一种瓷质悬式绝缘子缺陷诊断方法
【专利摘要】一种瓷质悬式绝缘子缺陷诊断方法，该方法通过分析瓷质悬式绝缘子串的温度特征信息来实现劣化绝缘子的诊断。应用该方法实施诊断时需先在待检测现场采集一定数量同类型无明显异常绝缘子串的红外热像图谱，形成本检测现场该类型绝缘子串的基准温度特征信息。然后提取待诊断绝缘子串红外热像图谱中的温度特征信息与基准温度特征信息比较，有明显差异时即可以判断为缺陷绝缘子。本发明可排除环境干扰因素对绝缘子串的温度特征影响，有效提高红外热像法绝缘子缺陷诊断的正确率。本发明考虑了不同位置绝缘子温度特征的差异性，提出比较相同环境下同类设备相同位置的温度特征来实现诊断，适用于各种复杂条件下的绝缘子缺陷诊断。本发明可在现场方便应用。
【专利说明】一种瓷质悬式绝缘子缺陷诊断方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种绝缘子缺陷诊断方法，属高压输变电设备运行维护检修【技术领域】。
[0002]【背景技术】
瓷质悬式绝缘子(下称绝缘子)是电网中的主要绝缘部件，同时起到机械支撑的作用。运行中的绝缘子长期工作于强电场、机械应力、污秽及恶劣气候等共存的复杂环境中。随着运行时间的增加，受机电联合作用，绝缘子的绝缘性能和机械性能会慢慢下降，从而产生低值绝缘子(绝缘子电阻在10兆欧与500兆欧之间)或零值绝缘子(绝缘子电阻小于10兆欧)。零值或低值绝缘子统称为缺陷绝缘子。如果一串绝缘子中有缺陷绝缘子出现，则表示部分绝缘被短路，相应地增加了闪络概率。如果有缺陷绝缘子的绝缘子串发生工频闪络或遭受雷击，会有很大电流流过缺陷绝缘子内部，强大的电流产生的热效应往往会造成悬式绝缘子钢帽炸裂或脱开，从而出现绝缘子串掉串、导线落地等严重事故。
[0003]在输变电设备运行维护检修【技术领域】尽早发现绝缘子的性能劣化是输变电设备安全稳定运行的重要保障，且直接关系到电网的安全稳定和对用户供电的可靠性。
[0004]目前，缺陷绝缘子检测以电压分布法为主，红外成像法为辅。但是，电压分布法工作量巨大，且安全性差、效率低，故实际应用时漏检率极高。红外热像法有非接触、安全性和测试效率高的优点，由于绝缘子成像效果不佳和判断标准不完善导致检测效果不好，故应用范围十分有限，仅作为一种辅助手段开展。红外热像法绝缘子检测依据的标准是DL/T664-2008《带电设备红外诊断技术应用导则》。该标准提出，运行中的低值绝缘比正常绝缘子温度高，零值绝缘子温度较正常绝缘子低，判断标准为温差1K。实际情况是，受环境因素、表面污秽等因素的影响，低、零值绝缘子与正常绝缘子的温差往往是小于1K，故无法实现判别。
[0005]
【发明内容】
本发明的目的是，引入数值分析方法，形成一种新的基于红外热像原理的绝缘子缺陷诊断方法，提高红外热像法绝缘子检测的诊断准确率。
[0006]本发明公开了一种基于红外热像技术的绝缘子缺陷诊断方法。
[0007]本发明的技术方案是，通过分析瓷质悬式绝缘子串的温度特征信息，引入数值分析理论对基于红外热像图谱的绝缘子缺陷进行诊断。首先在待检测现场采集一定数量同类型无明显异常绝缘子串的红外热像图谱，分析形成本检测现场该类型绝缘子串的基准温度特征信息。然后提取待诊断绝缘子串红外热像图谱中的温度特征信息与基准温度特征信息比较，根据数值分析理论开展基于红外热像图谱的绝缘子缺陷诊断，有明显差异时即可以判断为缺陷绝缘子。
[0008]本发明所述检测方法包括以下步骤:
