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      变电站绝缘子污秽在线监测系统    3星级
    作者:佚名  发布时间:2005/4/6  2866  来源:本站原创
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    文章标题:变电站绝缘子污秽在线监测系统
    摘要:介绍了一种新型变电站绝缘子在线监测系统,简述了其系统构成、技术特点和应用效果。借助在线监测系统对运行绝缘子进行了一系列的试验,结果表明,当不同污秽等级的绝缘子的环境湿度增大时,其泄漏电流增加幅度有很大差异; 系统能够准确采集绝缘子泄漏电流和电弧脉冲以及绝缘子闪络时的泄漏电流; 专家软件引入模糊控制算法,率先部分开放报警模型,提高了绝缘子污秽判断的准确性,及时指导绝缘子的清扫工作。
    关键词:变电站 绝缘子 污秽 泄漏电流 湿度 模糊算法 
     

     1 引言
      近年来,我国工农业生产迅速发展,大气污染加剧,变电站和输电线路污闪问题日趋严重。据统计,在电力系统总事故数中污闪事故次数仅次于雷害,位居第二,而污闪事故所造成的损失却是雷击事故的10倍[1]。全国六大电网几乎都发生过大面积污闪,造成了很大的经济损失。特别是2003年8月发生的美、加停电事件,又为中国电网安全敲响警钟。目前国内多采用测量绝缘子盐密来指导变电站绝缘子清扫[2],但盐密测量工作量繁重、无法连续监测在不同气候环境条件下绝缘子的表面实时绝缘性能状况,因此绝缘子按期清扫,污闪还是经常发生。针对定期清扫所暴露出的问题,一种变电站绝缘子污秽在线监测系统面世,它可根据测量的泄漏电流、脉冲频次,结合环境条件,来判断绝缘子表面污秽积聚过程,可逐步实现绝缘子污秽的“定期清扫”到“状态清扫”的转变,防止变电站污闪事故的发生,是目前监测外绝缘子污秽的有效方法。

    2 工作原理
      借助大量的现场自然污秽泄漏电流数据和绝缘子污秽试验数据,确定判断污秽状况所需监测的泄漏电流脉冲幅值、单位时间内的脉冲数、运行环境温湿度、雨雪以及风速等变量。这种基于高速数据采集的变电站绝缘子污秽在线监测系统,可实时在线监测流过绝缘子表面的泄漏电流以及温度、湿度和雨雪等环境变量,并结合该地区的实际污秽状况,引入模糊理论智能判断绝缘子的污秽状况,实时分析绝缘子的电气绝缘性能,在污秽过限的情况下给出报警信息,并将该报警信息以短消息方式及时发送给相关人员,提示安全员进行绝缘子污秽清扫。重要的是部分开放了报警模型,用户可有选择的将系统运行结果和实际情况导入报警模型,报警更加准确,从而可有效避免了污闪的发生。变电站绝缘子污秽在线监测系统可与用户的局域网系统连接或通过电话上网方式传输到地市局监控中心,实现大面积内各变电站监测数据远程遥控监测、查询等操作,了解该地区各变电站绝缘子积污状况。

    3 系统结构
      整个系统主要由地市局监控分中心主机、变电站监控中心(工控机、信号处理单元以及ad采样卡、网卡或modem、gsm通信模块等组成)、泄漏电流传感器以及专家软件等组成。系统结构如图1所示。

      系统采用实时在线监测和定时在线监测两种工作方式。目前共设有16个通道,其中12个通道用来采集最多12处绝缘子的泄漏电流,其余4个通道用来采集环境温湿度、运行电压等信号。专家软件采用测量全波形泄漏电流来判断污秽绝缘子的运行状态,多次绘图估计污秽随时间的变化,即绝缘子表面污层积聚过程,以决定污秽达到危险值的时间。

