一种复合绝缘子表面放电实时检测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种复合绝缘子表面放电实时检测系统及方法。所述系统包括试验电源、光纤复合绝缘子、光栅解调仪、摄像机和计算机。光纤复合绝缘子上设置有光纤，每根光纤上设置光栅，用于追踪复合绝缘子表面放电过程中内部温度的变化过程。所述方法包括获取复合绝缘子表面放电过程中光纤布拉格光栅的波长偏移量，根据波长偏移量与温度变化的关系，计算复合绝缘子因表面放电引起的内部温升，最后通过不同位置的光栅测量的温度变化，判断复合绝缘子是否发生了局部电弧以及发生的位置，当界面温度变化达到临界闪络状态的温度特征时，发出复合绝缘子闪络警报。本发明专利技术将复合绝缘子内部温度变化作为监测复合绝缘子表面放电的预警值，可以替代传统巡检。替代传统巡检。替代传统巡检。

【技术实现步骤摘要】
一种复合绝缘子表面放电实时检测系统和方法


[0001]本专利技术涉及输变电设备在线检测
，尤其涉及一种复合绝缘子表面放电实时检测系统和方法。

技术介绍

[0002]复合绝缘子可以显著提高输变电设备外绝缘性能，大大减少污闪事故率，但并不能杜绝闪络事故发生，复合绝缘子表面放电严重会威胁电网的安全稳定运行。传统的复合绝缘子表面放电检测方法主要是通过巡查人员徒步巡逻和直升机辅助检查，并借助红外热像仪、紫外成像仪等设备检测表面放电状况，工作量大，效率低，存在视线盲区。无人机巡检拍摄受拍摄背景、植被和光照等影响较大，图像的后期处理与信息获取难度大。这些传统技术都难以准确和及时预警，不能实现实时在线检测。
[0003]目前检测复合绝缘子表面放电的有效方法很少，无法对表面放电和污闪实时检测和准确预警。虽然郝艳捧等在中国专利技术授权专利CN 109917239B中公开了“一种硅橡胶污秽表面放电传递温度的测量系统及方法”，但该系统采用热电偶检测表面放电，热电偶绝缘性能差，热电偶的存在将影响待测试品周围电磁场，引起电场畸变，将会降低待测试品的绝缘强度。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种基于光纤光栅技术检测复合绝缘子表面放电的系统和方法，所述方法不受电磁干扰、不易受环境腐蚀、测量精度高，且能够实现在线实时检测，由此解决现有复合绝缘子表面放电检测方法无法实时检测和预警表面放电和污闪的技术问题。
[0005]为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的一种复合绝缘子表面放电实时检测系统，包括试验电源、放电室、光纤复合绝缘子、摄像机、光纤光栅解调仪和计算机，
[0006]试验电源与光纤复合绝缘子连接，用于激励复合绝缘子表面放电，摄像机与光纤复合绝缘子相对设置以拍摄光纤复合绝缘子表面放电发展过程；
[0007]光纤复合绝缘子设置在放电室内，光纤复合绝缘子包括芯棒、包裹在芯棒上的护套以及设置在芯棒和护套之间界面的至少一根光纤，每根光纤上沿光纤的长度方向上设置有多个用于获取光纤复合绝缘子界面温度的光纤布拉格光栅，每根光纤均与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪和摄像机均与计算机连接，用于跟踪光纤复合绝缘子表面放电过程中界面温度变化。
[0008]进一步地，所述试验电源包括220V交流电流、调压器、变压器、保护电阻和电容分压器，试验变压器额定容量900kVA，最大输出电压180kV，用于激励复合绝缘子表面放电。
[0009]进一步地，所述摄像机位于放电室外，放电室上开设有观察窗，所述摄像机通过所述观察窗朝向光纤复合绝缘子。
[0010]进一步地，所述光纤有三根，所述三根光纤沿复合绝缘子中心轴呈120
°
对称分布，
每根光纤上级联4～20个光纤布拉格光栅。
