基于红外成像法的零值瓷绝缘子检测

以7片XP-70型绝缘子组成的绝缘子串为研究对象,研究了加压时间、零值绝缘子位置以及湿度对零值绝缘子红外成像法检测结果的影响,并对零值瓷绝缘子位于绝缘子串中不同位置时的静电场进行仿真分析。结果表明:随着加压时间的增加,瓷绝缘子串的温度逐渐升高,3 h后趋于稳定;零值瓷绝缘子位于不同位置时,绝缘子串的温度分布规律不同,但均可识别出零值瓷绝缘子;湿度对绝缘子串的温度分布影响较小。仿真结果表明,零值瓷绝缘子钢帽内部的场强远低于正常绝缘子,与红外成像试验结果一致,验证了零值绝缘子红外检测判断依据的准确性。     

应用盘面特征识别红外检测盲区的零值绝缘子

依据铁帽特征的零值绝缘子红外检测存在检测盲区,零值绝缘子的漏检将严重威胁电网的安全运行。本文将盘面特征纳入劣化识别判据中,建立了湿污绝缘子串盘面温升求解模型,该模型通过对串中不同位置绝缘子表面干燥带及干燥带电弧等运行状态进行判别,再根据热交换过程中功率平衡求解出盘面温升分布;并提出了以零值绝缘子与相邻绝缘子盘面温差特征来识别红外检测盲区内的零值绝缘子。仿真和试验结果均表明:湿污状态下,零值绝缘子盘面呈现"负温差"特征,且"负温差"程度由表面污秽度、空气湿度和零值绝缘子在串中的位置决定。     

不同污秽度下零值绝缘子串温度场仿真研究

为研究含零值绝缘子串的温升分布特性,以双伞型瓷质绝缘子为研究对象,建立电 热 流多物理场耦合模型,分析不同污秽度、零值绝缘子位置、温度对绝缘子串温度分布的影响。仿真结果表明,正常绝缘子串的温升变化范围较小,含零值绝缘子串的温升变化范围相对较大,零值绝缘子的温度与其余正常绝缘子相比较低;清洁和干燥污秽条件下零值绝缘子串的温升较小,饱和湿润污秽条件下零值绝缘子串的温升较大,且污秽度越大,零值绝缘子的温度与其余正常绝缘子的差值越大;零值绝缘子位于绝缘子串两端时,与相邻绝缘子温度差较大,位于中间时与相邻绝缘子的温度差较小,随着污秽度的增加,零值绝缘子与相邻绝缘子的温度差有所增大。     

基于红外成像技术的零值绝缘子检测

提出使用绝缘子红外图像和支持向量机相结合的方法对不同污秽程度、空气湿度和空气温度下的零值绝缘子进行自动检测。首先对现场得到的绝缘子串红外图像进行预处理操作。在对绝缘子串红外图像进行预处理后,利用二维Otsu算法对红外图像进行分割,得到标记了绝缘子串的二值图像。利用边缘检测算法提取出绝缘子串的边缘图像。采用最小二乘法对绝缘子盘面边缘图像进行拟合,得到盘面椭圆方程,利用椭圆方程提取出单个绝缘子盘面。对单个绝缘子盘面进行温度特征提取,利用三因素方差分析方法对特征参数进行显著性检验,挑选受绝缘子污秽程度、环境湿度和环境温度影响较小的参数作为特征参数。选取径向基核函数作为支持向量机的核函数,利用Lib VSM工具中基于交叉验证的网格搜索的参数选择方法和训练集数据进行实验确定核函数参数γ和错误代价C。最后,使用测试数据对整个识别模型进行测试,识别率较高,满足预设要求。     

220kV低零值绝缘子红外检测技术应用研究

为研究输电线路绝缘子低零值红外检测方式,分析绝缘子串的电压分布及发热功率,利用耐压设备对含有劣化绝缘子进行红外分析,获取了低零值绝缘子红外热像图谱特征。现场检测结果表明,红外热像技术可通过遥测绝缘子串温度特征来判断绝缘子绝缘性能,并总结出该方法实际应用的优势和缺陷,提出应用该技术的策略建议,为研究绝缘子带电检测低零值提供参考。     

考虑环境相对湿度和污秽度的零值绝缘子红外检测方法

零值绝缘子红外检测方法因精准、高效、安全等优点得以广泛应用,但其测量结果易受环境相对湿度和污秽度影响。为此,文中首先建立污秽绝缘子串电-热-流场耦合模型,分析零值绝缘子位置、环境相对湿度和污秽度对绝缘子串温度分布的影响;然后提出一种基于相邻温升差的零值绝缘子红外检测方法,并进行试验验证。结果表明:零值的存在会使绝缘子串连续性马鞍型温度分布遭到破坏;绝缘子离回转中心轴越远,温升越小,反之越大,最大温升出现在铁脚与下表面连接处;随着环境相对湿度和污秽度的增加,绝缘子串的整体温升逐渐增加,零值绝缘子与正常绝缘子温升差逐渐变大。试验结果证明了所提方法用于现场零值绝缘子检测的可行性和有效性。     