(I)在待检测现场采集η串无明显异常绝缘子串的红外热像图谱，假设待检测现场共有m串同类型瓷质悬式绝缘子串，贝U建议η满足以下条件:0.l*m〈n〈0.5*m,且n>2。所述η的选择条件不是固定，可以根据现场条件适当调整，在一定的范围内，η越大，诊断准确率越闻。[0009]所述无明显异常的判断原则是温度分布趋势与本现场采集的大部分绝缘子串的温度分布趋势相同。所述η串无明显异常绝缘子串的红外热像图谱的采集工作应在尽量短的时间内完成，以保证每串绝缘子的红外热像图谱采集环境条件是基本一致的。所述同类型瓷质悬式绝缘子串是指串长相同，绝缘子类型相同。
[0010](2)提取(I)所述绝缘子串红外热像图谱中每片绝缘子钢帽处温度，按绝缘子位置保存。所述绝缘子钢帽处温度可以是钢帽处的平均温度或最高温度，也可以是运用图像处理技术实施降噪、去干扰信息后钢帽处的平均温度或最高温度。所述绝缘子位置是指每片绝缘子在绝缘子串中所处的位置，在指定方向后，每片绝缘子的位置编号是唯一的。所述方向是指编号起始是导线侧还是构架侧。如某串绝缘子共14片绝缘子，方向为导线侧开始编号，则靠近导线侧的第一片绝缘子的位置编号为1，最后一片位置编号为14。
[0011](3)将(2)所述η串绝缘子相同位置绝缘子钢帽的温度求算术平均后得到基准温度，称之为该检测现场该类型绝缘子串的基准温度特征信息。所述基准温度特征信息是一个包括绝缘子位置信息的特征向量，向量的维度与绝缘子数量相同。
[0012](4)采集待诊断绝缘子串的红外热像图谱，然后按(2)所述方法获取待诊断绝缘子串的温度，即为待诊断绝缘子串特征信息。所述待诊断绝缘子串温度特征信息是一个包括位置信息特征向量，向量的维度与绝缘子数量相同。
[0013](5)将(4)所述待检测绝缘子串的温度特征信息减(3)所述基准温度特征信息，得到待检测绝缘子的缺陷诊断信息。所述缺陷诊断信息去除最大值和最小值后求均值乘1.2得到上阈值。所述缺陷诊断信息去除最大值和最小值后求均值乘0.8得到下阈值。
[0014](6)将(5)所述待检测绝缘子的缺陷诊断信息与上下阀值比较大小。缺陷诊断信息大于上阀值信息所对应位置的绝缘子可判断为低值绝缘子，小于下阀值信息所对应位置的绝缘子可判断为零值绝缘子。
[0015]本发明的优点是，本发明可以排除环境干扰因素对绝缘子串的温度特征影响，有效提高红外热像法绝缘子缺陷诊断的正确率。本发明考虑了不同位置绝缘子温度特征的差异性，提出比较相同环境下同类设备相同位置的温度特征来实现诊断，适用于各种复杂条件下的绝缘子缺陷诊断。本发明可操作性强，现场应用方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为现场绝缘子示意图；图中:1为构架，2为导线，3为绝缘子串。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例进一步说明本发明的内容。
[0018]实施例:
某220kV变电站开展站内220kV绝缘子串的红外热像法检测，该变电站站内220kV绝缘子串的类型如图1所示，每串绝缘子含14片同型号绝缘子。从导线方向开始编号，即靠近导线的绝缘子为编号1，其余绝缘子编号从2开始往上以此类推。
[0019]以下为诊断过程:
(I)获取基准温度特征信息向量。该变电站该类型绝缘子串共40串，故首先采集了 4串无明显异常绝缘子串的红外热像图谱，获取钢帽处最高温度并按位置求算术评价后得到了基准温度特征信息向量(单位为摄氏度):
a= [9.34，8.74，8.26，7.78，7.54，7.42，7.42，7.42，7.66，7.78，8.02，8.14，8.26，7.06]
