采集的此时同轴电缆5的冲击电流I，气压传感器65采集此时试验箱60内气压值p，并将冲击电流I和气压值p通过数据采集器3传输至上位机1。
所述S6中的线路过冲耐受特性一级评判因子k1由下面公式计算：
Figure BDA0002808523630000071
其中，α表示保护角，lc表示A相线路41距杆塔轴线的水平距离，lgc表示第一避雷线31与A相线路41的水平距离，hgc表示第一避雷线31与A相线路41的竖直距离，hc表示A相线路41离地高度，I表示冲击电流。在本实施例中，保护角α为10°。
所述S6中的线路过冲耐受特性二级评判因子k2由下面公式计算：
Figure BDA0002808523630000072
其中，T0表示实验温度，h0表示实验湿度，l表示第一基杆塔A相绝缘子串15的长度，p表示试验箱60内气压值。
所述S7中的路过冲耐受特性综合评判因素k由下面公式计算：
Figure BDA0002808523630000073
其中，P1表示第一基准评判因子，P2表示第二基准评判因子，k1表示线路过冲耐受特性一级评判因子，k2表示线路过冲耐受特性二级评判因子。在本实施例中，基准评判因子一P1为0.00243，基准评判因子二P2为0.84。
所述S8中，评测方法具体为：
k∈(0,1]时，线路过冲耐受特性较弱；
k∈(1，+∞)时，线路过冲耐受特性较强，且k值越大线路过冲耐受特性越强。
所述方法还包括以下步骤：
S9：通过上位机1改变试验温度和/或实验湿度，重复步骤S1-S8，进行不同温湿度环境下的线路过冲耐受特性试验。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台，其特征在于，所述测试平台包括：上位机(1)、冲击电压发生控制器(2)、数据采集器(3)、冲击电压发生器(4)、同轴电缆(5)、高压探头(51)、电流传感器(54)、第一基杆塔(8)、第二基杆塔(9)、第一避雷线(31)、A相线路(41)、第一基杆塔A相绝缘子串(15)、试验箱(60)、温湿度分析控制装置(61)、温湿度调节装置(62)、温湿度传感器(63)和气压传感器(65)；
所述第一基杆塔(8)、第二基杆塔(9)、温湿度传感器(63)、气压传感器(65)设置在试验箱(60)内，温湿度调节装置(62)设置在试验箱(60)表面上；
所述温湿度调节装置(62)与温湿度分析控制装置(61)连接，在温湿度分析控制装置(61)的控制下，调节试验箱(60)内的温度和湿度；
所述温湿度传感器(63)与温湿度分析控制装置(61)连接，采集试验箱(60)内的温度数据和湿度数据，并将温度数据和湿度数据传递给温湿度分析控制装置(61)；
所述温湿度分析控制装置(61)还与上位机(1)连接，接收上位机(1)的指令，向上位机(1)传递温度数据和湿度数据；
所述第一避雷线(31)和A相线路(41)的两端分别连接第一基杆塔(8)和第二基杆塔(9)；
所述冲击电压发生器(4)的输出端通过同轴电缆(5)连接至A相线路(41)，控制端通过冲击电压发生控制器(2)与上位机(1)连接，上位机(1)通过控制冲击电压发生控制器(2)改变冲击电压发生器(4)的输出电压；
所述高压探头(51)与第一基杆塔A相绝缘子串(15)的两端连接，并通过数据采集器(3)与上位机(1)连接；
所述电流传感器(54)套在同轴电缆(5)上，并通过数据采集器(3)与上位机(1)连接；
所述气压传感器(65)通过数据采集器(3)与上位机(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台，其特征在于，所述第一基杆塔A相绝缘子串(15)的型号是XP-70。
3.根据权利要求2所述的一种多环境因素下线路过冲耐受特性测试平台，其特征在于，所述温湿度传感器(63)的个数至少为2个。
4.一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：上位机(1)设定实验温度T0和实验湿度h0；
S2：上位机(1)通过温湿度分析控制装置(61)控制温湿度调节装置(62)调节试验箱(60)内的温度和湿度；
S3：温湿度传感器(63)实时采集试验箱(60)内的温度数据和湿度数据，并将温度数据和湿度数据通过温湿度分析控制装置(61)传递至上位机(1)；
