输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及输电线路维护
技术领域：
，特别涉及一种输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法、装置及存储介质。
背景技术：
：近年来，电网内各电压等级的输电线路，尤其是西北电网，多次发生绝缘子闪络跳闸事故，对电网供电可靠性造成了重大影响，经济损失很大。据闪络事故分析，绝缘子串表面聚集的污秽是引起闪络的主要原因之一，对绝缘子串污秽放电进行研究，是预防输电线路闪络事故的有效手段。鉴于污秽的随机性、易变性和环境多影响因素的存在，尽管国内外对绝缘子串污秽放电开展过很多研究，但目前还没一套完整、合理的方法以有效应对输电线路绝缘子串污秽闪络事故，使得输电线路的运行存在着重大的安全隐患。技术实现要素：本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法、装置及存储介质，能够有效检测绝缘子串污秽情况，对绝缘子串及时采取防污或者清理污秽措施，保证输电线路正常运行。本发明实施例的第一方面，提供了一种输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法，包括：获取绝缘子串参数及绝缘子串图形，采用三维有限元软件对所述绝缘子串参数及所述绝缘子串图形进行仿真计算；根据所述仿真计算的结果，构建无雾仿真模型，得到绝缘子串第一电场分布数据；根据所述仿真计算的结果，构建有雾仿真模型，得到绝缘子串第二电场分布数据；对比所述绝缘子串第一电场分布数据、所述绝缘子串第二电场分布数据，得到所述绝缘子串的污秽情况。本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：本发明实施例，通过获取绝缘子串参数及绝缘子串图形，采用三维有限元软件对绝缘子串参数及绝缘子串图形进行仿真计算，构建无雾仿真模型、有雾仿真模型，从而得到绝缘子串第一电场分布数据、绝缘子串第二电场分布数据，通过对比两个电场分布数据，可得到绝缘子串的污秽情况，便于对绝缘子串采取针对性防污或者清理污秽措施，提高效率，保证输电线路正常运行。根据本发明的一些实施例，所述获取绝缘子串参数及绝缘子串图形，采用三维有限元软件对所述绝缘子串参数及所述绝缘子串图形进行仿真计算，包括：将交流电压接入所述绝缘子串，获取所述绝缘子串参数；采用所述三维有限元软件对所述绝缘子串图形进行自由三角形网格剖分，并对所述绝缘子串参数进行仿真计算。根据本发明的一些实施例，所述将交流电压接入所述绝缘子串，获取所述绝缘子串参数；采用所述三维有限元软件对所述绝缘子串图形进行自由三角形网格剖分，并对所述绝缘子串参数进行仿真计算，还包括计算复介电常数：其中，ε′为复介电常数；ε为介电常数；σ为电导率；ω为角频率。根据本发明的一些实施例，所述根据所述仿真计算的结果，构建有雾仿真模型，得到绝缘子串第二电场分布数据，还包括：降低所述交流电压，得到所述绝缘子串第二电场分布数据。根据本发明的一些实施例，所述方法还包括如下至少之一：所述无雾仿真模型中，通过设置多组不同浓度的盐密，对比所述不同浓度的盐密下绝缘子串第三电场分布数据，得到所述绝缘子串的污秽情况；所述有雾仿真模型中，通过设置多组不同浓度的盐密，对比所述不同浓度的盐密下绝缘子串第四电场分布数据，得到所述绝缘子串的污秽情况。根据本发明的一些实施例，所述绝缘子串为洁净绝缘子串或者污秽绝缘子串。根据本发明的一些实施例，所述三维有限元软件为comsolmultiphysics软件。本发明实施例的第二方面，提供了一种运行控制装置，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如上述第一方面的输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法。本发明实施例的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述第一方面的输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法。本发明的附加方面和/或优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本发明一个实施例所提供的输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法的流程图；图2是图1中所示的对绝缘子串参数及绝缘子串图形进行仿真计算的具体流程图；图3是本发明一个实施例所提供的有雾仿真模型中洁净绝缘子串表面电场强度分布图；图4是本发明一个实施例所提供的无雾仿真模型中洁净绝缘子串表面电场强度分布图；图5是本发明一个实施例所提供的降低交流电压后有雾仿真模型中洁净绝缘子串表面电场强度分布图；图6是本发明一个实施例所提供的有雾仿真模型中盐密为0.1mg/cm2所对应的绝缘子串周围电场的部分仿真图；图7是本发明一个实施例所提供的有雾仿真模型中盐密为0.2mg/cm2所对应的绝缘子串周围电场的部分仿真图；图8是本发明一个实施例所提供的有雾仿真模型中盐密为0.4mg/cm2所对应的绝缘子串周围电场的部分仿真图；图9是本发明一个实施例所提供的运行控制装置的结构示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”或者“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。