本实用新型涉及高压设备检测技术领域，尤其是涉及一种绝缘子表面电导率监测装置与输电线路监测系统。
背景技术：
目前输电线路采用的绝缘子主要分两大类，一类为应用于耐张串的盘型悬式玻璃绝缘子，另一类为应用于悬垂串和跳线串的棒型悬式复合绝缘子。因我国地域广阔，大量输电线路绝缘子运行在恶劣环境下，如多盐雾的海边、多尘埃的内陆工业区等。当绝缘子受到污秽沉积后，遇到空气湿度大、阴雨天气，绝缘子表面的绝缘能力会有所下降，甚至导致污闪的发生，严重时将引发停电事故。
目前已有的绝缘子表面污秽监测系统有图像处理技术，它通过提取绝缘子表面污秽照片中的特征量进行分析判断；监测绝缘子表面污秽闪络放电时发出的低频声信号，根据获得的低频声信号进行判断绝缘子表面污秽量的大小；监测绝缘子表面污秽放电时发出的微波信号以及监测绝缘子表面污秽放电超声波信号等。这类监测绝缘子表面污秽的系统一般误差较大，要求精度高则设备昂贵。另一类监测绝缘子表面污秽的系统有监测泄漏电流法以及监测电压分布法，这种监测系统受高压环境干扰严重，处理过程复杂，分析需要具备一定的经验和专业知识。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种绝缘子表面电导率监测装置与输电线路监测系统，设备价格更低廉、操作更简单，可以远程监测绝缘子的污秽情况，提高了输电线路污秽绝缘子的预警能力。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种绝缘子表面电导率监测装置，包括：控制器，以及与该控制器相连的电流传感器、电压传感器、温度传感器和信号发射器，还包括信号接收器以及与该信号接收器相连的计算设备，该信号发射器和该信号接收器通讯连接；该电流传感器用于采集绝缘子表面的泄漏电流信号；该电压传感器用于采集输电线路的线路电压信号；该温度传感器用于采集绝缘子的表面温度信号；该控制器用于控制信号发射器将上述泄漏电流信号、线路电压信号和表面温度信号发送给信号接收器，以提供给计算设备，结合该绝缘子的表面形状系数计算该绝缘子的表面电导率。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该电流传感器设置在悬挂该绝缘子的钢条上。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该电流传感器为高精度传感器，精度级别不低于0.2级。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该温度传感器设置在该绝缘子在钢塔的悬挂位置。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该装置还包括信号放大器，该控制器、电流传感器和温度传感器分别与该信号放大器相连。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，该装置还包括模数转换器，该模数转换器分别与信号放大器、电压传感器和控制器相连。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，该表面电导率的计算公式为：式中，γ为表面电导率，f为绝缘子的表面形状系数，I为绝缘子表面的泄漏电流值， U为线路电压值，t为绝缘子的表面温度值。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，该装置还包括：报警器，该报警器与计算设备相连，该报警器用于当检测到表面电导率大于预设阈值时，予以报警。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，该计算设备为计算机或单片机。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种输电线路监测系统，包括上述第一方面及其可能的实施方式之一提供的绝缘子表面电导率监测装置。
本实用新型实施例带来了以下有益效果：