S4：当温湿度传感器(63)采集的温度数据达到实验温度T0、湿度数据达到实验湿度h0时，进行步骤S5；
S5：上位机(1)通过冲击电压发生控制器(2)打开冲击电压发生器(4)，向A相线路(41)输出冲击电压，并依据第一基杆塔A相绝缘子串(15)状态调节冲击电压，进行冲击耐受实验；电流传感器(54)采集同轴电缆(5)上的冲击电流I传递至上位机(1)；气压传感器(65)采集试验箱(60)内气压值p通过数据采集器(3)传递至上位机(1)；
S6：上位机(1)计算线路过冲耐受特性一级评判因子k1和二级评判因子k2；
S7：上位机(1)计算线路过冲耐受特性综合评判因素k；
S8：上位机(1)依据S7中的线路过冲耐受特性综合评判因素k对线路过冲耐受特性进行评测。
5.根据权利要求4所述的一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，其特征在于，所述S5的具体步骤为：
S5.1：上位机(1)通过冲击电压发生控制器(2)打开冲击电压发生器(4)，冲击电压发生器(4)通过同轴电缆(5)向A相线路(41)输出冲击电压；同时，高压探头(51)采集第一基杆塔A相绝缘子串(15)的两端电压，并通过数据采集器(3)传输至上位机(1)，上位机判断第一基杆塔A相绝缘子串(15)是否发生闪络；
S5.2：若第一基杆塔A相绝缘子串(15)未发生闪络，则上位机(1)通过冲击电压发生控制器(2)升高冲击电压发生器(4)输出的冲击电压，直到第一基杆塔A相绝缘子串(15)刚好发生闪络；
若第一基杆塔A相绝缘子串(15)已发生闪络，则上位机(1)通过冲击电压发生控制器(2)降低冲击电压发生器(4)输出的冲击电压，直到第一基杆塔A相绝缘子串(15)刚好不发生闪络；
S5.3：电流传感器(54)采集的此时同轴电缆(5)的冲击电流I，气压传感器(65)采集此时试验箱(60)内气压值p，并将冲击电流I和气压值p通过数据采集器(3)传输至上位机(1)。
6.根据权利要求5所述的一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，其特征在于，所述S6中的线路过冲耐受特性一级评判因子k1由下面公式计算：
Figure FDA0002808523620000031
其中，α表示保护角，lc表示A相线路(41)距杆塔轴线的水平距离，lgc表示第一避雷线(31)与A相线路(41)的水平距离，hgc表示第一避雷线(31)与A相线路(41)的竖直距离，hc表示A相线路(41)离地高度，I表示冲击电流。
7.根据权利要求6所述的一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，其特征在于，所述S6中的线路过冲耐受特性二级评判因子k2由下面公式计算：
Figure FDA0002808523620000032
其中，T0表示实验温度，h0表示实验湿度，l表示第一基杆塔A相绝缘子串(15)的长度，p表示试验箱(60)内气压值。
8.根据权利要求7所述的一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，其特征在于，所述S7中的路过冲耐受特性综合评判因素k由下面公式计算：
Figure FDA0002808523620000033
其中，P1表示第一基准评判因子，P2表示第二基准评判因子，k1表示线路过冲耐受特性一级评判因子，k2表示线路过冲耐受特性二级评判因子。
9.根据权利要求8所述的一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，其特征在于，所述S8中，评测方法具体为：
k∈(0,1]时，线路过冲耐受特性较弱；
k∈(1，+∞)时，线路过冲耐受特性较强，且k值越大线路过冲耐受特性越强。
10.根据权利要求9所述的一种多环境因素下线路过冲耐受特性评估方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
S9：通过上位机(1)改变试验温度和/或实验湿度，重复步骤S1-S8，进行不同温湿度环境下的线路过冲耐受特性试验。
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