专利名称：输变电设备外绝缘等值附灰密度测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于输变电设备外绝缘防污闪技术领域，具体地说涉及输变电设备外绝缘等值 附灰密度测量方法及装置。
背景技术：
目前我国运行线路和电站设备的污秽外绝缘设计是建立在一年一清扫的原则和污区分 布图的基础上采用爬电比距法进行的。近年多次的污闪事故表明，尽管已按规定进行了调 爬但仍发生污闪，以1年最大盐密为基础确定污级、按爬电比距法配置外绝缘巳不可能杜 绝大面积污闪的发生。新的研究结果表明，不同盐密、不同灰密的区域可能处于同一污级， 相应选取相同的外绝缘配置；相同盐密不同灰密可能处于不同污级，选取的外绝缘差异很 大。确定输变电设备外绝缘污秽等级应以饱和盐密及等值附灰密度(以下简称灰密)两个 参数共同确定，即应同时考虑盐密和灰密；在此基础上合理配置外绝缘水平方能有效防止 污闪的发生。
我国防污闪技术标准如GB/T16434-1996《髙压架空线路和发电厂、变电所环境污区分 级及外绝缘选择标准》等在很大程度上参照采用了 IEC60815-1: 2002《污秽条件下髙压绝 缘子选用导则第一部分定义、信息和一般原则》。对于灰密的测量，无论是IEC标准还 是国内标准，目前提供的方法均为手工清扫后过滤测量，以上方法多年来一直为防污闪工 作者采用。但由于该方法程序复杂，且在现场不可能具备条件，因此仅在研究需要时由科 研院所所使用，运行单位一般均未对灰密进行测量。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术的不足，提供一种输变电设备外绝缘等值附灰密度测 量方法及装置，能便捷、有效、准确地测量输变电设备外绝缘的现场等值附灰密度。
本发明的技术方案是 一种输变电设备外绝缘等值附灰密度测量方法，以灰密积累厚 度影响透射光强为理论基础，其特征在于通过比较经过污秽层的光强度的变化计算出污 秽层的灰密，具体步骤如下
1) 在绝缘子上下表面设置多个检测点，每个检测点预埋两个参数、性能完全一样的光 探测器，且安装位置尽量贴近，安装角度相同；
2) 在干燥清洁状态下标定光探测器零点；
3) 通过人工定量涂污创造污染条件，获得受污染程度与光强差值的关系，建立数学模
型；
4) 将预埋了探测器的绝缘子悬挂于现场积污一段时间后进行测量，即每两个为一组的 光探测器以同样的方式染污，进行检测时将其中一个光探测器上的污秽清除干净，让它直 接感受阳光；而另一个检测被污秽衰减了的光强，检测到的光强信号变换成频率信号后进 入数据处理单元进行计算，并经数学模型进行修正，得出灰密值。
如上所述的输变电设备外绝缘等值附灰密度测量方法，其数学模型是 NSDD=Ax3+BX2+Cx+D,其中NSDD"灰密值，x—光强差值，当被测绝缘子是草帽型绝缘子时， 式中各系数经验值为A=-0.02， B=0.16， C=-0.48， D=-0. 01 。
实现上述方法的输变电设备外绝缘等值附灰密度测量装置，其特征在于由多个光探 测器组1、数据采集器2及测量终端3组成，光探测器组1由同位置的两个光探测器Dl和 D2组成，数据采集器2由多个数据采集单元4组成，多个光探测器组1的输出至数据采集 器2的输入端，数据采集器2的输出经电缆接测量终端3的输入端， 一个光探测器组l的 输出对应接数据采集器2内的一个数据采集单元4的输入端。
如上所述的输变电设备外绝缘等值附灰密度测量装置，其特征在于数据采集单元4 由电容C、电阻R及放大器U组成。
