输电线路绝缘子污秽在线监测系统的设计与实现

【摘 要】绝缘子一旦有了污秽，极易发生闪污故障，致使绝缘性能降低，从而对输电线路造成破坏。为保证正常供电，必须采取防污措施，减轻各种污秽给输电线路带来的不良影响。常用的防污手段有很多，绝缘子污秽在线监测系统是其中一种，可实时监控绝缘子所处状态，提前做好防范工作，将损失降至最低，在实际中有着广泛应用。主要对其设计和应用进行了分析。

【关键词】输电线路；绝缘子污秽；在线监测

引言

绝缘子在架空输电线路中起着重要作用。因为输电线路长期暴露在空气中，很容易被大气灰尘、盐碱尘粒、金属化学微粒等杂物粘附，在表面形成导电膜，从而引起输电线路表面放电。最终线路的绝缘性有所降低，甚至会因此引发安全事故。常采用的对策有增加爬距、使用复合绝缘子、及时清扫、涂抹有机涂料等，但投入较大。为了尽可能地降低污闪率，需提前防范，这就有必要建立起绝缘子污秽在线监测系统。

1 绝缘子污秽监测方法及在线监测系统原理

1.1 监测方法

随着城市化进程加快，工业不断发展，环境污染越来越严重，空气中存在着大量污染物。如粉尘、烟尘、化学颗粒、酸雨等都极易形成绝缘子污秽，引发闪络事故。为此，必须及时对绝缘子污秽状况进行监测，以了解输电线路的绝缘情况及当地的气象特征，并判断是否需要清扫线路，或采取何种方式维护线路的绝缘性。常见的监测方法除了人工巡检，还可通过对绝缘子表面泄漏电流、污层电导和等值附盐密度的测量来获取相关信息。人工巡检较为直观，只需在现场测定污闪电压即可，其余几种则为间接测量。

1.2 在线监测系统原理

基于以上分析，可设计一套在线监测系统，对绝缘子表面的温湿度、附盐密度、泄漏电流等进行全天候监测。然后通过网络将测量数据传送到监控中心，借助相关软件绘制成反映绝缘子状态的曲线图，方便监控人员观察分析。一旦污秽度超过允许值，系统会自动发挥报警信号，提示工作人员对污秽进行处理。利用计算机网络技术可实现远程遥控监测，工作效率大大提升。

系统分为两大部分：一是监控中心，包括数据库、监测软件、数据接收端。主要负责数据接收和存储、曲线图绘制、数据分析、命令发送等工作；二是监控终端，即数据采集端，安装在杆塔上，主要负责温湿度、泄漏电流等参数的采集，以及测量数据的传输工作。

2 绝缘子污秽在线监测系统的设计案例分析

2.1 实际案例

某输电线路担负着当地输配电的重任，其中AB段线路长1.5Km，2010年在此段安装了一套输电线路污秽在线监测系统。系统可全天候地对泄漏电流、盐密值、温湿度等影响因素进行监测，然后将测量结果传送至主站，方便检测人员分析。因泄漏电流增大是引起绝缘子绝缘性能下降的主要原因，以其和空气湿度作为掌握绝缘子运行状况的主要依据。

2.2 系统软件设计

计算机采用Window7系统，支持SQL Server 2000数据库及其他分析软件，传输网络为GSM网络，使用IP协议。软件主要是X公司研发的绝缘子污秽在线监测系统及专家分析系统1.3版，可实时收集有关数据，并以曲线图的形式显示。还能对每周、每个月的变化进行对比，同时也具备自动报警功能。此外，通讯站与服务器共用一台计算机，与GPS接收卫星时钟相连，均可接收无线通讯信号。

2.3 系统硬件设计

系统使用DELL Power Edge 1600SC工作组级服务器，监控终端设置在M、N两处杆塔上，使用太阳能电池，可对球机电源进行远程控制；高精度激光传感器，采用激光三角测量法，可实时对周围环境进行精确地测量。终端使用16位单片机，配置10为A/D采样，是对供电、GSM通信技术的综合应用，实现了在线监测。关于终端，启动后能够自动进行全面检查，包括程序运行状况、GSM登陆状态、信号强度等。在数据传送方面，监控终端具有定时传送、主动召唤和报警传送多项功能。

3 在线监测系统的实际应用

3.1 试运行

2011年5月到2011年12月是该系统的试运行期，整个系统十分稳定，未出现任何异常状况。以9月5日一天的监测为例，对空气温湿度与泄漏电流的关系加以分析。可知，早晚温差明显，空气相对湿度变化较大，泄漏电流也较大；中午温差不明显，空气相对湿度变化较小，泄漏电流也较小。6点时空气相对湿度为95%，泄漏电流升至152.6μA，14点时空气湿度为67.3%，泄漏电流降至54.8μA，22点时空气相对湿度为89.5%，泄漏电流为96μA。这说明此监测系统能够清晰地反映出相对湿度和泄漏电流的关系，为进一步分析提供必要的依据。

3.2 情况1分析

收集M监测点2012年10月份的监测数据加以分析，发现这个月该监测点的绝缘子泄漏电流没有明显变化，多在5mA―10mA之内；而盐密则明显增大，从0.125mg/cm2，增长至0.155mg/cm2。通过对曲线数据变化特点的进一步分析后得知，是由于环境湿度一直偏小、绝缘子表面的污秽物被湿润的条件不成熟、绝缘子表面污秽物的导电性能没有明显变化，从而使得绝缘子表面泄漏没有发生明显波动。

3.3 实际分析

收集N监测点2013年6月份的监测数据曲线图（下图）加以分析，发现这个月的盐密值并没有明显增长，最大饱和值为0.148mg/m2，主要原因在于6月份该地多雨，绝缘子表面比较干净，污秽较少。但泄漏电流有着明显增长，增大至78.4mA，且还有增长的趋势。通过对后台数据的分析和现场监测点绝缘子的表面观察，发现绝缘子表面污秽度并不严重，但绝缘子的低压侧的第2片、第3片有被雷击的痕迹，因此泄漏电流的增大是由绝缘子遭受雷击绝缘特性下降引起的。另外，从曲线图中发现，在6月11日～6月13日，泄漏电流没有持续明显增大趋势，但盐密略有下降，这是因为现场湿度持续在90%～97%范围内变化，判断是由于现场下大雨，对绝缘子表面污秽物有冲洗清洁作用。

4 结束语

该系统的应用有效解决了长距离信号不易采集的问题，不但可实时了解绝缘子所处状态，还能根据监测结果预估潜在的危险，从而提前采取防范措施，降低闪污事故的发生率，降低损失，在输电线路中值得推广。

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