一种绝缘子污秽闪络事故风险等级分析方法技术

本发明专利技术提供的绝缘子污秽闪络事故风险等级分析方法，利用已知的环境气象数据结合目标时间节点目标地区的绝缘子运行参数建立绝缘子发生污秽闪络事故风险的数学模型，可以根据评估结果划分出绝缘子的闪络风险等级，有目的性和选择性的进行巡线和维护工作，有效预防因绝缘子发生污秽闪络造成的电力事故，保证电力系统处于可靠安全经济的状态下运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压输电线路绝缘子的
，特别是涉及一种绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法。
技术介绍
输电线路运行的绝缘子，因长期暴露在大气环境中，会在各种气象条件，例如环境质量、湿度、降雨、风力以及环境条件的综合作用下，在其表面逐渐沉积一层污秽物。当遇到湿度较大的天气时，污秽物层中的可溶性物质溶于水中，形成导电水膜，这样就有泄露电流沿绝缘子的表面流过，其大小主要取决于脏污程度和受潮程度。受形状、结构尺寸等因素的影响，绝缘子表面各部位的电流密度不同，其中电流密度比较大的部位会先形成干区，而干区的形成会使得绝缘子表面电压的分布更加不均匀，干区承担较高的电压。当电场强度足够大时，将产生跨越干区的沿面放电，依脏污和受潮程度的不同，放电的类型可能是辉光放电、火花放电或产生局部电弧。局部电弧是一个间歇的放电过程，这种间歇的放电状态可能持续相当长时间，当脏污和潮湿状态严重时，局部电弧会逐步发展；当达到和超过临界状态时，电弧会贯穿两极，完成闪络。目前，为了防止和预防污秽闪络事故的产生，电力生产部门主要采取了定期对绝缘子进行清扫和对绝缘子进行在线监测等方法。以特高压直流输电为例，绝缘子每年停电清扫一次，清扫完成后一年内绝缘子均处于污秽积累过程，随着时间推移，其表面的积污情况会越来越严重，而现在又无更加有效的办法进行污秽清理；另一方面，在线检测装置成本较高，在一些海拔较高、人口稀少的线路段甚至没有信息传递的渠道，因此在实际生产过程中绝缘子在线检测装置只在重要运行路段采用。综合来看，目前绝大部分在线运行的绝缘子缺乏一种有效的绝缘子发生污秽闪络的评估方法。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法，以根据已有的环境信息和气象信息，评估线路运行的绝缘子因污秽发生闪络事故的风险等级，从而及时采取相应的维护或检修措施。本专利技术的技术方案如下：一种绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法，包括步骤a、统计在近一时间段内输电线路运行的绝缘子类型、使用年限和停电清洗日期，建立绝缘子的运行参数数据库；步骤b、筛选出输电线路所在地区对绝缘子污秽积累起主要作用的各个气象和环境因子；步骤c、对于每个气象和环境因子，均划分因子自身的质量等级，并分别对各个质量等级进行赋值；步骤d、根据所述运行参数数据库，统计最近一次绝缘子停电清洗到风险评估时刻各个气象和环境因子处于其各个质量等级的累计天数；步骤e、选取多支输电线路上更换下来的绝缘子为样本，根据所述样本的表面污秽情况建立关于各个气象和环境因子的多维向量，并基于各个气象和环境因子达到其各个质量等级的时间推算出绝缘子表面污秽综合评分；步骤f、对绝缘子表面污秽程度划分污秽等级并给各个污秽等级赋予相应的污秽等级因子值，确定所述绝缘子表面污秽综合评分所属的污秽等级，得到该绝缘子的污秽等级因子值；步骤g、获取风险评估时刻可能诱发绝缘子闪络的各个状态参数的具体等级赋值，对于其中的每个状态参数，均划分有多个参数等级，每个参数等级具有相应的赋值；步骤h、对诱发绝缘子污秽闪络事故的可能性划分闪络等级并给各个闪络等级赋予相应的闪络因子值，根据所述的各个状态参数的具体等级赋值的乘积确定该绝缘子对应的闪络等级和闪络因子值；步骤i、结合所述绝缘子的污秽等级因子值和闪络因子值，得出所述输电线路所在地区在风险评估时刻发生污秽闪络事故的风险值及风险等级。优选地，步骤b所述的各个气象和环境因子分别为污染等级、相对湿度、降雨量、风力等级、离海岸距离。