本实用新型提供的一种绝缘子表面电导率监测装置与输电线路监测系统，该装置包括控制器，以及与该控制器相连的电流传感器、电压传感器、温度传感器和信号发射器，还包括信号接收器以及与该信号接收器相连的计算设备，该信号发射器和该信号接收器通讯连接；该电流传感器用于采集绝缘子表面的泄漏电流信号；该电压传感器用于采集输电线路的线路电压信号；该温度传感器用于采集绝缘子的表面温度信号；该控制器用于控制信号发射器将上述泄漏电流信号、线路电压信号和表面温度信号发送给信号接收器，以提供给计算设备，结合该绝缘子的表面形状系数计算该绝缘子的表面电导率；设备价格更低廉、操作更简单，可以远程监测绝缘子的污秽情况，提高了输电线路污秽绝缘子的预警能力。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的另一种绝缘子表面电导率监测装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的另一种绝缘子表面电导率监测装置的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测装置的应用场景示意图。
图标：
10-控制器；11-电流传感器；12-电压传感器；13-温度传感器；14-信号发射器；15-信号接收器；16-计算设备；21-信号放大器；22-模数转换器； 31-报警器；41-绝缘子；42-钢条；43-钢塔；44-接地；45-输电导线；46-屏蔽导线；47-控制盒子。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
污闪是指电气设备绝缘表面附着的污秽物在潮湿条件下，其可溶物质逐渐溶于水，在绝缘表面形成一层导电膜，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在电力场作用下出现的强烈放电现象。根据统计，污闪事故已占到了整个电力系统事故的第二位，仅次于雷害事故，而污闪事故的损失却是雷害事故的十倍。污闪事故涉及面广，停电时间长，经济损失大，是电力安全发供电的一大威胁。准确测量输变电设备所在区域的积污度对设计外绝缘爬距、指导运行清扫具有重要意义。
目前，现有的绝缘子表面污秽监测系统要么存在误差较大、设备较昂贵的问题，要么存在干扰严重、处理过程复杂的问题。基于此，本实用形象实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测装置与输电线路监测系统，设备价格更低廉、操作更简单，可以远程监测绝缘子的污秽情况，提高输电线路污秽绝缘子的预警能力。
为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种绝缘子表面电导率监测装置进行详细介绍。
实施例一
如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测装置的结构示意图，由图1可见，该监测装置包括控制器10，以及与该控制器10相连的电流传感器11、电压传感器12、温度传感器13和信号发射器14，还包括信号接收器15以及与该信号接收器15相连的计算设备16，该信号发射器14和该信号接收器15通讯连接。
在该监测装置中，上述电流传感器11用于采集绝缘子表面的泄漏电流信号；该电压传感器12用于采集输电线路的线路电压信号；该温度传感器 13用于采集绝缘子的表面温度信号。并且，该控制器10用于控制信号发射器14将上述泄漏电流信号、线路电压信号和表面温度信号发送给信号接收器15，以提供给计算设备16，结合该绝缘子的表面形状系数计算该绝缘子的表面电导率。
这里，绝缘子的形状系数可通过查询绝缘子的型号而得到，对于特定型号的绝缘子，可获得其直径和电极泄漏电流宽度值，再通过以下计算公式求取绝缘子的形状系数：
在上式中，f为绝缘子的形状系数，L为电极泄漏电流宽度，πD(x)为电极长度。
然后，以下式计算绝缘子的表面电导率值：
式中，γ为表面电导率，f为绝缘子的表面形状系数，I为绝缘子表面的泄漏电流值，U为线路电压值，t为绝缘子的表面温度值。
在实际操作中，绝缘子一般悬挂在钢塔塔臂上，绝缘子表面的温度与钢塔周围的温度非常接近，因此，在其中一种可能的实施方式中，将温度传感器13设置在钢塔上绝缘子悬挂的位置，尽量靠近绝缘子，并以该温度近似于绝缘子表面的温度来计算绝缘子的表面电导率。
