【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流线路绝缘子可靠性测评，具体涉及一种计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台及方法。
技术介绍
1、
2、目前国内外对于直流线路绝缘子的状态评估主要通过测量泄漏电流、积污状态、热成像、电晕监测，未见有计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评方法的相关研究。因此本专利技术专利提出了一种计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评方法，并搭建了一个直流线路绝缘子可靠性测评平台，依托直流线路绝缘子可靠性测评平台与可靠性测评方法，可实现高原地区低气压环境下直流线路绝缘子运行服役可靠性的有效评估，进而提升直流输电线路系统的运行可靠性。
技术实现思路
1、为有效评估直流线路绝缘子在高海拔、低气压环境下的运行服役可靠性，本专利技术提出了一种计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台及方法。
2、其技术方案如下：一种计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其要点在于，所述平台包括上位机、过电压发生源、输入电压引线、直流绝缘子串、接地引线、复合接地网络、气压控制器、气压调节装置、气体传输管道、气体调节阀门、弱阻尼电容式分压器、湿度计、气压计、电流传感器、数据采集与无线传输装置、低气压模拟试验箱；
3、所述上位机的一端与所述过电压发生源的输入端相连接，所述过电压发生源的输出端通过所述电压引线与低气压模拟试验箱上端相连接，该低气压模拟试验箱的下端通过所述接地引线与复合接地网相连接；
4、所述低气压模拟试验箱的下端还与所述气压调节装置
5、优选地：所述低气压模拟试验箱内部固定设置有直流绝缘子串、气体调节阀门、气压计、湿度计，所述低气压模拟试验箱通过内部所述直流绝缘子串上端与所述电压引线相连，其下端通过所述接地引线与复合接地网相连接。
6、优选地：所述低气压模拟试验箱内部的气体调节阀门与所述气体传输管道相连，通过所述气体传输管道与所述气压调节装置的输出端相连。
7、优选地：所述过电压发生源的输出端还与所述弱阻尼电容式分压器的输入端相连接，该弱阻尼电容式分压器的输出端与所述数据采集与无线传输装置相连，该数据采集与无线传输装置与电流传感器的输出端相连，所述电流传感器套接在接地引线上。
8、优选地：所述数据采集与无线传输装置与上位机采用无线连接，所述湿度计、气压计均与该数据采集与无线传输装置连接。
9、一种计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评方法，其要点在于，包括以下步骤：
10、s1：所述上位机通过气压控制器控制气压调节装置调节低气压模拟试验箱的内部气压，设定所述低气压模拟试验箱的内部气压为pa，所述气压计实时测量低气压模拟试验箱的内部气压，并将内部气压测量结果pr通过数据采集与无线传输装置回传给上位机；
11、s2：所述湿度计实时测量低气压模拟试验箱的内部湿度，并通过数据采集与无线传输装置将低气压模拟试验箱的内部湿度测量结果hm无线传输至上位机；
12、s3：在所述上位机上设定过电压参数，包括过电压的幅值us、过电压的波前时间ta、过电压的波尾时间tb；
13、s4：所述上位机控制过电压发生源输出过电压，并经输入电压引线传输至直流绝缘子串；
14、同时，弱阻尼电容式分压器、电流传感器分别采集过电压发生源的输出端电压uf、接地引线上的过电流if，并将采集结果经数据采集与无线传输装置回传给上位机；
15、s5：上位机判断uf、if是否满足if>imax且uf<umin；若满足，则将步骤s3中设定的过电压幅值us的实时参数取值定义为直流绝缘子串的耐受过电压utol，并保存实验数据uf、if、utol，转至下一步骤，其中所述imax、umin分别为电流监测阈值和电压监测阈值；
16、s6：在上位机重新设定低气压模拟试验箱的内部气压pi，重复步骤s1-s5，产生k组实验数据；
17、所述低气压模拟试验箱的内部气压pi在气压区间[pa，pb]内间隔δp均匀取值；
18、所述δp的值为(-pa+pb)/(k-1)；
19、s7：计算不同气压下直流绝缘子串的耐受过电压理论计算值ua：
20、
21、式a中，ua为直流绝缘子串的耐受过电压理论计算值；
22、ures为直流绝缘子串的破坏电压，单位为kv；
23、hm为低气压模拟试验箱的内部湿度测量值；
24、pr为低气压模拟试验箱的内部气压测量值；
25、pc为标准大气压，α、λ均为高斯误差系数，η为积分变量；
26、s8：进行不同气压下直流绝缘子串的耐受过电压理论计算公式的优化，求解得到一组高斯误差系数α、λ的最优解，使得直流绝缘子串的耐受过电压理论计算值与实验值之间的误差最小，具体步骤如下：
27、1)随机生成一组初始解即高斯误差系数α、λ，建立适应度函数f(α，λ)：
28、
29、式b中，f(α，λ)为适应度函数；
30、utoli为第i个气压下直流绝缘子串的耐受过电压实验值；
31、uai为第i个气压下直流绝缘子串的耐受过电压理论计算值；
32、k为实验数据组数；
33、2)生成一组扰动新解即高斯误差系数α'、λ'，并判断f(α'、λ')是否满足f(α'、λ')≥f(α，λ)，若满足，则α、λ作为新解；若不满足，则α'、λ'作为新解；
34、3)判断是否满足终止条件，若满足，则运算结束输出最优解αb、λb，否则返回至步骤2)；
35、s9：将步骤s8中求解得到的最优解αb、λb带入公式(a)，得到优化后的不同气压下直流绝缘子串的耐受过电压理论计算公式：
36、
37、式c中，uab为优化后的直流绝缘子串的耐受过电压理论计算值；
38、s10：计算计及低气压环境的直流绝缘子串的安全可靠性测评因子σ，并进行直流绝缘子串的安全可靠性状态评估：
39、
40、式d中，ub为直流绝缘子串的耐受过电压临界基准参数。
