[01841976]变电站绝缘子污秽在线监测系统

绝缘子在户外长期运行，其表面会积累污秽，当环境湿度较大时，污秽中的电解质会发生电离，污秽层的导电能力会加强，严重时可能导致高压与地“短路”，造成大面积污闪停电事故。随着工农业生产的发展，一方面需要供电系统可靠地提供强大的电力，另一方面又造成了严重的空气污染。因此，近年来污闪事故发生的频度和造成的危害日益严重。　　针对这一问题，电力系统中采用了增加绝缘子串中绝缘子数目、使用耐污型绝缘子、使用防污涂料和有机合成绝缘子、定期清扫等方法来防止污闪的发生，这些方法都起到积极作用，但是从技术性、经济性和劳动强度上来看都还具有一定的局限性。存在局限性的原因之一是缺少绝缘子表面污秽状况的实时信息。为了实时获取绝缘子表面污秽情况的信息，本系统采用在线监测绝缘子表面污秽泄漏电流的方法来监测绝缘子表面的污秽情况。　　由于绝缘子表面的污秽泄漏电流中的放电脉冲也在一定程度上反映了污秽的情况，因此污秽在线监测系统必须能够监测工频泄漏电流和放电脉冲。泄漏电流通过集流环进行采集，采集到的泄漏电流送入泄漏电流传感器进行测量。泄漏电流的变化范围很大，从几十微安到几百毫安，而且其中叠加有放电脉冲，对这样的信号同时进行测量，目前仍然没有成熟的检测设备。本系统采用一种自行研制的传感器（频带150kHz，在0到500mA内具有足够的线性度）对同时工频泄漏电流和放电脉冲进行测量。泄漏电流传感器采集到的信号通过屏蔽电缆送入控制屏，在控制屏中进行保护、差动放大、滤波、非线性处理和隔离后，通过A/D转换器进行高速数据采集，并将结果送入工控机。在工控机中进行数据处理、模糊推理决策，并将处理的结果进行显示、存储和报警。工控机上设置友好的人机界面，方便和丰富的数据查询功能，并可以通过网络实现网络的资源共享。为了提高报警的可靠性，该系统中采用了基于知识库的模糊报警模型，减少了采用恒值报警时存在的误报和漏报问题，提高了报警的可靠性。该系统的技术指标如下：　　（1）　工作电源： AC220V；　　（2）　污秽电流测量范围 ：0～75mA；　　（3）　污秽电流测量精度 ： 小于±1%；　　（4）　污秽电流测量分辨率： 小于20uA；环境温度测量分辨率： 小于±0.5℃；　　（5）　环境湿度测量分辨率：　小于±5%；　　（6）　工作环境温度： 传感器为-40～+70℃；　　（7）　工频耐受电压：20kV；　　本系统对污闪在线监测问题进行了有益的探索。该研究中设计的污秽在线监测系统很好地解决了以下几个方面问题：　　（1）　为了测量大范围内变化的泄漏电流和高频的闪络脉冲，研制了一种高线性度，大带宽的传感器。　　（2）　采用基于知识库的模糊推理模型来描述污秽程度、天气条件和泄漏电流之间的复杂非线性关系，采用模糊报警技术解决根据泄漏电流判断污秽程度这一难题，对提高报警的可靠性和准确性非常重要。　　（3）　采用虚拟设备编程技术和软件看门狗解决了WINDOWS环境下具有高可靠性的高速A/D采样编程问题。　　（4）　设计了一种具有数据压缩功能的放大电路，充分利用A/D转换的分辨率。　　（5）　采用遗忘式存储方式解决高速采样获得的大量历史数据存储问题。　　（6）　设计了系统数据库，方便操作人员设置初始参数和运行参数。　　（7）　提供历史数据和报警数据等数据的查询功能，为进一步研究污闪问题提供了可靠数据。　　该系统的研制成功对于监测绝缘子的污秽运行情况具有重大意义，在市场上得到迅速推广，2002年共生产变电站绝缘子污秽在线监测系统 17套 ，合同总额为：169万元。该系统是供电系统由目前的计划检修向理想的状态检修的重要步骤。本系统全面投入运行后，可为电网的安全运行提供重要的监测数据，可有效的防止由于绝缘子污秽而造成的污闪事故，为供电系统的安全可靠运行提供的保障。　　在我国的西北、东北、华北、华中地区都曾发生过严重的大面积污闪事故，尤其是我国西部地区地域辽阔，供电线路长，自然环境恶劣。本系统的应用可以作为变电站污秽监测系统，在污秽度过限时及时报警，从而提高了供电系统可靠性，为供电系统从目前的计划检修到状态检修提供了条件，在一定程度上保证了“西电东送”工程的有效实施。同时也为实验研究污闪问题提供了一种有效工具，该系统投入运行后记录的数据将为进一步研究泄漏电流与天气条件和污秽度的关系提供宝贵的现场数据。　　从应用前景看，供电系统从目前的计划检修到状态检修过渡是必然的，提供相应的检测手段是目前供电系统所亟待解决的问题，该项成果的推广应用也非常迫切，这对于提高变电站设备的自动化水平，提高供电可靠性，保证电力系统安全稳定运行，具有重要的意义。