一种运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法技术

一种运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，所述方法首先测量目标复合绝缘子伞裙的高温硫化硅橡胶试样的硬度、憎水性、表面缺陷面积、Si‑O‑Si基团对应的红外吸收峰值、陷阱电荷量和闪络电压；然后对所测数据进行量化处理，并对处理后的特征参量进行老化程度的打分；再对各特征参量的分值进行加权求和，得到表征复合绝缘子老化程度的综合特征量；最后根据综合特征量的大小与老化程度等级的对应关系确定绝缘子的老化程度。本发明专利技术将复合绝缘子伞裙材料的微观电特性及微观物化特性与宏观特性相结合，实现了对复合绝缘子老化程度的综合评估。该方法避免了传统评估方法的片面性，从而保证了评估结果的准确性。

A multidimensional parameter evaluation method for the aging degree of composite insulators in operation

A kind of composite insulator aging degree of multi parameters evaluation method, the corresponding infrared hardness, hydrophobicity, surface defect area, Si O Si group rubber sample of the first measurement target for composite insulator of high temperature vulcanized silicone the absorption peak, trap charge density and flashover voltage; then the the measured data were quantified, and the characteristic parameters of the processed aging rate; of each characteristic parameter value weighted sum, can describe the extent of aging characteristics of composite insulators; finally determine the aging degree of insulator based on the corresponding relationship between the comprehensive characteristics scale and degree of aging. The invention combines the micro electric characteristics of the composite insulator umbrella skirt material and the microscopic physical and chemical property with the macroscopic characteristic, and realizes the comprehensive evaluation of the aging degree of the composite insulator. This method avoids the one sidedness of the traditional evaluation methods, thus ensuring the accuracy of the evaluation results.

【技术实现步骤摘要】
一种运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法
本专利技术涉及一种能够准确评估运行中的复合绝缘子老化程度的方法，属于绝缘体

