输电线路绝缘子污秽监测浅析

输电线路绝缘子污秽监测浅析

张丰

杭州汉邦电力工程设计有限公司  311200

摘要：输电线路绝缘子表面污秽导致电网污闪，严重威胁电力系统的安全运行。本文在综合分析目前主要监测方法，指出存在的问题，比较不同方法的优劣势，提出光波在线监测绝缘子盐灰密法，测量更加准确、适用性更强，该方法能采用人工神经网络模型中的多层前馈算法表征盐灰密值和可测变量之间的关系，希望能为相关人士提供参考性借鉴。

关键词：输电线路；绝缘子；污秽；监测

引言：20世纪90年代开始我国区域性大规模污闪事件时有发生，最典型的如一九九零年和二零零一年我国电网内大面积的二次污闪事件，给供电生产带来了经济损失。伴随着供电容量、输电电压等级的增加和输变电设施工作环境的挑战，中国电网抗污闪工作局面仍然非常严峻。输电线路绝缘子因长时间裸露于外界环境中表面上会产生大量污垢层，而在雾、雨等天气条件下由于吸附水分会而引起其电气强度明显降低，极易出现污闪，从而导致大规模断电、线路跳闸等严重事故。所以，为确保输电线路的正常工作，对绝缘子开展污秽检查就变得尤为重要。

1目前主要监测方法

1.1人工检测法

人工测量绝缘子污秽度指通过对用于污秽监测的盘型模拟绝缘子进行盐灰密检测，将绝缘子空挂处于运行线路环境中，这样测得的数据接近绝缘子实际污秽状况。模拟绝缘子串一般为三片组成绝缘子串，挂于选定的污秽测点杆或塔横担上，通常每年12月至2月开始测量工作。污秽收集测量方法主要分为四步，模拟绝缘子串中按规定比例取出一定的单位体积的污秽物质，再置入规定体积的蒸馏水中，然后用电导仪测定污液的电导率和溶液温度，经查表运算后得到等值的盐密ESDD。

（1）

（2）

（3）

式中，θ为溶液温度（单位：℃）；b取决于温度θ的因数；σ0在温度0℃下的体积电导率（单位：S/m）；σ20在温度20℃下的体积电导率（单位：S/m）；Sa为绝缘子表面盐度；V为蒸馏水的体积（cm3）；A为绝缘子的表面面积（cm）。用电子秤称量干燥后的滤纸重量，然后将测量了盐密值的蒸馏水用漏斗过滤，用干燥箱烘干后，最后称其重量，计算出绝缘子灰密值NSDD。

NSDD=1000（Wf-Wi）/A（4）

式中，NSDD为非可溶性污秽物密度，mg/cm2；Wf含污秽物的干燥滤纸的重量（g）；Wi为在干燥条件下滤纸自身的重量（g）。

1.2泄漏电流监测法

泄漏电流监测法是用泄漏电流表征在运行电压下绝缘子污秽情况。泄漏电流能够全面反映污秽、气候、压力三基本要素，是实时动态参数。泄漏电流监测法基本原理：导电性污秽在运行绝缘子表层堆积，在受潮的环境下，绝缘子表面电导率增大，绝缘性能减少，在干燥区域表面电阻值增加，表面上电流分布也出现了一定的改变，电压也在干燥区域增加。击穿电压低于干燥区电压时，将在绝缘子表层出现局部沿面释放，并由此成为高泄漏电流密度的脉冲。若周围环境有很大潮湿，或绝缘子表层存有很大污秽时，则出现湿润-烘干-击穿-湿润的恶性循环流程，而当局部释放很剧烈时，则出现闪络。此过程中，泄漏电流逐步增加，伴随着脉动频率上升；如果绝缘子表面污秽量较小，其泄漏电压也较小，因此脉冲量较小。而通过在现场检测绝缘子表面的泄漏电流，通过分析检测软件就能够确定绝缘子的积污程度，并提醒相关运行人员对线路进行清洗，从而有效防止了产生的污闪事故的产生。

