污穢絕緣子泄漏電流特性與污穢預(yù)警方法研究.pdf

1、隨著我國超高壓和特高壓電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行，污閃事故的治理和防治已成為關(guān)乎我國電力工業(yè)安全生產(chǎn)的重要任務(wù)之一。為了適應(yīng)建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展需要，必須提高輸電線路外絕緣狀態(tài)檢測與控制的有效性和科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)污閃治理的智能化。傳統(tǒng)的污閃防治策略主要以每年定期清掃或調(diào)整絕緣子爬電距離為主，這些方法不僅要消耗大量的勞動力，而且無法正確地掌握絕緣子表面的污穢狀況，導(dǎo)致防治工作存在很大的盲目性，防治污閃的效果并不顯著。雖然有大量的文獻(xiàn)在不斷地探索污

2、閃的特性和機(jī)理，但是有許多的關(guān)鍵性問題仍需要人們繼續(xù)去解決。污閃是污穢絕緣子沿面放電的極端結(jié)果，而污閃與泄漏電流之間又有著密切的聯(lián)系。因此，研究的關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)著眼于探索污閃過程中的泄漏電流特性，提取有效的特征量，最終建立起泄漏電流和污穢度的關(guān)系，使污閃防治工作最終進(jìn)入科學(xué)化，從而提升電網(wǎng)監(jiān)管的智能化水平。
　　 實(shí)測的污穢絕緣子泄漏電流信號中總是包含大量噪聲干擾，很難準(zhǔn)確提取泄漏電流的有效特征量。本文首先利用四種小波閾值去噪方法分別

3、對未出現(xiàn)局部電弧時不同信噪比的實(shí)測泄漏電流信號進(jìn)行去噪，提取出四種閾值去噪前后的泄漏電流波形、泄漏電流有效值以及三次諧波與基波幅值比等特征量，對比分析三個特征量的四種閾值去噪效果，優(yōu)選出最適合提取泄漏電流信號特征量的小波去噪方法。通過分析得出在信噪比大于1.0時，對于小泄漏電流信號的波形、有效值兩個特征量采用自適應(yīng)閾值是最佳的去噪方法；而對于三次諧波與基波的幅值比這個特征量而言，四種閾值去噪法獲得的比值對真實(shí)比值的逼近效果基本一樣。綜合

4、比較從實(shí)測信號提取的各個特征量前后的去噪效果，提出自適應(yīng)閾值法是提取未出現(xiàn)局部電弧前泄漏電流信號特征量的最佳軟去噪方法。
　　 經(jīng)過大量的試驗(yàn)樣本采集和試驗(yàn)分析，對污閃全過程泄漏電流的特性進(jìn)行了深入研究。針對泄漏電流的時頻域特性，從泄漏電流有效值、泄漏電流波形、泄漏電流功率譜以及諧波成分等入手，發(fā)現(xiàn)并提出污穢放電發(fā)展全過程可以劃分為三個區(qū)段，即安全區(qū)、預(yù)報區(qū)和危險區(qū)，這樣能很好地將污閃放電發(fā)展階段與泄漏電流的變化特點(diǎn)聯(lián)系起來，試

5、驗(yàn)證明該劃分不受絕緣子形狀、污穢等級等因素的影響，具有可推廣性。同時，明確了泄漏電流時域和頻譜域的區(qū)段分界線，為進(jìn)一步研究污穢放電預(yù)警提供了有力的理論指導(dǎo)。研究表明，泄漏電流有效值、泄漏電流波形以及功率譜最大譜峰值增長速率三個特征量可以為區(qū)段污閃預(yù)警系統(tǒng)的建立提供有效幫助，同時這三個特征量可從泄漏電流的角度來完善對污閃機(jī)理的描述。
　　 對于污閃預(yù)警系統(tǒng)而言，泄漏電流是最重要的預(yù)測輸入信息量。污穢度的增大和環(huán)境濕度的增加都會使泄

6、漏電流增大，如何區(qū)分這兩種影響因素是后續(xù)研究的關(guān)鍵。運(yùn)行電壓下，在遠(yuǎn)離閃絡(luò)的安全區(qū)(<50 mA)內(nèi)，分別改變濕度和污穢度，研究泄漏電流的相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)將絕緣子污穢狀態(tài)預(yù)測提前到安全區(qū)來的目的，從而為后續(xù)操作贏得更多時間。針對現(xiàn)有污穢絕緣子在線檢測系統(tǒng)大多基于泄漏電流時域特征而忽略了泄漏電流頻域成分中含有豐富信息量的問題，本文提出了利用傅里葉變換與功率譜估計相結(jié)合頻域分析法，并參考電流波形區(qū)段變化，提出三次諧波與基波幅值比和功率譜中高頻

7、能量與總能量比這兩個頻譜特征量可以作為區(qū)別泄漏電流影響因素的兩個重要特征量。重復(fù)試驗(yàn)證明，在重污狀態(tài)下，這兩個特征量的閾值是存在的，同樣對于重度污穢的預(yù)測是很有幫助的。
　　 研究的最終目的是為實(shí)際工程中輸電線路防污閃預(yù)警和污穢度預(yù)測提供科學(xué)的指導(dǎo)，優(yōu)化絕緣子污穢度預(yù)測輸入特征量，提高預(yù)測時間裕度和可靠性是建立綜合預(yù)警系統(tǒng)的關(guān)鍵?；谥貜?fù)性試驗(yàn)研究，測取了相同運(yùn)行狀態(tài)下相同采樣時段內(nèi)的泄漏電流，研究發(fā)現(xiàn)泄漏電流有效值均值、有效值

8、最大值和有效值標(biāo)準(zhǔn)差這三個特征量是最優(yōu)化的輸入?yún)⒘俊８鶕?jù)建立的三特征量與污穢度的回歸擬合關(guān)系，對比分析了兩種絕緣子的泄漏電流三特征量與污穢度的關(guān)系，推導(dǎo)驗(yàn)證了耐污型絕緣子泄漏電流三個特征量小于普通型絕緣子的原因。最后，提出在污穢沿面放電的安全區(qū)段內(nèi)，主要利用優(yōu)化的泄漏電流三個特征量作為污穢度預(yù)測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入量，仿真和試驗(yàn)結(jié)果對比表明，本文所建立的預(yù)測模型平均誤差在3.6％以下，符合實(shí)際工程需要。
　　 本文的研究結(jié)果填補(bǔ)了