技术介绍
目前，高压输电线路杆塔大都通过复合绝缘子与线路绝缘，复合绝缘子的伞裙和护套的材质一般为高温硫化硅橡胶。在长期挂网运行过程中，高温硫化硅橡胶受到高强度电场及环境中光、热、雨、污秽等的影响，会出现严重的老化问题。为确保高压输电线路的可靠运行，有必要对复合绝缘子的老化程度进行检测。现有的硅橡胶复合绝缘子老化程度检测方法有多种，如根据材料的物理特性(如材料外观、憎水性、等值盐密、灰密、热重等)分析绝缘子的老化程度；根据材料的微观物化特性分析绝缘子的老化程度；根据材料的电特性(如闪络电压、泄漏电流、热刺激电流等)分析绝缘子的老化程度；根据材料的介电特性和电阻特性分析绝缘子的老化程度。这些方法大都是根据单一的老化指标进行评估，导致其评估结果具有一定的片面性。例如申请号为201210386969.8的专利技术专利公开了一种复合绝缘子运行状态评估方法，该方法利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)和热刺激电流测量仪(TSC)的测试结果从微观的角度对复合绝缘子进行评估，并基于BP神经网络算法对各参量进行权值优化，最后计算出复合绝缘子的运行状态，但其并未考虑材料宏观特性对老化状态的影响。绝缘材料的宏观特性对老化程度的检测具有重要意义。国家电网公司现场运行复合绝缘子的数据显示，绝缘子硅橡胶老化主要表现在表面憎水性下降、硬度增加等现象，进而影响绝缘子的耐污闪性能。因此，在进行复合绝缘子老化程度评估时，只分析材料的微观特性是片面的，有必要将材料的宏观特性考虑在内。一方面，憎水性作为复合绝缘子耐污闪性能的重要指标，能够直观表征材料的老化程度。闪络电压作为衡量硅橡胶电气性能的重要标准之一，是绝缘材料宏观电特性的体现，而硬度则体现了材料的宏观机械性能。另一方面，材料的微观性能的变化将导致宏观性能的改变，而宏观性能更能直观地体现材料的老化状态。因此，有必要寻求一种能够将复合绝缘子伞裙材料的微观电特性及微观物化特性与材料宏观特性相结合的方法，以实现复合绝缘子老化程度的准确评估。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，以更加精确地评估硅橡胶的老化程度，保证高压输电线路的正常运行。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，所述方法首先测量目标复合绝缘子伞裙的高温硫化硅橡胶试样的硬度、憎水性、表面缺陷面积、Si-O-Si基团对应的红外吸收峰值、陷阱电荷量和闪络电压；然后对所测数据进行量化处理，并对处理后的特征参量进行老化程度的打分；再对各特征参量的分值进行加权求和，得到表征复合绝缘子老化程度的综合特征量；最后根据综合特征量的大小与老化程度等级的对应关系确定绝缘子的老化程度。上述运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，所述方法包括以下步骤：a.确定特征量：选择六个特征参量作为评价复合绝缘子老化程度的特征量，分别为硬度、憎水性、表面缺陷面积、Si-O-Si基团对应的红外吸收峰值、陷阱电荷量和闪络电压，其中，憎水性由静态接触角表示，表面缺陷面积为裂纹面积与析出物面积之和；b.使用切片器从目标复合绝缘子伞裙表面切下圆片型高温硫化硅橡胶试样；c.利用邵氏硬度计、扫描电镜、傅里叶红外光谱分析仪、热刺激电流测量仪和指型电极分别测量高温硫化硅橡胶试样的硬度、表面缺陷面积、Si-O-Si基团对应的红外吸收峰值、陷阱电荷量和闪络电压，并采用静态接触角法测量试样的憎水性；d.量化原始特征量：首先对各种方法所测得的特征参量进行归一化处理，其中，表面缺陷面积的归一化处理公式为：其余特征参量的归一化处理公式为：然后根据每个归一化的特征参量值，对目标复合绝缘子进行老化程度的打分，得到与各个特征参量相对应的老化程度分值；e.评估试样老化程度：设定各特征参量的权重，对试样的六个特征参量所对应的老化程度分值进行加权求和，得到表征复合绝缘子老化程度的综合特征量，最后根据综合特征量的大小与老化程度等级的对应关系判定目标绝缘子的老化程度。上述运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，评估试样的老化程度时，也可以利用神经网络进行评估，具体方法为：采集多个老化程度已知的高温硫化硅橡胶样本，获取样本的归一化特征参量值，组成训练样本集，利用训练样本集对BP神经网络进行训练，然后利用训练的BP神经网络对高温硫化硅橡胶试样的老化程度进行评估。上述运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，各特征参量的权重设定为：硬度：0.2，憎水性：0.4，表面缺陷面积：0.4，Si-O-Si基团对应的红外吸收峰值：0.6，陷阱电荷量：1，闪络电压：0.4。上述运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，根据每个归一化的特征参量值，对目标复合绝缘子进行老化程度打分的具体方法为：将每种归一化特征参量的取值范围分为多个区间，每个区间给定一个数值，绝缘子的老化程度越高，对应的数值也越大；某归一化特征参量值所在区间的给定数值即为该特征参量所对应的老化程度分值。上述运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，所述圆片型高温硫化硅橡胶试样的规格有两种，测量陷阱电荷量时所用试样的直径为20mm，厚1.3mm，测量其它特征参量时所用试样的直径为20mm，厚度为3mm。上述运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，利用邵氏硬度计测量高温硫化硅橡胶试样的硬度时，将两片高温硫化硅橡胶试样叠放后测量5次，将5个测量值的中位数作为高温硫化硅橡胶试样的硬度值。上述运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，所述指型电极的放电端为半圆形，其半径为8mm，利用指型电极测量高温硫化硅橡胶试样的闪络电压时，两指型电极间距离为10mm，将制备好的试样放置在两指型电极中央，在两指型电极之间施加电压，施加电压的梯度为1kV，在施加电压过程中对试样的沿面闪络电压进行测量，每片试样进行5次闪络电压的测量，相邻两次测量之间间隔10min，将5次测量值的平均值作为高温硫化硅橡胶试样的闪络电压。本专利技术将复合绝缘子伞裙材料的微观电特性及微观物化特性与宏观特性相结合，实现了对复合绝缘子老化程度的综合评估。该方法避免了传统评估方法的片面性，从而保证了评估结果的准确性。附图说明图1是BP神经网络结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本方法是将多种老化评估方法按照不同权重综合考虑来评估运行复合绝缘子的老化程度，不仅能够将材料微观性能和宏观性能结合起来考虑材料的老化程度，而且可以给出定量的判别结果，保证了评估结果的准确性。本专利的特点是将6种老化程度评级指标根据其之间的内在联系，以及对老化的影响程度不同，分为不同权重综合评估绝缘子老化程度，并给出了适用于评估各种运行复合绝缘子的BP神经网络模型。单一因素评估指标评估复合绝缘子的局限性在于：硬度指标：硬度是硅橡胶材料的宏观物理性能，硅橡胶运行过程中，表面受到老化因素的影响，材料会先发生过度交联，发生硬化现象，使得硬度上升，随着老化时间的增长，电晕老化使得材料化学键不断被打断，硝酸不断腐蚀材料表面，使得材料表面出现裂纹、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，其特征是，所述方法首先测量目标复合绝缘子伞裙的高温硫化硅橡胶试样的硬度、憎水性、表面缺陷面积、Si‑O‑Si基团对应的红外吸收峰值、陷阱电荷量和闪络电压；然后对所测数据进行量化处理，并对处理后的特征参量进行老化程度的打分；再对各特征参量的分值进行加权求和，得到表征复合绝缘子老化程度的综合特征量；最后根据综合特征量的大小与老化程度等级的对应关系确定绝缘子的老化程度。