进一步地，在所述的绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法中，对于所述污染等级，从优到劣分为四个质量等级，并分别赋值1-4；对于所述相对湿度，以百分比计量，自低到高分为四个质量等级，并分别赋值1-4；对于所述降雨量，从低到高分为四个质量等级，并分别赋值4-1；对于所述风力等级，从小到大分为四个质量等级，并分别赋值4-1；对于所述离海岸距离，从近到远分为四个质量等级，并分别赋值4-1。优选地，所述步骤e包括：选取n支绝缘子样本，根据其表面污秽情况建立一个5维向量x，基于指数筛选及统计推断分析法，假设向量x满足如下模型关系x＝Wy+u+e(1)其中y是维数为m(m<5)的隐变量，W为5×m的参数矩阵，为样本均值，e为高斯噪声向量，且y～N(O,Im)，e～N(O,θ2Id)；由式(1)得向量x服从一下高斯分布x～N(u,WWT+θ2Id)(2)为了得到所述模型中的W和θ2，采用最大期望算法进行估计，推导出其迭代公式：W＝SW(θ2I+C-1WTSW)-1(3)θ2=1dtr(S-SWC-1WT)---(4)]]>式中S是样本数据的协方差矩阵，C＝WWT+θ2Id，I表示单位矩阵，通过无数次迭代直至式(3)收敛，求得参数W和θ2，进而求得降维后的数据：x'＝Wti+u，其中ti＝WT(xi-u)(5)降维后数据x'的主元个数由累计方差贡献率确定；求样本数据的协方差矩阵S的特征值λi，取前k个较大的特征值λ1>λ2>…>λk，计算主成分的方差贡献率：αi=λi/Σi=1kλi---(6)]]>输入各个气象和环境因子的具体质量等级赋值，用赋值结果乘以赋值对应质量等级的累计天数，并带入(5)式中，求得x'，用主成分方差贡献率矩阵左乘x'，得到绝缘子表面污秽综合评分，记为Y。优选地，所述绝缘子表面污秽综合评分Y∈[0，1460]，当绝缘子表面污秽综合评分Y∈[0，350]时，绝缘子表面污秽等级为一级，对应的污秽等级因子值为1；当绝缘子表面污秽综合评分Y∈(350，700]时，绝缘子表面污秽等级为二级，对应的污秽等级因子值为2；当绝缘子表面污秽综合评分Y∈(700，1050]时，绝缘子表面污秽等级为三级，对应的污秽等级因子值为3；当绝缘子表面污秽综合评分Y∈(1050，1460]时，绝缘子表面污秽等级为四级，对应的污秽等级因子值为4。优选地，所述可能诱发绝缘子闪络的各个状态参数分别为环境温度、相对湿度、绝缘子使用年限、海拔高度。优选地，在所述的绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法中，对于所述环境温度，按温度自低到高分为三个参数等级，并分别赋值1-3；对于所述相对湿度，以百分比计量，自低到高分为四个参数等级，并分别赋值1-4；对于所述绝缘子使用年限，按时间自短到长分为四个参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法，其特征在于，包括步骤a、统计在近一时间段内输电线路运行的绝缘子类型、使用年限和停电清洗日期，建立绝缘子的运行参数数据库；步骤b、筛选出输电线路所在地区对绝缘子污秽积累起主要作用的各个气象和环境因子；步骤c、对于每个气象和环境因子，均划分因子自身的质量等级，并分别对各个质量等级进行赋值；步骤d、根据所述运行参数数据库，统计最近一次绝缘子停电清洗到风险评估时刻各个气象和环境因子处于其各个质量等级的累计天数；步骤e、选取多支输电线路上更换下来的绝缘子为样本，根据所述样本的表面污秽情况建立关于各个气象和环境因子的多维向量，并基于各个气象和环境因子达到其各个质量等级的时间推算出绝缘子表面污秽综合评分；步骤f、对绝缘子表面污秽程度划分污秽等级并给各个污秽等级赋予相应的污秽等级因子值，确定所述绝缘子表面污秽综合评分所属的污秽等级，得到该绝缘子的污秽等级因子值；步骤g、获取风险评估时刻可能诱发绝缘子闪络的各个状态参数的具体等级赋值，对于其中的每个状态参数，均划分有多个参数等级，每个参数等级具有相应的赋值；步骤h、对诱发绝缘子污秽闪络事故的可能性划分闪络等级并给各个闪络等级赋予相应的闪络因子值，根据所述的各个状态参数的具体等级赋值的乘积确定该绝缘子对应的闪络等级和闪络因子值；步骤i、结合所述绝缘子的污秽等级因子值和闪络因子值，得出所述输电线路所在地区在风险评估时刻发生污秽闪络事故的风险值及风险等级。...

