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    重庆时时彩老几点开始: 一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的检测系统及方法.pdf

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    一种 利用 电场 传感器 检测 绝缘子 缺陷 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611241054.2

    申请日:

    2016.12.28

    公开号:

    CN106771924A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/12申请日:20161228|||公开
    IPC分类号: G01R31/12 主分类号: G01R31/12
    申请人: 国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司; 国网内蒙古东部电力有限公司; 国家电网公司
    发明人: 祝永坤; 孙广; 高树永; 崔士刚; 史文江; 许大鹏; 于明星
    地址: 028000 内蒙古自治区通辽市新建街290号
    优先权:
    专利代理机构: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人: 张惠玲
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611241054.2

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的检测系统及方法,包括光电场传感器、升降平台和电场测量仪,所述光电场传感器安装在所述升降平台上并与所述电场测量仪连接,且所述光电场传感器布置在绝缘子串的周围。本发明的优点在于:仪器简单,对天气等外界环境要求甚低,测量点较多;同时本发明的方法具有不需接触绝缘子串、不需登塔、检测时间短的优点,并用计算代替了部分测量工作,因此工作量较小,有利于运行维护人员的使用;另外环境温度的变化不影响绝缘子劣化的判断,在干燥的情况下,绝缘子表面的污秽不影响绝缘子劣化的判断。

    权利要求书

    1.一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的检测系统,其特征在于:包括光电场传感
    器(1)、升降平台(2)和电场测量仪(3),所述光电场传感器(1)安装在所述升降平台(2)上并
    与所述电场测量仪(3)连接,且所述光电场传感器(1)布置在绝缘子串(4)的周围。
    2.根据权利要求1所述的一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的检测系统,其特征
    在于:所述升降平台(2)包括绝缘环(5)、绝缘杆(6)和绝缘绳(7),所述绝缘环(5)固定在所
    述绝缘杆(6)的顶端,所述绝缘绳(7)的一端穿过所述绝缘环(5)并与所述光电场传感器(1)
    连接。
    3.根据权利要求2所述的一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的检测系统,其特征
    在于:所述光电场传感器(1)的探头到绝缘子串(4)中的各片绝缘子伞裙边缘的距离相同。
    4.根据权利要求1~3中任意一项所述的一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的检
    测系统,其特征在于:所述光电场传感器(1)同时测量绝缘子串(4)周围在X、Y和Z三个方向
    的电场值以及合成X、Y和Z三个方向的电场值。
    5.一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的方法,其特征在于:包括以下步骤:
    1)在绝缘子串(4)周围布置光电场传感器(1);
    2)沿绝缘子串(4)移动光电场传感器(1),并记录光电场传感器(1)在绝缘子串(4)周围
    多个预设点测得的电场值;
    3)根据多个预设点的电场值判断绝缘子串(4)中绝缘子的缺陷情况。
    6.根据权利要求5所述的一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的方法,其特征在于:
    所述步骤2具体为,
    2.1)确认光电场传感器(1)在绝缘子串(4)周围布置无误;
    2.2)将光电场传感器(1)的探头对准绝缘子串(4)高压端的第一片绝缘子伞裙,并沿绝
    缘子串(4)的高压端到低压端移动光电场传感器(1),并依次记录光电场传感器(1)在多个
    预设点测量的第一电场值;
    2.3)沿绝缘子串(4)的低压端到高压端移动光电场传感器(1),并依次记录光电场传感
    器(1)在多个预设点测量的第二电场值;
    2.4)将多个预设点的第一电场值分别与对应预设点的第二电场值进行平均计算,得到
    多个预设点的电场值。
    7.根据权利要求6所述的一种利用光电场传感器(1)检测绝缘子缺陷的方法,其特征在
    于:所述步骤2.1具体为:
    2.1)将光电场传感器(1)移动到绝缘子串(4)的高压端处,观察绝缘子串(4)的高压端
    是否有放电或者异常电晕现象,若没有放电或者异常电晕现象,则光电场传感器(1)在绝缘
    子串(4)周围布置无误。
    8.根据权利要求5~7中任一项所述的一种利用光电场传感器(1)检测绝缘子缺陷的方
    法,其特征在于:所述步骤3具体为:
    3)根据多个预设点的电场值绘制绝缘子串(4)周围电场强度分布曲线,判断绝缘子串
    (4)中绝缘子的缺陷情况,所述绝缘子串(4)周围电场强度分布曲线为绝缘子串(4)空间轴
    向的电场变化率曲线。
    9.根据权利要求8中所述的一种利用光电场传感器(1)检测绝缘子缺陷的方法,其特征
    在于:所述步骤3具体为:
    3)根据多个预设点的电场值绘制绝缘子串(4)周围电场强度分布曲线,判断绝缘子串
    (4)中绝缘子的缺陷情况,所述绝缘子串(4)周围电场强度分布曲线为绝缘子串(4)空间轴
    向的电场变化率曲线,将多个预设点的电场值利用有限元仿真计算方法对绝缘子串(4)的
    电场分布规律进行仿真分析,判断绝缘子串(4)中绝缘子的缺陷情况。
    10.根据权利要求9中所述的一种利用光电场传感器(1)检测绝缘子缺陷的方法,其特
    征在于:所述预设点的个数为13个。

