电力系统外绝缘污秽状态在线监测技术分析

电力系统外绝缘污秽状态在线监测技术分析

蔡广和

（大连长兴岛中广核风力发电有限公司辽宁大连116000）

摘要：当前大气污染进一步加剧，工农业生产发展的速度又与日俱增，供电线路的作用越来越大，其外缘表面容易出现很大的污染，绝缘子上的污垢沉积情况非常严重。在湿度较大的天气中，很容易出现污染的情况，对供电线路的可靠性产生严重影响，本文对电力系统外绝缘污秽状态在线监测技术进行分析，以供参考。

关键词：电力系统；外绝缘污秽；状态；线监测技术

1外绝缘污秽在线监测的基本原理

1.1现有信号采集及调理单元分析

当前有各种各样的电力线路外绝缘物在线检测手段，这些监测手段各不相同，然而原理是类似的，如下图所示，正常户外绝缘表面的泄漏电流不是很大，如何对这种微弱电流信号进行采集是监测过程中一个关键问题，现在主要是通过集流环以及泄漏电流传感器对泄漏电流信号进行采集。

图1外绝缘污秽状态在线监测原理

电力线路的外圈一般分为两种，支持式和分悬式。绝缘子的类型不同，采集泄漏电流信号的方法也不同，分悬式绝缘子主要是把绝缘子串里面最靠近门型构架或杆塔的那片绝缘子和球型挂板连接的地方用电流传感器串联，对泄漏电流信号进行采集，而那些安装了支持型绝缘的高压设备，比如说隔离开关、断路器、避雷器、耦合电容器、互感器等，往往是在末裙下方进行集流环的设置来对信号进行采集，也可以在设备的接地线当中，将微安表或者取样电阻串入其中，或者是在接地线的位置，将电流传感器加套，但是因为这些设备不允许断开接地线，这种方法目前还处于实验过程，在工程中为了对绝缘子表面的泄漏电流信号进行准确采集，往往在绝缘子和集流器之间涂上导电胶，涂抹耐污涂料在集流环以下的绝缘子表面当中。

现在坡莫合金集流环已经研制成功，主要在支持绝缘子和悬式绝缘子两种绝缘子当中使用，通过泄漏电流沿面形成的原理，安装一个开口式引流装置，卡在绝缘子串铁塔侧的最后一片卷纸上方。利用双层屏蔽线，将泄漏电流引入到数据采集单元当中，该数据采集专员设置在铁塔中部，通过这种引流器的优点在于不需要停电就可以进行安装，不会对线路的正常使用产生影响。

无论使用哪种手段，都不可避免会产生现场干扰，需要做抗干扰工作，主要是从电、磁两个方面对其进行隔离。一般情况下，铝、铜等材料具有很好的电场屏蔽作用，但是磁场屏蔽作用不强，而且具有很强的磁场屏蔽作用。一般情况下通过铁、铜或者铁、铝两层屏蔽，将漏电流信号采集之后先通过防雷过电压保护电路，再通过变送器传送电流信号，将其变成电压信号，再经过放大电路，然后通过模拟数字转换器对其进行转换获取数字信号，送到控制中心当中。

1.2信号控制与处理单元

信号经过调理之后，送入到控制处理中心进行处理之后，判断是否需要进行报警。由于大多数用户都希望对串绝缘子的积污情况进行了解来判断是否需要进行清理，所以处理单元一定要将外绝缘污秽处理信息进行统计，并且准确送出对处理单元的处理器进行控制，目前有两种手段，一种是在工业现场直接安装处理芯片，比如说dsp、单片机等通过对报警信号进行处理之后再传送到地面终端，另一种是通过控制器的控制主机，获取调理信息之后，再通过远程通讯将其送入工业控制主机，对其进行分析，对绝缘子的积秽状态进行判断。