参照图1，本发明实施例的第一方面，提供了一种输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法，包括：步骤s100，获取绝缘子串参数及绝缘子串图形，采用三维有限元软件对绝缘子串参数及绝缘子串图形进行仿真计算；步骤s200，根据仿真计算的结果，构建无雾仿真模型，得到绝缘子串第一电场分布数据；步骤s300，根据仿真计算的结果，构建有雾仿真模型，得到绝缘子串第二电场分布数据；步骤s400，对比绝缘子串第一电场分布数据、绝缘子串第二电场分布数据，得到绝缘子串的污秽情况。在本发明实施例中，由于绝缘子具有轴对称结构，以xwp2-120悬式陶瓷绝缘子为例，绝缘子基本技术参数如表1所示。在构建仿真模型时，可先在cad软件中绘制出7片xwp2-120绝缘子串的二维轴对称图形的一半。之后获取绝缘子串参数及绝缘子串图形，并采用三维有限元软件对绝缘子串参数及绝缘子串图形进行仿真计算，例如可以通过采用comsolmultiphysics软件中的二维轴对称结构。构建无雾仿真模型及有雾仿真模型，从而得到绝缘子串第一电场分布数据、绝缘子串第二电场分布数据，通过对比两个电场分布趋势，可得到绝缘子串的污秽情况。在其他实施例中，绝缘子串可以为洁净绝缘子串或者污秽绝缘子串，可选地，本发明实施例采用洁净绝缘子串构建无雾仿真模型及有雾仿真模型。在其他实施例中，三维有限元软件可以为comsolmultiphysics软件。表1绝缘子基本技术参数本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：通过本发明实施例的技术方案，能够有效检测绝缘子串的污秽情况，便于对绝缘子串采取针对性防污或者清理污秽措施，提高效率，保证输电线路正常运行。参照图2，根据本发明的一些实施例，获取绝缘子串参数及绝缘子串图形，采用三维有限元软件对绝缘子串参数及绝缘子串图形进行仿真计算，包括：步骤s110，将交流电压接入绝缘子串，获取绝缘子串参数；步骤s120，采用三维有限元软件对绝缘子串图形进行自由三角形网格剖分，并对绝缘子串参数进行仿真计算。在本发明实施例中，由于绝缘子包括钢脚、铁帽、水泥以及瓷件等，将绝缘子串外侧的钢脚接交流电压，绝缘子串另一侧的铁帽接地，以获取绝缘子串参数。采用三维有限元软件对绝缘子串图形进行自由三角形网格剖分，并对绝缘子串参数进行仿真计算，得到绝缘子串第一电场分布数据、绝缘子串第二电场分布数据，通过对比两个电场分布趋势，可选地，本发明实施例采用洁净绝缘子串，得到有雾仿真模型中洁净绝缘子串周围的电场比无雾仿真模型中洁净绝缘子串周围的电场在高压端变大，低压端变小。在其他实施例中，交流电压可为110kv，但实际供电电压只能提供63.5kv的交流电压，故将63.5kv的交流电压加在绝缘子串外侧的钢脚处，绝缘子串另一侧的铁帽接地。根据结果，在实际现场中，维护人员可对绝缘子串的两端采取针对性防污或者清理污秽措施。根据本发明的一些实施例，将交流电压接入绝缘子串，获取绝缘子串参数；采用三维有限元软件对绝缘子串图形进行自由三角形网格剖分，并对绝缘子串参数进行仿真计算，还包括计算复介电常数：；其中，ε′为复介电常数；ε为介电常数；σ为电导率；ω为角频率。由于绝缘子串周围空气层的厚度d>2.5d(d的值为绝缘子公称盘径)时，绝缘子串表面电势可达到最大，截断边界处电磁场可以忽略不计。在本发明实施例中，空气层的厚度为3.5d。有雾仿真模型中，则采用一个长2.4米、宽2.4米、高3米的长方体进行仿真。以xwp2-120悬式陶瓷绝缘子为例，与仿真模型相关的材料属性如表2所示。由于仿真模型中的介质并不理想，是因为导体的电导率是有限的，且介质是有损耗的，例如极化损耗、磁化损耗或欧姆损耗等。考虑介质中的欧姆损耗，欧姆损耗则以负虚数形式出现在介质方程中。对于时谐电磁场中介电常数为ε的导电介质，可计算复介电常数：；其中，ε′为复介电常数；ε为介电常数；σ为电导率；ω为角频率，而绝缘子基本技术参数如表1所示。通过采用复介电常数代替介电常数进行仿真计算，此时仿真出来的污秽绝缘子串周围的电势和电场更接近于现实情况，提高准确度。表2相关的材料属性材料瓷件水泥污秽水膜空气相对介电常数68811电导率/(s/m)2×10-152×10-161.2～4.81×10-12根据本发明的一些实施例，根据仿真计算的结果，构建有雾仿真模型，得到绝缘子串第二电场分布数据，还包括：降低交流电压，得到绝缘子串第二电场分布数据。在本发明实施例中，可选地，采用7片xwp2-120洁净绝缘子串为例，将63.5kv的交流电压加在洁净绝缘子串外侧的钢脚处，洁净绝缘子串另一侧的铁帽接地。构建无雾仿真模型、有雾仿真模型，具体地，电场强度分布图均以绝缘子串的表面弧长来提取绝缘子串表面的电场分布。参照图3，为有雾仿真模型中洁净绝缘子串表面电场强度分布图；参照图4，为无雾仿真模型中洁净绝缘子串表面电场强度分布图。根据图3、图4，有雾仿真模型中，绝缘子串的高压端到低压端的电场强度逐渐减小；无雾仿真模型中，绝缘子串的高压端到低压端的电场强度先减小后增大。由于本实施例在63.5kv交流电压下的结果，与实际现场检测结果有较大差别；又难以在自然条件下进行模拟雾室绝缘子串污秽放电。而在无雾仿真模型、有雾仿真模型中，洁净绝缘子串表面电场强度在高压端附近三片分布趋势也相同(低压端四片分布趋势完全不同)，且绝缘子串高压端数值从第一片到第三片分别相差38.1％，29.6％，20.5％，平均值近似为30％，具体如表3所示。