    说明书

    一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的检测系统及方法

    技术领域

    本发明涉及一种检测绝缘子缺陷的方法及系统,具体涉及一种利用光电场传感器
    检测绝缘子缺陷的方法及系统。

    背景技术

    随着近代电力工业不断向着大机组、大容量和高电压的迅速发展,运行条件更加
    苛刻,缺陷率逐渐增加,为了保障发电和输变电系统的安全、经济运行,国内外电力行业普
    遍对电力设备的可靠性提出了越来越高的要求,作为输变电系统的重要组成部分,对绝缘
    子运行状态的在线检测、缺陷诊断显得尤为重要。为解决劣化绝缘子的检测问题,国内外研
    究了多种检测方法,目前检测高压输电线路合成绝缘子缺陷的常用手段分别为:

    一、用高倍望远镜目测,由于一般缺陷的尺寸较小,而且需要从一定角度观察才能
    看到,仅从地面观察不够可靠,因此要求登塔检测,另外,内绝缘故障仅靠观测难以发现。

    二、另一种现场检测高压输电线路低零值悬式绝缘子的方法,常用工具是火花叉,
    检测时将火花叉的两金属触头分别与绝缘子的铁脚和铁帽搭接,若绝缘子绝缘性能良好,
    则绝缘子承压被击穿,产生火花放电。操作人员根据火花放电声音判断绝缘子是否良好,该
    方法受到背景光噪声限制,不能监测远距离绝缘子,短路良好绝缘子时会产生危险,不能检
    测合成绝缘子。

    三、声波法检测由绝缘子局部放电所发出的声波,其灵敏度低于红外成像法。在实
    际检测过程中,高压端金具经常发生电晕,所产生的背景噪音会淹没 绝缘子缺陷所发出的
    声波。

    四、红外测温法,由电场引起的绝缘材料的损坏,绝大多数与温度有关。局部放电、
    泄漏电流流过绝缘物质时的介电损耗或电阻损耗都可以引起绝缘子局部温度升高。该方法
    受环境影响较大,太阳和背景辐射的干扰,光谱发射率e的选定,对焦情况、气象条件等均会
    对检测结果造成影响。

    因此,在检测高压输电线路合成绝缘子缺陷的实际应用中还受到一些限制。

    发明内容

    本发明的目的就是要提供一种的利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的方法及系
    统,其操作简单、使用广泛、检测精确。

    为实现上述目的,本发明所设计的一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的检测
    系统,包括光电场传感器、升降平台和电场测量仪,所述光电场传感器安装在所述升降平台
    上并与所述电场测量仪连接,且所述光电场传感器布置在绝缘子串的周围。