    4 系统设计
    4.1 泄漏电流传感器
      绝缘子泄漏电流平时很小,如何准确获取这一微弱信号是在线监测系统的关键技术[3]。采用坡莫合金集流环采集污秽层泄漏电流,见图2,适用于支持式绝缘子和悬式绝缘子,集流环和绝缘子之间涂有导电胶。针对绝缘子泄漏电流幅值的变化范围大(从几十微安到几百毫安)、频率宽(电弧电流频率高)、运行环境恶劣等特点,经多次试验研发了一种新型的o型铁心泄漏电流传感器(安装在户外靠近采集环处),可同时监测稳态泄漏电流和脉冲电流。由于高压线路附近的电磁场环境恶劣,泄漏电流信号平时小不易直接变为电压信号,其直接通过屏蔽双绞线经由泄漏电流传感器传输给监控中心中的信号处理单元。

    4.2 信号处理单元
      通过电流传感器从绝缘子取得泄漏电流信号仍然十分微弱,在保证一定的抗干扰措施的前提下进行必要的处理,如放大和滤波等;同样为了防止雷击时的大电流对监控中心的灾难性破坏,要采取一定的保护措施,如采用压敏电阻和光电隔离等,见图3。

    4.3 专家软件
      专家软件主要完成高速数据采集、变电站参数设置、污秽报警、历史数据查询打印、各个通道测量准确性的软件标定、运行参数设定、通过modem或网卡进行远程数据查询等,其运行界面见图4。由于绝缘子污秽与泄漏电流(幅值、脉冲等)、环境条件(温度、湿度、雨量等)和当地实际污秽状况之间存在复杂的非线性关系,在各种不同条件难有统一的阀值。专家软件利用多参数测量来分析判断污秽绝缘子的运行状态,利用先进的模糊理论分别赋予不同外界影响因素以不同的隶属度来综合分析污秽随时间的变化,即绝缘子表面污层积聚过程,以决定污秽达到危险值的时间;重要的是率先部分开放了报警模型,用户可有选择的将系统运行结果和实际情况导入报警模型,实现了绝缘子污秽的模糊报警,提高了绝缘子污秽判断的准确性,并从而解决绝缘子是否要清扫的问题。

    5 试验与运行结果分析
      在本系统的设计过程中,对绝缘子的运行做了一系列的试验,试验采用固体涂污法和人工雾化加湿。一方面研究了不同爬电比距外绝缘子泄漏电流随环境条件和污秽程度地改变而变化的规律,另一方面测试了系统的准确性。试验结果表明,对于不同污秽等级的绝缘子当环境湿度增大时,泄漏电流增加幅度有很大差异。变电站绝缘子污秽在线监测系统能够准确采集绝缘子泄漏电流和电弧脉冲,成功采集到绝缘子闪络时的泄漏电流,并根据试验和国内外的最新科研成果,创造性引入模糊控制算法来提供正确的预报警,及时指导线路绝缘子的清扫工作。

      如图5所示,2003年5月28日到6月4日,监测绝缘子的泄漏电流及受污秽程度都不大,到6月7日那一天,泄漏曲线峰值比前几天都高,绝缘子污秽有加大的趋势;到了12日,在与5月30日的环境湿度变化不大的情况下泄漏电流幅值已明显加大,说明所监测绝缘子污秽加重。监测系统专家软件根据试验数据和国内外的最新科研成果,创造性引入模糊控制算法来提供正确判断绝缘子的运行状况,给出预报警信息,及时指导绝缘子的清扫工作。 

    6 结论
      变电站绝缘子污秽在线监测系统经过大量绝缘子泄漏电流观测试验,采用电流传感器和微弱信号的处理电路,有效提高了系统的灵敏度和可靠性; 重要的是,把模糊控制理论引入专家软件的报警系统,减少了误报和漏报,为电力系统提供最正确的绝缘子清扫时机,也为我国的污秽监测提供一种崭新的手段,可逐步实现绝缘子污秽的“定期清扫”到“状态清扫”的转变。◎

    参考文献
    [1] 顾乐观, 孙才新. 电力系统的污秽绝缘 重庆∶重庆大学出版社,1988 
    [2] 聂一雄, 尹项根. 绝缘子在线检测方法的探讨. 电瓷避雷器,2000(2)∶3~8
    [3] bennoch c j, judd m d etc.. system for on-line monitoring of pollution levels on solid 
    insulators[j]. 2002 ieee international symposium on electrical insulation, boston, usa, april 7~10, 2002:237~240
    责任编辑:xdxt  
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