采用本发明的输变电设备外绝缘等值附灰密度测量方法及装置，能便捷、有效、准确 地测量输变电设备外绝缘的现场等值附灰密度。结合已有的光纤型盐密在线监测装置，为 准确确定输变电设备外绝缘污秽等级及指导设备实现状态检修提供了数据监测依据。
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。 图1是本发明测量电路原理框图； 图2是本发明现场测量示意图3是本发明在绝缘子上、下表面的安装测量示意图。
图中，l光探测器组、2数据采集器、3测量终端、4数据采集单元、5测量用绝缘子、 Dl光探测器、D2光探测器。
具体实施例方式
图l是本发明测量电路原理框图，图2是本发明现场测量示意图，图3是本发明在绝 缘子上下表面的安装测量示意图。本发明是以灰密积累厚度影响透射光强为理论基础，通 过比较经过污秽层的光强度的变化计算出污秽层的灰密。具体步骤如下
1) 在绝缘子上下表面设置多个检测点，每个检测点预埋两个参数、性能完全一样的光 探测器，且安装位置尽量贴近，安装角度相同，之所以要设多个检测点，是因为灰密值是
平均灰密值，有多个检测点测出的灰密值更准确。例如在图3中，测量用绝缘子5是草帽 型绝缘子，在测量用绝缘子5的表面预埋8组光探测器组1,上表面预埋4组下表面预埋4 组且上下表面预埋的位置要错开，光探测器组l由同位置的两个光探测器D1和D2组成， 由于这两个光探测器D1和D2处于同一环境，位置、角度的影响可以消除，温度、湿度的 影响也可抵消，所以该检测点的输出只与两个光探测器输出的差值有关，即与受污染的程 度相关。
2) 在干燥清洁状态下标定光探测器零点；即测量前D1、 D2两个光探测器直接感受阳 光进行零点标定。
3) 在实验室进行人工定量涂污，创造污染条件，获得受污染程度与光强差值的关系， 建立数学模型，即:NSDI^Ax3+Bx2+Cx+D其中NSDD"灰密值，x—光强差值，当被测绝缘 子是草帽型绝缘子时，式中各系数经验值为A--0.02, B=0. 16， C=-0.48， D=-0.01 。
4)将预埋了光探测器的测量用绝缘子5悬挂于现场积污一段时间后进行测量，见图2 所示，将测量用绝缘子5单独悬挂在铁塔横担上，每组上两个光探测器D1和D2以同样的 方式染污，进行检测时将其中一个光探测器D2上的污秽清除干净，让它直接感受阳光；光 探测器D1检测到被污秽衰减了的光，Dl、 D2把光强信号直接变换成频率信号，该频率信 号与TTL电平兼容，可与单片机直接相连，减少了A/D转换环节。输出为频率偏差，该值 与绝缘子受污染程度直接相关。这种方案设计，抗干扰能力强，输出信号不会饱和，并且 使后续的信号处理电路和程序设计变得更简单和可靠。这样检测到的光强信号变换成频率 信号后进入数据采集器2及测量终端3进行计算，并经数学模型进行修正，得出灰密值。
图l是本发明测量电路原理框图，本发明的输变电设备外绝缘等值附灰密度测量装置 由多个光探测器组1、数据采集器2及测量终端3组成，光探测器组1由同位置的两个光 探测器D1和D2组成，数据采集器2由多个数据采集单元4组成，多个光探测器组l的输 出至数据采集器2的输入端，数据采集器2的输出经电缆接测量终端3的输入端， 一个光 探测器组1的输出对应接数据采集器2内的一个数据采集单元4的输入端。其中数据采集 单元4由电容C、电阻R及放大器U组成。