环境湿度对瓷质绝缘子串电压分布及红外热像检测的影响分析

运行中的绝缘子串电压分布受多种因素影响,为此选用江西省典型污秽区220 kV变电站在线运行的XWP-70绝缘子作为实验样品,研究环境湿度对绝缘子串电压分布及红外热像检测的影响,重点分析湿度对含零值劣化串的影响。实验结果表明,自然积污绝缘子串电压分布受湿度影响明显大于洁净绝缘子串,且湿度增加将降低绝缘子串电压分布的不对称性;湿度增加有利于零值绝缘子的检测,但过大湿度极易引起误判,不利于劣化检测。因此,建议检测湿度尽可能保持在80%左右。该研究结果可为基于红外热像的劣化绝缘子检测提供理论支撑,有利于降低零值绝缘子漏报率,提升绝缘子检测准确率。     

一种非接触式零值绝缘子检测方法及装置

由零值绝缘子导致的绝缘子串炸裂、掉串事故时有发生,严重影响电力系统的正常运行,为此,提出一种非接触式零值绝缘子检测方法及装置。首先仿真分析220 kV绝缘子串空间电场分布特性,研究不同零值绝缘子位置对其空间电场分布的影响;基于仿真结果,研制空间电场探测装置,开发零值绝缘子检测算法及后台上位机系统;最后,在实验室进行非接触式零值绝缘子检测试验,验证仿真结果以及所提方法的有效性。研究结果表明:零值绝缘子造成的空间电场畸变率可达20%;当检测距离为300 mm时,利用所提方法及装置可以有效识别零值绝缘子。     

WebGIS红外热像零值绝缘子在线检测系统

为实现输电线路瓷质绝缘子巡检的标准化作业和信息化管理,提高零值绝缘子在线检测准确率、安全性和易操作性,设计并开发了一套互联网地理信息系统WebGIS (Web geographic information system)红外热像零值绝缘子在线检测系统.基于J2EE实现的瘦客户端模式的WebGIS架构设计,以绝缘子串区域温度分布方差、温度最大差值,盘面之间平均温度最大差值,盘面与背景平均温度最大差值作为零值特征参数,并结合环境相对湿度,等值附盐密度共6个量作为BP神经网络输入,通过WebGIS技术和BP神经网络算法实现零值绝缘子地图定位和智能识别.经过110kV线路实测验证,表明系统检测效果良好,适用于输电线路瓷质绝缘子的在线检测与管理.     

污秽对红外成像法测零值绝缘子影响的有限元分析

为研究污秽对绝缘子串电压分布及红外热像法测零值绝缘子的影响,以110 kV绝缘子串为例,采用有限元分析方法对不同污秽条件下含零值及正常绝缘子串的电压分布进行了多组仿真对比试验。结果表明:零值绝缘子位于两端比位于中部对绝缘子串电压分布的影响更大;随着等值盐密的增大,绝缘子串电压分布趋于均匀,零值绝缘子负温升特征的显著性有所下降;绝缘子串下表面覆污时的电压分布比上表面覆污时更均匀;当两端污秽度大时,绝缘子串的分布电压在中部最高。     

500kV线路瓷绝缘子雷击断串故障分析

在机电负荷、污秽及环境温湿度等多重环境影响下,盘型悬式瓷绝缘子瓷件内微孔可能会逐渐扩展,直至开裂受潮,导致其机械强度和绝缘性能减弱,在遭受雷击或污闪时极有可能导致绝缘子炸裂、断串等恶性事故发生。针对一起500 k V线路瓷绝缘子雷击断串故障,结合雷电定位系统、线路分布式故障定位系统进行了线路耐雷水平分析。通过绝缘子试验,可判定故障原因为故障前已存在多片低零值绝缘子,当雷电绕击C相造成绝缘子串闪络后,大部分工频续流能量从低零值绝缘子头部瓷件内部放电通道泄放,产生的热量导致绝缘子炸裂脱开并引发断串。建议对线路低零值绝缘子进行排查,并合理采用疏导型防雷措施,对多雷区塔位优先安装线路避雷器。     

基于无人机的绝缘子带电零值检测技术

为提高输电线路零值绝缘子的检测效率,利用无人机装载电场探测装置可实现免登塔带电检测。文中首先建立220kV瓷绝缘子串1∶1仿真模型,通过Comsol有限元数值仿真,分析研究串型、路径抖动、无人机及电场探头对绝缘子串空间电场分布的影响;继而建立零值绝缘子识别方法及其后台检测系统;最后进行实验室及现场实测。研究结果表明：双联绝缘子串同时存在零值绝缘子时,其空间电场分布互不影响;无人机飞行过程中直线检测路径的偏移距离应小于50mm;绝缘子串的空间电场分布不受无人机及电场探头影响。利用文中所提的零值绝缘子检测方法,通过无人机搭载电场探测装置,可实现零值绝缘子的现场检测。     