【技术特征摘要】
1.一种运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，其特征是，所述方法首先测量目标复合绝缘子伞裙的高温硫化硅橡胶试样的硬度、憎水性、表面缺陷面积、Si-O-Si基团对应的红外吸收峰值、陷阱电荷量和闪络电压；然后对所测数据进行量化处理，并对处理后的特征参量进行老化程度的打分；再对各特征参量的分值进行加权求和，得到表征复合绝缘子老化程度的综合特征量；最后根据综合特征量的大小与老化程度等级的对应关系确定绝缘子的老化程度。2.根据权利要求1所述的一种运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.确定特征量：选择六个特征参量作为评价复合绝缘子老化程度的特征量，分别为硬度、憎水性、表面缺陷面积、Si-O-Si基团对应的红外吸收峰值、陷阱电荷量和闪络电压，其中，憎水性由静态接触角表示，表面缺陷面积为裂纹面积与析出物面积之和；b.使用切片器从目标复合绝缘子伞裙表面切下圆片型高温硫化硅橡胶试样；c.利用邵氏硬度计、扫描电镜、傅里叶红外光谱分析仪、热刺激电流测量仪和指型电极分别测量高温硫化硅橡胶试样的硬度、表面缺陷面积、Si-O-Si基团对应的红外吸收峰值、陷阱电荷量和闪络电压，并采用静态接触角法测量试样的憎水性；d.量化原始特征量：首先对各种方法所测得的特征参量进行归一化处理，其中，表面缺陷面积的归一化处理公式为：其余特征参量的归一化处理公式为：然后根据每个归一化的特征参量值，对目标复合绝缘子进行老化程度的打分，得到与各个特征参量相对应的老化程度分值；e.评估试样老化程度：设定各特征参量的权重，对试样的六个特征参量所对应的老化程度分值进行加权求和，得到表征复合绝缘子老化程度的综合特征量，最后根据综合特征量的大小与老化程度等级的对应关系判定目标绝缘子的老化程度。3.根据权利要求2所述的一种运行中的复合绝缘子老化程度的多维参量评估方法，其特征是，评估试样的老化程度时，也可以利用神经网络进行评估，具体方法为：采集多个老化程度...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁英，董平平，高丽娟，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13