在监测时，光探测器组1和数据釆集器2—起均安装在瓷绝缘子上，并安装在测量现 场，光探测器组1安装在瓷绝缘子上下表面，数据采集器2安装在绝缘子下表面钢脚处。 测量终端3在实施测量时携带至现场人工用电缆与数据采集器2连接。此瓷绝缘子置于现 场一段时间积污，现场测量时清除每个检测点中同一侧光探测器D2的表面污秽，数据采集 器2将8组2个光探测器的信号进行光频转换和比较处理后形成8路光强差值信号，由测 量终端3读取。测量终端3读取数据采集器2的数据后进行内部运算，并经数学模型修正 得到灰密值，结合已进行的"光纤型盐密在线监测装置"研究成果，为准确确定输变电设 备外绝缘污秽等级及指导设备实现状态检修提供数据监测依据。
实际测量过程中，由于不同绝缘子其积污特性不同，还应在试验室首先做出不同绝缘 子积污的差异，即首先在人工积污试验室进行不同型式绝缘子例如除草帽型绝缘子外还有 标准型瓷绝缘子、钟罩型玻璃绝缘子、等径伞复合绝缘子、大小伞复合绝缘子、1大1小1 中1小伞复合绝缘子的积污试验，确定不同绝缘子积污差异为灰密数学模型提供修正公式， 即上述数学模型的各系数是不同的，并在装置的数据处理单元中进行设置，这样测量装置 给出的结果就是实际绝缘子的灰密值。
权利要求
1、一种输变电设备外绝缘等值附灰密度测量方法，以灰密积累厚度影响透射光强为理论基础，其特征在于通过比较经过污秽层的光强度的变化计算出污秽层的灰密，具体步骤如下1)在绝缘子上下表面设置多个检测点，每个检测点预埋两个参数、性能完全一样的光探测器，且安装位置尽量贴近，安装角度相同；2)在干燥清洁状态下标定光探测器零点；3)通过人工定量涂污创造污染条件，获得受污染程度与光强差值的关系，建立数学模型；4)将预埋了探测器的绝缘子悬挂于现场积污一段时间后进行测量，即每两个为一组的光探测器以同样的方式染污，进行检测时将其中一个光探测器上的污秽清除干净，让它直接感受阳光；而另一个检测被污秽衰减了的光强，检测到的光强信号变换成频率信号后进入数据处理单元进行计算，并经数学模型进行修正，得出灰密值。
2、 如权利要求1所述的输变电设备外绝缘等值附灰密度测量方法，其数学模型是 NSDD=Ax，+Bx2+Cx+D，其中NSDD"灰密值，x—光强差值，当被测绝缘子是草帽型绝缘子时， 式中各系数经验值为A--0.02, B=0.16, O-0.48, D--0.01 。
3、 实现上述方法的输变电设备外绝缘等值附灰密度测量装置，其特征在于由多个光 探测器组(1)、数据釆集器(2)及测量终端(3)组成，光探测器组(1)由同位置的两个 光探测器D1和D2组成，数据采集器(2)由多个数据采集单元(4)组成，多个光探测器 组(1)的输出至数据采集器(2)的输入端，数据采集器(2)的输出经电缆接测量终端(3) 的输入端， 一个光探测器组(1)的输出对应接数据采集器(2)内的一个数据采集单元(4) 的输入端。
4、 如权利要求3所述的输变电设备外绝缘等值附灰密度测量装置，其特征在于数据 采集单元(4)由电容C、电阻R及放大器U组成。
全文摘要
一种输变电设备外绝缘等值附灰密度测量方法及装置，以灰密积累厚度影响透射光强为理论基础，通过比较经过污秽层的光强度的变化计算出污秽层的灰密，其装置由由多个光探测器组、数据采集器及测量终端组成，光探测器组由同位置的两个光探测器组成，数据采集器由多个数据采集单元组成，采用本发明，能便捷、有效、准确地测量输变电设备外绝缘的现场等值附灰密度，结合已有的光纤型盐密在线监测装置，为准确确定输变电设备外绝缘污秽等级及指导设备实现状态检修提供数据监测依据。
文档编号G06F19/00GK101101265SQ20071005288
公开日2008年1月9日 申请日期2007年8月2日 优先权日2007年8月2日
发明者静 代, 张豫晓, 伟 李, 汪本进, 炜 蔡, 勇 陈, 黄兴泉 申请人:国网武汉高压研究院