    进一步地,所述升降平台包括绝缘环、绝缘杆和绝缘绳,所述绝缘环固定在所述绝
    缘杆的顶端,所述绝缘绳的一端穿过所述绝缘环并与所述光电场传感器连接。

    更进一步地,所述光电场传感器的探头到绝缘子串中的各片绝缘子伞裙边缘的距
    离相同。

    作为优选项,所述光电场传感器同时测量绝缘子串周围在X、Y和Z三个方向的电场
    值以及合成X、Y和Z三个方向的电场值。

    一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的方法,包括以下步骤:

    1)在绝缘子串周围布置光电场传感器;

    2)沿绝缘子串移动光电场传感器,并记录光电场传感器在绝缘子串周围 多个预
    设点测得的电场值;

    3)根据多个预设点的电场值判断绝缘子串中绝缘子的缺陷情况。

    进一步地,所述步骤2具体为,

    2.1)确认光电场传感器在绝缘子串周围布置无误;

    2.2)将光电场传感器的探头对准绝缘子串高压端的第一片绝缘子伞裙,并沿绝缘
    子串的高压端到低压端移动光电场传感器,并依次记录光电场传感器在多个预设点测量的
    第一电场值;

    2.3)沿绝缘子串的低压端到高压端移动光电场传感器,并依次记录光电场传感器
    在多个预设点测量的第二电场值;

    2.4)将多个预设点的第一电场值分别与对应预设点的第二电场值进行平均计算,
    得到多个预设点的电场值。

    更进一步地,所述步骤2.1具体为:

    2.1)将光电场传感器移动到绝缘子串的高压端处,观察绝缘子串的高压端是否有
    放电或者异常电晕现象,若没有放电或者异常电晕现象,则光电场传感器在绝缘子串周围
    布置无误。

    作为优选项,所述步骤3具体为:

    3)根据多个预设点的电场值绘制绝缘子串周围电场强度分布曲线,判断绝缘子串
    中绝缘子的缺陷情况,所述绝缘子串周围电场强度分布曲线为绝缘子串空间轴向的电场变
    化率曲线。

    作为优选项,所述步骤3具体为:

    3)根据多个预设点的电场值绘制绝缘子串周围电场强度分布曲线,判断绝缘子串
    中绝缘子的缺陷情况,所述绝缘子串周围电场强度分布曲线为绝缘子串空间轴向的电场变
    化率曲线,将多个预设点的电场值利用有限元仿真计算方法对绝缘子串的电场分布规律进
    行仿真分析,判断绝缘子串中绝缘子的缺陷情况。

    作为优选项,所述预设点的个数为13个。

    本发明的优点在于:其能在劣化绝缘子对空间轴向电场分量影响很大的基础上提
    出一种利用光电场传感器测量绝缘子串表面的轴向电场分布情况检测劣化绝缘子的方法,
    通过直接分析绝缘子串空间轴向电场的变化能够判断出劣化绝缘子及其位置。本发明的方
    法所用仪器较为简单,对天气等外界环境要求甚低,测量点较多;同时本发明的方法具有不
    需接触绝缘子串、不需登塔、检测时间短的优点,并用计算代替了部分测量工作,因此工作
    量较小,有利于运行维护人员的使用;另外在本发明的方法中,环境温度的变化不影响绝缘
    子劣化的判断,在干燥的情况下,绝缘子表面的污秽不影响绝缘子劣化的判断。

    附图说明

    图1为本发明的使用状态示意图;

    图2为本发明的方法步骤示意图;

    图3为良好绝缘子串与劣化绝缘子串的电场分布关系的曲线原理图;

    图4为清洁绝缘子串的试验与仿真结果图;

    图5为当d=0.3和0.5m时劣化绝缘子位置分别对空间轴向电场变化率的影响示意图。

    图中:光电场传感器1、升降平台2、电场测量仪3、绝缘子串4、绝缘环5、绝缘杆6、绝
    缘绳7。

    具体实施方式

    下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述:

    如图1~2所示的一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的检测系统,包括光电场
    传感器1、升降平台2和电场测量仪3,所述光电场传感器1安装在所述升降平台2上并与所述
    电场测量仪3连接,且所述光电场传感器1布置在绝缘子串4的周围。所述升降平台2包括绝
    缘环5、绝缘杆6和绝缘绳7,所述绝缘环5固定在所述绝缘杆6的顶端,所述绝缘绳7的一端穿
    过所述绝缘环5 并与所述光电场传感器1连接。所述光电场传感器1的探头到绝缘子串4中
    的各片绝缘子伞裙边缘的距离相同。所述光电场传感器1同时测量绝缘子串4周围在X、Y和Z
    三个方向的电场值以及合成X、Y和Z三个方向的电场值。

    一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的方法,包括以下步骤:

    1)在绝缘子串4周围布置光电场传感器1;

    2)沿绝缘子串4移动光电场传感器1,并记录光电场传感器1在绝缘子串4周围多个
    预设点测得的电场值,所述预设点的个数为13个;

    2.1)确认光电场传感器1在绝缘子串4周围布置无误:将光电场传感器1移动到绝
    缘子串4的高压端处,观察绝缘子串4的高压端是否有放电或者异常电晕现象,若没有放电
    或者异常电晕现象,则光电场传感器1在绝缘子串4周围布置无误;

    2.2)将光电场传感器1的探头对准绝缘子串4高压端的第一片绝缘子伞裙,并沿绝
    缘子串4的高压端到低压端移动光电场传感器1,并依次记录光电场传感器1在多个预设点
    测量的第一电场值;

    2.3)沿绝缘子串4的低压端到高压端移动光电场传感器1,并依次记录光电场传感
    器1在多个预设点测量的第二电场值;

    2.4)将多个预设点的第一电场值分别与对应预设点的第二电场值进行平均计算,
    得到多个预设点的电场值。

    3)根据多个预设点的电场值判断绝缘子串4中绝缘子的缺陷情况:根据多个预设
    点的电场值绘制绝缘子串4周围电场强度分布曲线,判断绝缘子串4中绝缘子的缺陷情况,
    所述绝缘子串4周围电场强度分布曲线为绝缘子串4空间轴向的电场变化率曲线,将多个预
    设点的电场值利用有限元仿真计算方法对绝缘子串4的电场分布规律进行仿真分析,判断
    绝缘子串4中绝缘子的缺陷情况。

    实施例1:

    检测时,将光电传感器1通过绝缘环5、绝缘杆6和绝缘绳7固定在离绝缘子串4表面
    一定距离处,保证光电传感器1可以和绝缘绳7同步运动,将光电传感器1通过光纤与电场测
    量仪3连接。光电场传感器1是一种基于Pockels效应的传感器,侧采用绝缘性能好的电光晶
    体作为传感元件;通过绝缘强度极高的光纤作为信号传输通道,使其绝缘结构大大简化,同
    时没有铁心和线圈,不存在磁饱和、铁磁谐振等问题,可以提高测量精度。

    本发明一种利用光电场传感器检测绝缘子缺陷的方法设计的原理如下:

    图3为良好绝缘子串与劣化绝缘子串的电场分布关系的曲线原理图,横轴为绝缘
    子串的位置,由左至右为从绝缘子串的低压端到高压端,纵轴为电场强度,规定上面一条曲
    线为曲线A,下面一条曲线为曲线B;曲线B是根据电磁场理论计算出的电场强度沿良好的绝
    缘子串轴向的变化曲线,正常情况下该曲线是光滑的,呈“U”形;当绝缘子串存在导通性缺
    陷时(见图3中的圆圈),缺陷处的电位变为一常数,由于电场强度是电位沿长度的变化率,
    因此缺陷处的电场强度将突然降低,作出的电场分布曲线也不再光滑,而是在相应的位置
    上有畸变,见图3中的曲线A,曲线A呈现的形状为“中间下陷,两端上升”。