【技术特征摘要】
1.一种绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法，其特征在于，包括
步骤a、统计在近一时间段内输电线路运行的绝缘子类型、使用年限和停电清洗日期，
建立绝缘子的运行参数数据库；
步骤b、筛选出输电线路所在地区对绝缘子污秽积累起主要作用的各个气象和环境因
子；
步骤c、对于每个气象和环境因子，均划分因子自身的质量等级，并分别对各个质量等
级进行赋值；
步骤d、根据所述运行参数数据库，统计最近一次绝缘子停电清洗到风险评估时刻各个
气象和环境因子处于其各个质量等级的累计天数；
步骤e、选取多支输电线路上更换下来的绝缘子为样本，根据所述样本的表面污秽情况
建立关于各个气象和环境因子的多维向量，并基于各个气象和环境因子达到其各个质量等
级的时间推算出绝缘子表面污秽综合评分；
步骤f、对绝缘子表面污秽程度划分污秽等级并给各个污秽等级赋予相应的污秽等级
因子值，确定所述绝缘子表面污秽综合评分所属的污秽等级，得到该绝缘子的污秽等级因
子值；
步骤g、获取风险评估时刻可能诱发绝缘子闪络的各个状态参数的具体等级赋值，对于
其中的每个状态参数，均划分有多个参数等级，每个参数等级具有相应的赋值；
步骤h、对诱发绝缘子污秽闪络事故的可能性划分闪络等级并给各个闪络等级赋予相
应的闪络因子值，根据所述的各个状态参数的具体等级赋值的乘积确定该绝缘子对应的闪
络等级和闪络因子值；
步骤i、结合所述绝缘子的污秽等级因子值和闪络因子值，得出所述输电线路所在地区
在风险评估时刻发生污秽闪络事故的风险值及风险等级。
2.根据权利要求1所述的绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法，其特征在于，步骤b
所述的各个气象和环境因子分别为污染等级、相对湿度、降雨量、风力等级、离海岸距离。
3.根据权利要求2所述的绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法，其特征在于：
对于所述污染等级，从优到劣分为四个质量等级，并分别赋值1-4；
对于所述相对湿度，以百分比计量，自低到高分为四个质量等级，并分别赋值1-4；
对于所述降雨量，从低到高分为四个质量等级，并分别赋值4-1；
对于所述风力等级，从小到大分为四个质量等级，并分别赋值4-1；
对于所述离海岸距离，从近到远分为四个质量等级，并分别赋值4-1。
4.根据权利要求3所述的绝缘子污秽闪络事故风险等级评估方法，其特征在于，所述步
骤e包括：
选取n支绝缘子样本，根据其表面污秽情况建立一个5维向量x，基于指数筛选及统计推
断分析法，假设向量x满足如下模型关系
x＝Wy+u+e(1)
其中y是维数为m(m<5)的隐变量，W为5×m的参数矩阵，为样本均值，e为高斯
噪声向量，且y～N(O,Im)，e～N(O,θ2Id)；
由式(1)得向量x服从以下高斯分布
x～N(u,WWT+θ2Id)(2)
为了得到所述模型中的待求参数W和θ2，采用最大期望算法进行估计，推导出其迭代公
式：
W＝SW(θ2I+C-1WTSW)-1(3)
θ2=1dtr(S-SWC-1WT)---(4)]]>式中S是样本数据的协方差矩阵，C＝WWT+θ2Id，I表示单位矩阵，
通过无数次迭代直至式(3)收敛，求得参数W和θ2，进而求得降维后的数据：
x'＝Wti+u，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏国磊，王敩青，孙晓瑜，樊友平，张建刚，郑鑫，张岱，张福，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，武汉大学，
类型：发明
国别省市：广东;44