一种电力系统中绝缘子串中绝缘子单体失效在线监测的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统中绝缘子串中绝缘子单体失效在线监测的方法，基于微型电场传感器，首先，将微型电场传感器(6)布置在电力系统中绝缘子串中的第一个绝缘子单体内部，该第一个绝缘子单体为接地绝缘子单体；然后，实时在线检测所述微型电场传感器的输出信号，根据该输出信号的变化判断是否发生绝缘子单体失效；根据绝缘子内部电场变化程度的不同，通过微型电场传感器所捕捉到的电场瞬态信息，确定绝缘子失效位置、数量及失效原因，实现实时监测绝缘子单体失效位置、数量及失效原因。数量及失效原因。数量及失效原因。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统中绝缘子串中绝缘子单体失效在线监测的方法


[0001]本专利技术属于绝缘监测领域，具体涉及一种电力系统中绝缘子串中绝缘子单体失效在线监测的方法。

技术介绍

[0002]绝缘子是输电线路的重要组成部分，是电力系统中重要的外绝缘设备。绝缘子串一般由几个到几十个绝缘子单体串联组成。在运行过程中，绝缘子串会发生其中的某个或某几个绝缘子单体失效，从而影响绝缘子串的可靠性。这种故障会导致电网运行可靠性下降，甚至会造成电网故障及电力中断。现有技术中，通常是通过人工或无人机对绝缘子进行检查和维护。在这种方式下，当绝缘子单体出现失效时，运维人员很难从绝缘子外观发现问题。因此，需要提出一种能够在线监测绝缘子失效的方式，以提升电力系统可靠性。
[0003]微型电场传感器是一类小尺寸、低成本、高性能且易于批量生产的电场测量设备。这类传感器基于微加工工艺进行制备，尺寸往往在mm量级。由于尺寸小，成本低，这类传感器可以灵活、大批量地布置在设备内部。当绝缘子单体发生失效时，绝缘子内部电场会发生改变。因此，可以通过电场传感器对绝缘子电场进行监测，抓取电场信息特征，从而实现绝缘子单体失效的在线监测。
[0004]目前现有技术中鲜有基于微型电场传感器进行绝缘子串中绝缘子单体失效实时检测的技术方案。
[0005]专利技术目的
[0006]本专利技术目的即为解决或缓解现有技术中难于对电力系统中绝缘子串中绝缘子单体失效进行实时检测的痛点，提供一种电力系统中绝缘子串中绝缘子单体失效的在线监测方法，基于微型电场传感器在线进行检测，达到监测绝缘子串中是否发生绝缘子单体失效、失效单体位置及数量以及失效原因的效果。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种电力系统中绝缘子串中绝缘子单体失效在线监测的方法，该方法基于微型电场传感器在线进行检测，包括以下步骤：
[0008]步骤1、将微型电场传感器布置在电力系统中绝缘子串中的第一个绝缘子单体内部；
[0009]步骤2、实时在线检测所述微型电场传感器的输出信号，根据该输出信号的变化判断是否发生绝缘子单体失效；根据绝缘子内部电场变化程度的不同，通过微型电场传感器所捕捉到的电场瞬态信息，确定绝缘子失效位置、数量及失效原因，实现实时监测绝缘子单体失效位置、数量及失效原因。
[0010]优选地，所述微型电场传感器的尺寸为mm级。
[0011]优选地，步骤1中所述电力系统中绝缘子串中的第一个绝缘子单体为接地绝缘子单体，由钢帽、锁紧销、粘结剂、玻璃体、连接脚、微型电场传感器、开孔及走线构成；所述微
型电场传感器的安装过程为，在所述玻璃体顶部开一个凹槽，将所述微型电场传感器放于其中，该微型电场传感器的电源线和信号传输线通过在钢帽处开孔，由保护软管包裹引出，通过无线通信方式与基站通信；所述绝缘子串中第一个绝缘子单体。
[0012]优选地，步骤2中根据所述微型电场传感器的的变化判断是否发生绝缘子单体失效是指，当所述绝缘子串中出现失效绝缘子单体时，则所述微型电场传感器所测电场将增大，根据这一特征对绝缘子失效进行监测。
[0013]优选地，步骤2中确定所述绝缘子单体失效数量、位置的方法是：当所述绝缘子串中失效绝缘子单体数量不同时，所述微型电场传感器所测电场变化不同，失效绝缘子数量越多，则电场增大越多；所述绝缘子串中失效绝缘子单体位置不同时，对所述第一个绝缘子单体处电场影响不同，根据微型电场传感器的测量结果对失效绝缘子单体进行定位。
[0014]优选地，步骤2中确定所述绝缘子单体失效原因的方法是：当所述绝缘子失效原因不同时，失效时刻和失效之后的电场瞬态信息不同，根据所述微型电场传感器捕捉到的故障时电场的瞬态信息来判断绝缘子单体失效的原因。
附图说明
[0015]图1是本专利技术所述基于微型电场传感器的绝缘子失效监测方法的传感器安装示意图；
[0016]图2是绝缘子单体中电场分布示意图；