2人工检测法与泄漏电流监测法优劣势分析

人工测量绝缘子污秽度方法简单，长期在一线使用，但由于输电网络覆盖面较广，常年经受各类大气污染，既包括污染严重的化工区，也包括污染相对较小的草原地区，仅仅选择几个点进行盐密、灰密测试很难判断出线路所经过地区的污秽等级和范围。其次劳动强度很大，必须消耗巨大的人力和物资，在搬运和计量过程中，人为因素的影响也很大，因此计量结果也常常不准确。并且无法准确掌握年度内各个季节和气象条件下最大污秽水平、绝缘子自洁能力以及污秽水平的发展变化。

泄漏电流法操作简单，且不要求登杆塔测量，因此具有精确度较高的优点。它可以准确反应污闪过程，可以掌握绝缘子的闪络原理。但泄漏电流监测成本较高，并且只能在潮湿的环境下才能测到，因此仅适用潮湿多雨地区。其次，当在外界产生较多的电磁辐射干扰的时候，但泄漏电流监测成本较高，并且只能在潮湿的环境下才能测到，因此仅适用潮湿多雨地区。其次，当外界存在较多的电磁干扰的时候，在泄漏电流在线监测系统的泄漏电流采集设备上就会形成感应电流，通过绝缘子表面泄漏电流非常小以至于会淹没在感应电流中难以分辨，泄漏电流在监测就失去了准确性。

为了解决上述缺点，本文中提出了光波在线监测绝缘子盐灰密法，比较其他方式其原理简单，结果也较为精确，可以实现在线监测。对于目前研究人员将研究重点放在现场测量系统上，本文在现有研究的基础上提出了采用人工神经网络模型中的多层前馈算法表征盐灰密值和可测变量之间的关系。

3光波在线监测绝缘子盐灰密法

光波在线监测绝缘子盐灰密法由前端数据监测和后台数据分析两部分组成。这种在线监测系统不受外界环境影响，能适用于各类复杂环境，能够远程自动获取数据。数据监测终端安装在线路杆塔上绝缘子附近，在绝缘子相同环境中，由太阳能板供能，采集现场温湿度、光能参数等数据，光传感器获取环境信息，实现对现场绝缘子污秽物盐密、温度和湿度的监测。信息经过无线传送到数据处理中心后，由分析软件对信息进行分析和数据处理，计算出绝缘子盐灰密值，再传送到运维部门，从现实现自动、连续监测。本文提出多层前馈人工神经网络建立盐灰密值和可测变量之间的关系。算法的学习过程主要由正向传播与误差的反向传播构成。正向传播时，输入样本首先从输入层传入，经各隐层逐层处理后，传向输出层。但如果输出层的实际输出与期望的输出数值相悖时，则转入误差的反向传播阶段。误差反传是将输出误差以某种形式通过隐层向输入层逐层反传，并将误差分摊给各层的所有单元，从而获得各层单元的误差信号，此误差信号即作为修正各单元权值的依据。这种信号正向传播与误差反向传播的各层权值调整过程，是周而复始的进行的。权值不断调整的过程，也称为网络的学习与训练阶段。该流程将始终执行，直到网络传输的偏差信息降到最少。

结论：

本文通过介绍二种输电线路绝缘子污秽监测方法，对绝缘子污秽监测的原理和结构进行研究和分析，提出了光波在线监测绝缘子盐灰密法。相对于人工检测法劳动强度大、测量结果往往不够精确；泄露电流法存在固有缺点，测量结果不能代表绝缘子实际污秽情况，且存在地域性、可靠性问题；光波在线监测绝缘子盐灰密法采用人工神经网络模型中的多层前馈算法建立盐灰密值和可测变量之间的关系，相对更加科学、准确、适用性更强。输电线路污秽检测是实现输电线路智能监控的一项重要技术和困难问题，在开发新的检测方式中必须克服成本、电力、安全性、电磁干扰等主要问题，同样也应该重视污秽对感应器的影响，不能因为污秽覆盖而导致感应器的失效或者损毁，从而实现对绝缘子污秽准确跟踪，指导开展设备状态检修工作。

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