在进行泄漏电流信号采集时，在一种或多种可能的实施方式中，将电流传感器11设置在悬挂绝缘子的钢条上，钢条与绝缘子相连接，当绝缘子表面放电时，电流经钢条传导，电流传感器11获取该泄漏电流信号。这里，电流传感器11需为高精度传感器，其精度级别不低于0.2级。
通常，在采集高压传输线路上的线路电压时，电压传感器12可以选择电压互感器，电压互感器安装在电力系统中一次与二次电气回路之间，其主要功能就是按照一定的比例将输电线路上的高电压，降低到可以用仪表直接测量的标准数值，以便电压测量仪表直接进行测量。
这样，通过采集绝缘子表面的近似温度、泄漏电流信号和线路电压信号，结合绝缘子的形状系数，利用上述公式(2)即可求得绝缘子的表面电导率。并且用于信号采集的器件为常见的传感器，价格低廉，在实际生产中信号采集设备的安装设置也简单方便，通过将信号传输到远端用户计算设备，可以实时计算绝缘子的表面电导率，反映出绝缘子表面的污秽情况，以为绝缘子的及时清洁、防止污闪提供指导。
实施例二
在图1的基础上，参见图2，为本本实用新型实施例提供的另一种绝缘子表面电导率监测装置的结构示意图，由图2可见，该监测装置还包括了信号放大器21和模数转换器22。其中，电流传感器11和温度传感器13分别与信号放大器21相连，模数转换器22分别与信号放大器21、电压传感器12和控制器10相连。
这里，通常情况下绝缘子泄漏电流信号较弱，使用信号放大器21将电流信号和表面温度信号进行放大可以增加信号强度，有助于提高绝缘子电导率计算的精度。并且，将采集到的泄漏电流信号、表面温度信号和线路电压信号经过模数转换器22转换为数字信号，以便于信号在传输中无损传输，保证有效信号的强度。
另外，参见图3，为本实用新型实施例提供的另一种绝缘子表面电导率监测装置的结构示意图，在图3示出的实施方式中，该监测装置还包括报警器31，其中，报警器31与计算设备16相连。这里，在一种或多种可能的实施方式中，该计算设备16可以是计算机或者单片机。在实际操作中，当检测到绝缘子的表面电导率大于用户预先设置的阈值时，发出警报，提示用户绝缘子表面受污秽情况严重，需及时清理。
在本实用新型实施例中，通过在监测装置中增加信号放大器和模数转换器，增强了信号在传输过程中的无损性，使计算得到的绝缘子表面电导率结果更加精确；通过在监测系统中增加预警模块，可在绝缘子表面污秽达到一定程度时发出警报，提高了绝缘子污秽处理的预警能力。
实施例三
本实用新型实施例以一个生产实际应用来对绝缘子表面电导率监测系统进行说明。
参见图4，为本实用新型实施例提供的一种绝缘子表面电导率监测系统的应用场景示意图，由图4可见，该绝缘子41通过钢条42悬挂设置在钢塔43的横向塔臂上，该钢塔43底端接地44。绝缘子41的另一端连接输电导线45，在悬挂绝缘子41的钢条42上设置有电流传感器11，该电流传感器11的精度级别不低于0.2级，用以检测绝缘子41表面泄漏的电流强度。该电流传感器11通过屏蔽导线46连接至控制器10，该控制器10以及温度检测单元均设置在控制盒子47中，该控制盒子47设置在钢塔43的塔臂上，靠近悬挂绝缘子41的位置。并且，信号发射器14也设置在该控制盒子47 中，信号发射器14的发射天线位于控制盒子47顶部，通过无线通讯与远端的信号接收器15连接。信号接收器15接收信号发射器14发送的信号，并将该信号传输给用户的计算设备16，以计算得到绝缘子41的表面电导率。在图4示出的实施方式中，该监测装置还包括报警器31，报警器31与计算设备16相连，当检测到绝缘子41的表面电导率大于用户预先设置的阈值时，发出警报，提示用户绝缘子41表面受污秽情况严重，需及时清理。
实施例四
本实用新型实施例还提供了一种输电线路监测系统，包括上述实施例一、实施例二、实施例三及其可能的实施方式之一提供的绝缘子表面电导率监测装置。其中，该输电线路监测系统还可以包括输电线路图像视频在线监测子系统、输电线路微气象在线监测子系统、输电线路杆塔倾斜在线监测子系统、输电线路覆冰在线监测子系统、输电线路导线温度在线监测子系统和输电线路风偏、舞动、弧垂在线监测子系统中的一个或多个。
本实用新型实施例提供的输电线路监测系统，与上述实施例提供的绝缘子表面电导率监测装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。