[0017]图3是绝缘子单体失效后绝缘子串中轴线电场变化情况；
[0018]图4是不同数量绝缘子单体失效后电场传感器位置处电场变化情况。
[0019]附图标记：
[0020]1、钢帽；2、锁紧销；3、粘合剂；4、玻璃体；5、连接脚；6、微型电场传感器；7、开孔及走线。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术进行具体描述。
[0022]一种基于微型电场传感器的绝缘子失效监测方法，用于在线监测绝缘子串中是否有绝缘子失效、绝缘子失效位置及数量以及绝缘子失效原因，包括：绝缘子中微型电场传感器的安装方案；绝缘子串中发生绝缘子失效对电场分布的影响；绝缘子串中绝缘子失效位置及数量对电场的影响；绝缘子失效原因对电场的影响。
[0023]绝缘子中微型电场传感器的安装方案如图1。所述微型电场传感器6安装在绝缘子串中第一个绝缘子单体(接地绝缘子单体)内部。微型电场传感器尺寸在mm量级。所述绝缘子单体玻璃体4顶部开一个凹槽，将电场传感器6放于其中，电场传感器的电源线和信号传输线通过在钢帽处开孔7，由保护软管包裹引出，通过无线通信方式与基站通信。导线及传感器可以通过硅胶进行固定。
[0024]所述绝缘子串中出现失效绝缘子单体时，电场传感器所测电场将增大，如图4所示。可以根据这一特征对绝缘子失效进行监测。
[0025]所述绝缘子串中失效绝缘子单体数量不同时，电场传感器所测电场变化不同，失效绝缘子数量越多，电场增大越多，如图4所示。绝缘子串中失效绝缘子单体位置不同时，对
第一个绝缘子单体处电场影响不同，可以根据电场传感器测量结果对失效绝缘子单体进行定位。
[0026]所述绝缘子失效原因不同时，失效时刻和失效之后的电场瞬态信息不同。可以根据微型电场传感器捕捉到的故障时电场的瞬态信息，判断绝缘子单体失效的原因。
[0027]以500kV线路玻璃绝缘子为例，500kV玻璃绝缘子串由28
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32只玻璃绝缘子单体组成，在实际运行过程中会发生其中某个玻璃绝缘子单体失效的情况，影响绝缘子串可靠性，但运维人员又极难发现问题。通过电场传感器监测绝缘子串第一只(直接挂在杆塔上接地)内部的电场，发现整支绝缘子串中是否出现失效的绝缘子单体，以及具体失效情况。
[0028]通过有限元仿真的方式对绝缘子电场进行仿真。绝缘子正常工况电场如图2所示。正常工况下，电场传感器所在位置电场约为882.6kV/m。当绝缘子串中某一绝缘子单体发生故障时，绝缘子串整体电场会发生变化，如图3所示。失效绝缘子电场降至0，而其他绝缘子承受的电场增加。以第一个绝缘子为例，传感器所在位置电场增加约30.4kV/m。
[0029]另外，当绝缘子单体失效数量变化时，传感器所在位置的电场大小也会以不同幅值进行变化，如图4。当1个绝缘子故障时，第一个绝缘子处电场传感器所在位置电场增加约30.4kV/m，2个绝缘子故障时，电场增加约63.1kV/m，3个绝缘子故障时，电场增加约98.1kV/m。当绝缘子单体失效位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统中绝缘子串中绝缘子单体失效在线监测的方法，基于微型电场传感器在线进行检测，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将微型电场传感器(6)布置在电力系统中绝缘子串中的第一个绝缘子单体内部，该第一个绝缘子单体为接地绝缘子单体；步骤2、实时在线检测所述微型电场传感器(6)的输出信号，根据该输出信号的变化判断是否发生绝缘子单体失效；根据绝缘子内部电场变化程度的不同，通过微型电场传感器(6)所捕捉到的电场瞬态信息，确定绝缘子失效位置、数量及失效原因，实现实时监测绝缘子单体失效位置、数量及失效原因。2.根据权利要求1所述的绝缘子单体失效在线监测的方法，其特征在于，所述微型电场传感器(6)的尺寸为mm级。3.根据权利要求1所述的绝缘子单体失效在线监测的方法，其特征在于，步骤1中所述电力系统中绝缘子串中的第一个绝缘子单体由钢帽(1)、锁紧销(2)、粘结剂(3)、玻璃体(4)、连接脚(5)、微型电场传感器(6)、开孔及走线(7)构成；所述微型电场传感器(6)的安装过程为，在所述玻璃体(4)顶部开一个凹槽，将所述微型电场传感器(6)放于其中，该微型电场传感器(6)的电源线和信号传输线通过在钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军，何金良，韩志飞，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：