1.3通信模式分析

以前一般情况下会采用双层屏蔽线，对报警信号和分析结果进行传递。这种方式的优点在于具有较短的传输时间，但是接线和传输过程比较麻烦。这些年以来，无线通信发展的速度进一步加快，布线的麻烦大大降低，对传输线的使用量也在减少，甚至可以通过有线和无线的方式进行结合的手段对信号进行传输，有线信号对近距离的电站外绝缘污秽监测进行传输，无线通信对远距离的监测进行传输，无线通讯的模式有几种，有GPRS无线通讯模式、GSM移动通讯模式、红外数据通信模式，RF与GSM混合传输模式，无线接力模式，射频RF通讯模式等，另外还有GSM、GPRS结合的通讯模式。当前无线传输在可靠性和速度方面提升都非常明显，无线传输的成本也大大降低，虽然这种方式可以让传输时间大大降低，并且很好的控制传输成本，但是如何确保传输的可靠性，依旧是无线传输过程中需要重点分析的问题。

1.4供电电源单元分析

外绝缘污秽监测设备在变电站使用的过程中，供电电源一般情况下是交流220伏，然而当前依然没有很好解决输电线路绝缘子污秽监测设备的供电问题，高压输电线一般情况下，在一些交通不便、道路困难、高山峻岭的地段，直接通过220伏市电接入的方式不太可取，所以需要另行供电，一般供电的方式比较简单，而且具有较长的寿命，这样可以长期不用维护。太阳能电池就是非常理想的一种供电方式，它的维护要求不高，而且功率较大，并且由于监测绝缘子的地区往往太阳能电池板也可能因为积污太多而无法进行采光，对电源的使用寿命产生较大影响，所以需要通过蓄电池来进行预备，如果光照充足就可以使用太阳能当中的电并且为蓄电池进行充电，如果光照不足的时候，就可以使用备用的蓄电池电源，一定要稳定可靠，并且确保不间断供电，这种方法的缺点在于电源的投资较大，效能不高，而且电源具有不稳定性，所以相关人员正在研究直接通过高压线路电力转换的方式向监测设备供电。

2绝缘子污秽度在线监测技术

2.1泄漏电流法和脉冲计数法

因为绝缘子表面有大量的导电性污秽积累而且承受了较高的电压，所以如果环境潮湿绝缘子的表面电阻、导电薄膜就可能出现电离的情况而造成导电率大大增加，电阻降低等情况。加强监测泄漏电流的大小变化情况以及脉冲次数多少，并且与环境温湿度等情况进行结合，进一步监测绝缘子的污秽度。泄漏电流传感器的准确度比较高，而且具有较强的抗干扰能力，设计也比较简便，可以对绝缘子表面的泄漏电流和脉冲频次进行精确测量，所以这类设备的应用非常广泛。

2.2光传感器污秽线监测技术

光纤传感器输变电盐密在线监测法由于受外界监测环境的影响比较小，所以在我国各种地域内都比较适用，在不停电的条件下就可以对监测数据进行获取，并且根据要求进行传送，对输变电设备的状态情况进行正确指导，需要通过实时在线检测的方法将盐密值计算出来，光纤传感器测量盐密主要是通过介质光导波中的光场分布理论以及光能消耗理论，在实际当中应用非常广泛，因为绝缘子串和传感器所处环境相同，所以可以通过相关计算，将绝缘子表面的盐密值计算出来，并且对试验进行比对。光传感器输变电设备盐密在线监测系统和人工监测相比，误差仅有4.7%，这就说明光传感器输变电设备盐密在线监测技术具有很高的精确性。

结束语

总之，变电设备在线监测和故障检测技术具有较高的实用价值，相关人员一定要加强监测技术的学习，并且严密监测和评估输电设备的运行状况，让我国在线监测技术的应用发展速度进一步加快。

参考文献：

[1]张辰刚.电力系统外绝缘污秽状态在线监测方法研究[J].华东科技：学术版，2016（6）：237.

[2]石梅.输电线路绝缘子污秽度在线监测技术浅析[J].机电信息，2012（33）：96-97.