表3绝缘子串高压端附近三片场强的最大值为了使无雾仿真模型、有雾仿真模型中绝缘子串高压端间的电场强度近似，将有雾仿真模型中的交流电压降低。可选地，由63.5kv降低为49kv。参照图5，为降低交流电压后有雾仿真模型中洁净绝缘子串表面电场强度分布图。49kv下有雾仿真模型的绝缘子串与63.5kv下无雾仿真模型的绝缘子串在高压端附近从第一片到第三片的场强分别相差6.1％、1.4％、10.4％，使得有雾仿真模型中的绝缘子串第二电场分布数据更接近实际现场检测结果。通过降低交流电压，得到绝缘子串第二电场分布数据，并得到绝缘子串在高压端和低压端的场强较中间端的场强高，便于维护人员或者机器人针对性对绝缘子串两端进行定期清理污秽或者采取防污措施，提高效率。根据本发明的一些实施例，方法还包括如下至少之一：无雾仿真模型中，通过设置多组不同浓度的盐密，对比不同浓度的盐密下绝缘子串第三电场分布数据，得到绝缘子串的污秽情况；有雾仿真模型中，通过设置多组不同浓度的盐密，对比不同浓度的盐密下绝缘子串第四电场分布数据，得到绝缘子串的污秽情况。施加在被试绝缘子表面盐密的值称为污秽度。等值盐密为0.1mg/cm2、0.2mg/cm2和0.4mg/cm2时对应的电导率为1.2s/m、2.4s/m和4.8s/m。污秽水膜的厚度采用1mm。在本发明实施例中，采用不同盐密来表征不同污秽度。无雾仿真模型、有雾仿真模型中，洁净和污秽绝缘子串表面电场强度都在高压端附近三片分布趋势相同(低压端四片分布趋势完全不同)。参照图6、图7、图8分别为有雾仿真模型中盐密为0.1mg/cm2、0.2mg/cm2和0.4mg/cm2所对应的绝缘子串周围电场的部分仿真图。尽管绝缘子串污秽程度(即盐密)不断增加，但绝缘子串周围电场的分布趋势基本相同，绝缘子串表面污秽的增加对绝缘子串周围电场分布趋势影响不大。此外，随着绝缘子串表面污秽水膜中的污秽度(盐密)的增加，绝缘子串表面的最大场强值也在不断增加。即在有雾仿真模型中，通过设置多组不同浓度的盐密，对比不同浓度的盐密下绝缘子串第四电场分布数据，可以得到绝缘子串的污秽情况。在施加电压不变的情况下，随着污秽度的增加，绝缘子串周围的场强变大，即有雾仿真模型中绝缘子串周围的电场随污秽度的增大而变大。通过设置多组不同浓度的盐密，对比不同浓度的盐密下绝缘子串第三或者第四电场分布数据，可得到绝缘子串污秽情况，可对绝缘子串采取针对性防污或者清理污秽措施，提高效率，保证输电线路正常运行。参照图9，本发明实施例的第二方面，还提供了一种运行控制装置6000，该运行控制装置6000可以是任意类型的智能终端，如手机、平板电脑、个人计算机等。根据本发明的一些实施例，该运行控制装置6000包括：一个或多个控制处理器6001和存储器6002，图9中以一个控制处理器6001为例。控制处理器6001和存储器6002可以通过总线或其他方式连接，图9以通过总线连接为例。存储器6002作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及单元，如本发明实施例中的运行控制装置6000对应的程序指令/单元。控制处理器6001通过运行存储在存储器6002中的非暂态软件程序、指令以及单元，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法。存储器6002可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据程序指令/单元创建的数据等。此外，存储器6002可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器6002可选包括相对于控制处理器6001远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该运行控制装置6000。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。一个或者多个单元存储在存储器6002中，当被一个或者多个控制处理器6001执行时，执行上述任意方法实施例中的输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法。例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s100至s400、图2中的方法步骤s110至s120。本发明实施例第三方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器6001执行，例如，被图9中的一个控制处理器6001执行，可使得上述一个或多个控制处理器6001执行上述方法实施例中的输电线路中绝缘子串污秽检测模拟方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s100至s400、图2中的方法步骤s110至s120。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory,rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory,ram)等。以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。当前第1页12