(2)采集待诊断绝缘子串的温度特征信息向量。采集待诊断绝缘子的红外热像图谱后，获取每片绝缘子钢帽处的最高温度，得到待诊断绝缘子串温度特征信息向量:
b= [9.4，10.1, 9.8，9.4，9.3，9.1, 9.0, 9.5，9.3，9.4，9.5，9.6，9.8，8.7]
(3)生成缺陷诊断信息向量。将待检测绝缘子串的温度特征信息向量b减基准温度特征信息向量a，即为缺陷诊断信息向量:
c=[cl, c2…，cl4]
= [0.06，1.36，1.54，1.62，1.76，1.68，1.58，2.08，1.64，1.62，1.48，1.46，1.54，1.64] 故上阈值:
H= [sum(cl, c2…，cl4) -max (cl, c2…，cl4) -min (cl, c2…，c 14) ] /12*1.2=1.89
下阈值:
L= [sum(cl, c2…，cl4) -max (cl, c2…，cl4) -min (cl, c2…，cl4) ] /12*0.8=1.26
(4)缺陷诊断:
cl=0.06< L，判断靠近导线侧第I片绝缘子为零值绝缘子； c8=2.08>H，判断靠近导线侧第8片绝缘子为低值绝缘子。
【权利要求】
1.一种瓷质悬式绝缘子缺陷诊断方法，其特征在于，所述方法通过分析瓷质悬式绝缘子串的温度特征信息，引入数值分析理论对基于红外热像图谱的绝缘子缺陷进行诊断；所述方法的步骤为: (1)在待检测现场采集n串无明显异常绝缘子串的红外热像图谱，若待检测现场共有m串同类型瓷质悬式绝缘子串，则n满足以下条件:
0.1 Xm〈n〈0.5 Xm,且 n>2 ； (2)提取步骤(1)所述绝缘子串红外热像图谱中每片绝缘子钢帽处温度，按绝缘子位置保存； (3)将步骤(2)所述η串绝缘子相同位置绝缘子钢帽的温度求算术平均后得到基准温度，为该检测现场该类型绝缘子串的基准温度特征信息； (4)采集待诊断绝缘子串的红外热像图谱，然后按步骤(2)所述方法获取待诊断绝缘子串的温度，为待诊断绝缘子串特征信息； (5)将步骤(4)所述待检测绝缘子串的温度特征信息减步骤(3)所述基准温度特征信息，得到待检测绝缘子的缺陷诊断信息；所述缺陷诊断信息去除最大值和最小值后求均值乘1.2得到上阈值；所述缺陷诊断信息去除最大值和最小值后求均值乘0.8得到下阈值； (6)将步骤(5)所述待检测绝缘子的缺陷诊断信息与上下阀值比较大小；缺陷诊断信息大于上阀值信息所对应位置的绝缘子可判断为低值绝缘子；小于下阀值信息所对应位置的绝缘子可判断为零值绝缘子。
2.根据权利要求1所述瓷质悬式绝缘子缺陷诊断方法，其特征在于，所述绝缘子串的温度特征信息是指绝缘子钢帽处的温度信息；所述绝缘子钢帽处的温度可以是钢帽处的平均温度或最高温度，也可以是运用图像处理技术实施降噪、去干扰信息后钢帽处的平均温度或最高温度。
3.根据权利要求1所述瓷质悬式绝缘子缺陷诊断方法，其特征在于，所述步骤(2)绝缘子位置是指每片绝缘子在绝缘子串中所处的位置，在指定方向后，每片绝缘子的位置编号是唯一的；所述方向是指编号起始是导线侧还是构架侧。
4.根据权利要求1所述瓷质悬式绝缘子缺陷诊断方法，其特征在于，所述低值绝缘子的绝缘电阻在10兆欧与500兆欧之间；所述零值绝缘子的绝缘电阻小于10兆欧。
【文档编号】G01J5/10GK103792238SQ201410045043
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月7日 优先权日:2014年2月7日
【发明者】李唐兵 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院