模拟自然污秽绝缘子串的电压分布试验研究

输电线路绝缘子串电压分布受多种因素的影响,选用江西省典型污秽区110 kV在线运行XWP2–70绝缘子串作为试品,根据自然污秽的现场污秽度及分布规律,设计了5类不同污秽度的污秽绝缘子试验,并采用小球间隙法研究绝缘子串的电压分布。试验结果表明:洁净的绝缘子串电压分布主要受电容影响;污秽条件下绝缘子表面结构组成发生变化,绝缘电阻降低;在不同染污方式及污秽度的情况下,绝缘子串电压分布受电容、绝缘子表面干区和剩余污层及绝缘电阻的共同影响。该研究为改善绝缘子串的电压分布提供了指导依据。     

基于红外成像技术的硅橡胶材料热特性的研究

利用红外成像技术在实验室和现场对不同的外绝缘材料温度变化特性进行了测量、分析和比较研究。研究结果表明,材料的热物性参数、环境温度和太阳辐射是外绝缘材料表面温度变化特性的主要影响因素。材料设计可以改善绝缘子的温度变化特性,提高其防污能力。凌晨,绝缘子表面温度可能低于环境温度。空气相对湿度高,绝缘子表面温度低是凌晨容易发生污闪的两个重要原因。     

Y型绝缘子串交流和直流电压分布特性

采用球隙法测量了交、直流500 kV输电线路中Y型串绝缘子的电压分布，采取相应措施减小了环境因素对测量结果的影响，得到了交、直流500 kV电压下Y型串的电压分布曲线。研究结果表明：在交流电压下，Y型绝缘子串的电压分布极不均匀，其电压分布曲线和交流悬垂I串类似；在直流电压下，Y型绝缘子串的电压分布极不均匀，绝缘子串导线侧绝缘子分担电压高于其它绝缘子，总体上呈现导线侧和杆塔侧两端高、中间低的分布趋势。研究结果为Y型串输电系统的外绝缘设计提供了参考依据。     

盘型悬式瓷绝缘子串电路模型及电力传输特性仿真研究

为了给输电线路低压侧杆塔上的在线监测设备供电,提出了一种新型沿盘型悬式瓷绝缘子串进行电力传输的方法,以盘型悬式瓷绝缘子串作为能量传输的载体,将输电线路上在线取能装置获得的电能通过高频变换的方式传递杆塔一侧。文中以500 kV线路为例建立输电线路三维仿真模型,通过Maxwell矩阵计算得出绝缘子与输电线路之间的杂散电容。再通过Multisim软件搭建绝缘子串分布参数电路模型,研究电路模型的电力传输特性,分析了劣化绝缘子与杂散电容对绝缘子串能量传输特性的影响。仿真结果表明,在频率为38 MHz电能可以通过绝缘子串传递到另一侧,能量传输效率为74.576%,且绝缘子劣化与外界环境变化对于其传输特性影响可以忽略。由此可见,利用盘型悬式瓷绝缘子串作为能量传输载体为杆塔在线监测设备供电具有可行性。     

The pollution flashover on high voltage insulators

The pollution flashover, observed on insulators used in high voltage transmission, is one of the most important problems for power transmission. It is a very complex problem due to several factors such as the modeling difficulties of complex shapes of the insulators, different pollution density at different regions, non-homogeneous pollution distribution on the insulator surface and unknown effect of humidity on the pollution. In the literature, some static and dynamic models were developed by making some assumptions and omissions to predict the flashover voltages of polluted insulators. In this study, historical development of insulator modeling was investigated and a dynamic arc model was proposed. For this purpose, scaled shape of a concerned insulator was firstly partitioned into triangular elements, then finite element method (FEM) was implemented and finally potential distribution on the insulator surface, variation of pollution resistance and flashover voltage were determined. The computed flashover voltage values of the selected string insulator have been compared to results from other research.     

330kV绝缘子串电压分布和屏蔽环位置的优化

为计算330kV线路绝缘子串电压分布和优化屏蔽环的位置,建立了考虑屏蔽环、分裂导线、杆塔、联板、悬垂线夹和其它连接金具的三维静电场有限元模型。计算并讨论了带和不带屏蔽环、带和不带联板的绝缘子串电压分布以及屏蔽环位置变化对电压分布的影响。结果表明,导线和杆塔侧绝缘子承受较高电压,屏蔽环可有效改善其附近绝缘子上承受的电压,理论上有一最优位置;导线侧金具对电压分布影响较大,计算模型中应考虑。     

基于紫外图像的接触网棒瓷绝缘子污秽状态检测

为了检测接触网绝缘子的污秽状态,采用紫外成像检测技术对接触网常用的棒瓷绝缘子进行研究。对绝缘子人工涂污并对污秽绝缘子在人工气候室内进行了放电试验,拍摄紫外图像和视频,对图像进行处理,提出用阈值滤波对二值图像去噪的方法,提取并定义了"光斑面积百分比"这一图像特征。通过对不同相对湿度下不同污秽等级绝缘子的污秽放电试验,得出湿度和污秽等级对绝缘子放电的影响规律,并将此作为污秽状态评估的依据。建立以光斑面积百分比、相对湿度为输入,绝缘子污秽程度为输出的模糊推理模型,并将其与视频图像处理部分融合,构建基于紫外视频图像的外绝缘污秽状态检测系统。