    本具体实施例模拟220kV线路的实际运行情况,所加交流电压有效值为127.0kV,
    模拟导线长度5.0m,试验所用低值绝缘子串的绝缘电阻为40MΩ,零值绝缘子串采用地线短
    路钢脚钢帽来模拟,测量时短接地线背对光电场传感器的探头。

    图4为清洁绝缘子串的试验与仿真结果图,图中d为电场测量参考线或测量参考点
    到绝缘子串中轴的距离。高压端到低压端的绝缘子编号依次为No.1~No.13。由图4可知,在
    大多数位置处实测值比计算值略微偏低,但两者的变化规律基本吻合。由此证明,利用有限
    元仿真计算方法对瓷绝缘子串的电场分布规律进行仿真分析是可行的。

    本发明以空间轴向电场变化率σi,j分析劣化位置和距离d对其空间电场变 化的影
    响,其表达式为:

    σi,j=ΔEi,j,f-ΔEi,S/ΔEi

    式中:i为各个绝缘子位置;j为劣化绝缘子所在位置(i,j=1~13);f代表含有劣
    化绝缘子的绝缘子串;S代表良好绝缘子串。

    图5为当d=0.3和0.5m时劣化绝缘子位置分别对空间轴向电场变化率的影响,可
    以看出试验结果与仿真结果基本一致。劣化绝缘子对空间轴向电场分量影响最大,测量距
    离越远,其空间轴向电场的变化率越??;劣化绝缘子位置靠近高压端时,其空间轴向电场变
    化率增加,位于绝缘子串中部时其空间电场变化率最小且基本保持不变;靠近低压端时其
    空间电场变化率又有所增加。当d=0.30m时,最小电场变化率为0.13;当d=0.50m时,最小
    电场变化率为0.04??杉孀啪嗬雂的增大,劣化绝缘子位置处的空间电场变化率逐渐减
    小。传感头距离绝缘子10cm或者以内,测量到的电场分布曲线接近理论的U型分布,而且非
    常光滑。


    表1

    如表1为当d=0.3m时No.11,No.12,No.13绝缘子的空间轴向电场变 化率。由表1
    可知,当劣化绝缘子在串中任何位置时,横担侧3片绝缘子周围空间轴向电场的变化率基本
    稳定,且3片中至少有2片的空间轴向电场变化率大于5.0%?;诿舾芯底臃ǖ乃枷?,本
    发明定义横担侧3片绝缘子为敏感绝缘子组,通过测量这3片绝缘子的空间轴向电场变化
    率,就可判断出绝缘子串中是否含有零值绝缘子。因此,对于220kV线路悬垂绝缘子串只需
    分析低压端的3片绝缘子空间轴向电场变化率就可判断出绝缘子串中是否含有零值绝缘
    子。

    本发明在劣化绝缘子对空间轴向电场分量影响很大的基础上提出一种利用光电
    场传感器测量绝缘子串表面的轴向电场分布情况检测劣化绝缘子的方法,通过直接分析绝
    缘子串空间轴向电场的变化能够判断出劣化绝缘子及其位置。本发明的方法所用仪器较为
    简单,对天气等外界环境要求甚低,测量点较多;同时本发明的方法具有不需接触绝缘子
    串、不需登塔、检测时间短的优点,并用计算代替了部分测量工作,因此工作量较小,有利于
    运行维护人员的使用;另外在本发明的方法中,环境温度的变化不影响绝缘子劣化的判断,
    在干燥的情况下,绝缘子表面的污秽不影响绝缘子劣化的判断。

    最后,应当指出,以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然,本发明不限于
    上述实施例,还可以有许多变形。凡依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单
    修改、等同变化及修饰,均应认为属于本发明的?;し段?。

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