41、优选地：所述s1步骤中测量的上位机判断pr与pa的关系，若满足|pr-pa|<ε1，则上位机保存测量结果pr并转至下一步骤s2，否则气压控制器控制气压调节装置继续调节低气压模拟试验箱的内部气压；其中所述ε1为低气压模拟试验箱的内部气压测量误差阈值上限。
42、优选地：所述步骤s5中若不满足if>imax且uf<umin的要求，则取us＝us+δu，并重复步骤s3至s5；所述δu为电压增大的步长。
43、优选地：所述步骤s10中基于σ来判断直流绝缘子串4的安全可靠性，当σ∈(-∞，-1.3]时，表明直流绝缘子串的安全可靠性状态为优秀；
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【技术保护点】
1.一种计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：所述平台包括上位机(1)、过电压发生源(2)、输入电压引线(3)、直流绝缘子串(4)、接地引线(5)、复合接地网络(6)、气压控制器(7)、气压调节装置(8)、气体传输管道(9)、气体调节阀门(10)、弱阻尼电容式分压器(11)、湿度计(12)、气压计(13)、电流传感器(14)、数据采集与无线传输装置(15)、低气压模拟试验箱(16)；
2.根据权利要求1所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：所述低气压模拟试验箱(16)内部固定设置有直流绝缘子串(4)、气体调节阀门(10)、气压计(13)、湿度计(12)，所述低气压模拟试验箱(16)通过内部所述直流绝缘子串(4)上端与所述电压引线(3)相连，其下端通过所述接地引线(5)与复合接地网(6)相连接。
3.根据权利要求1或2所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：所述低气压模拟试验箱(16)内部的气体调节阀门(10)与所述气体传输管道(9)相连，通过所述气体传输管道(9)与所述气压调节装置(8)的输
4.根据权利要求1所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：所述过电压发生源(2)的输出端还与所述弱阻尼电容式分压器(11)的输入端相连接，该弱阻尼电容式分压器(11)的输出端与所述数据采集与无线传输装置(15)相连，该数据采集与无线传输装置(15)与电流传感器(14)的输出端相连，所述电流传感器(14)套接在接地引线(5)上。
5.根据权利要求1所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：所述数据采集与无线传输装置(15)与上位机(1)采用无线连接，所述湿度计(12)、气压计(13)均与该数据采集与无线传输装置(15)连接。
6.一种计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评方法，包括如权利要求1～5项中的任意一项所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评方法，其特征在于：所述S1步骤中测量的上位机(1)判断Pr与Pa的关系，若满足|Pr-Pa|<ε1，则上位机(1)保存测量结果Pr并转至下一步骤S2，否则气压控制器(7)控制气压调节装置(8)继续调节低气压模拟试验箱(16)的内部气压；其中所述ε1为低气压模拟试验箱(16)的内部气压测量误差阈值上限。
8.根据权利要求6所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评方法，其特征在于：所述步骤S5中若不满足If>Imax且Uf<Umin的要求，则取Us＝Us+ΔU，并重复步骤S3至S5；
9.根据权利要求6所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评方法，其特征在于：所述步骤S10中基于σ来判断直流绝缘子串(4)的安全可靠性，当σ∈(-∞，-1.3]时，表明直流绝缘子串(4)的安全可靠性状态为优秀；
...【技术特征摘要】
1.一种计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：所述平台包括上位机(1)、过电压发生源(2)、输入电压引线(3)、直流绝缘子串(4)、接地引线(5)、复合接地网络(6)、气压控制器(7)、气压调节装置(8)、气体传输管道(9)、气体调节阀门(10)、弱阻尼电容式分压器(11)、湿度计(12)、气压计(13)、电流传感器(14)、数据采集与无线传输装置(15)、低气压模拟试验箱(16)；
2.根据权利要求1所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：所述低气压模拟试验箱(16)内部固定设置有直流绝缘子串(4)、气体调节阀门(10)、气压计(13)、湿度计(12)，所述低气压模拟试验箱(16)通过内部所述直流绝缘子串(4)上端与所述电压引线(3)相连，其下端通过所述接地引线(5)与复合接地网(6)相连接。
3.根据权利要求1或2所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：所述低气压模拟试验箱(16)内部的气体调节阀门(10)与所述气体传输管道(9)相连，通过所述气体传输管道(9)与所述气压调节装置(8)的输出端相连。
4.根据权利要求1所述计及低气压环境的直流线路绝缘子可靠性测评平台，其特征在于：所述过电压发生源(2)的输出端还与所述弱阻尼电容式分压器(11)的输入端相连接，该弱阻尼电容式分压器(11)的输出端与所述数据采集与无线传输装置(15)相连，该数据采集与无线传输装置(15)与电流传感器...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘太彪，孙延寿，谢一冰，吴洋，
申请(专利权)人：青岛酒店管理职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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