[0011]所述光纤复合绝缘子通过在复合绝缘子芯棒和硅橡胶护套界面植入三根刻录光栅的光纤实现，在绝缘子钢帽顶端处开孔，把粘接在芯棒表面的光纤从孔中引出与光纤光栅解调仪连接，对粘贴好光纤光栅的芯棒注胶制作成所述光纤复合绝缘子。
[0012]进一步地，所述三根光纤均与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪通过网线与计算机连接，用于跟踪复合绝缘子表面放电过程中界面温度变化。
[0013]本专利技术的另一个目的在于提供一种复合绝缘子表面放电实时检测方法。
[0014]本专利技术的另一个目的能够通过以下技术方案实现：
[0015]一种复合绝缘子表面放电实时检测方法，具体步骤包括：
[0016](1)对光纤复合绝缘子进行温度标定试验，得到温度系数；
[0017](2)染污光纤复合绝缘子；
[0018](3)将试验电源、光纤复合绝缘子、光纤光栅解调仪和计算机进行连接；
[0019](4)测量加压前的室温和光纤复合绝缘子界面参考温度；
[0020](5)测量正常运行电压时光纤复合绝缘子的表面状态和界面温度；
[0021](6)若步骤(5)中无表面放电发生，升高电压至光纤复合绝缘子表面出现电弧放电现象，光纤布拉格光栅记录光纤复合绝缘子表面放电引起的界面温度变化，摄像机记录光纤复合绝缘子表面放电发展过程，结合界面温度变化得到不同放电状态对应的界面温度特性；
[0022](7)当界面温度变化达到临界闪络状态的温度特征时，发出复合绝缘子闪络警报；
[0023](8)停止加压，关闭摄像机和光栅解调仪。
[0024]进一步地，步骤(1)中，在恒温箱中对复合绝缘子界面光纤光栅进行温度标定试验，研究其温度系数。恒温箱温度先后设定为0，10℃，20℃，30℃和40℃。为使复合绝缘子内置光栅处的温度与恒温恒湿箱内温度一致，将光纤复合绝缘子置于设定温度下8h以上，记录其中心波长。各温度下至少重复测量中心波长十次，每次间隔不低于5min。
[0025]进一步地，步骤(2)为：采用定量涂刷法在光纤复合绝缘子表面进行人工涂污，具体地，称量高岭土和氯化钠，导入装有蒸馏水的烧杯中配置成污秽溶液；均匀涂抹污秽溶液于污秽区。
[0026]进一步地，步骤(3)中，试验电源包括220V交流电流、调压器、变压器、保护电阻和电容分压器，试验变压器额定容量900kVA，最大输出电压180kV，用于激励复合绝缘子表面放电。在绝缘子钢帽顶端处开孔，把粘接在芯棒表面的光纤从孔中引出与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪通过网线与计算机连接，用于跟踪复合绝缘子表面放电过程中界面温度变化。
[0027]进一步地，步骤(4)中，开启光纤光栅解调仪记录数据1～5min，获得复合绝缘子界面参考温度；采用温度计测量室温。
[0028]具体地，步骤(5)中，升高电压至绝缘子正常运行电压下5～10min，利用光纤光栅解调仪记录复合绝缘子界面温度，开启摄像机持续记录复合绝缘子表面是否发生放电。
[0029]具体地，所述步骤(6)中，升高电压至绝缘子表面出现电弧放电，光纤上布置的光纤布拉格光栅检测复合绝缘子表面放电引起的界面温升过程，摄像机持续记录表面放电过程。
[0030]进一步地，当复合绝缘子表面放电时，温度和轴向应变影响光栅波长偏移量为Δλ＝K
T
ΔT+K
ε
ε，其中K
T
表示温度系数，ΔT表示温度变化，K
ε
表示应变系数，ε表示应变量。
[0031]开始加压时刻(t＝0s)光栅中心波长为λ0，T0为加压前的界面参考温度，t时刻检测光栅中心波长为λ
t
，则光栅波长偏移量为Δλ＝λ
t
‑
λ0，计算得到界面温度为T＝T0+Δλ/K
T
。
[0032]当复合绝缘子因表面放电而温度升高后，记录光纤布拉格光栅实时采集的界面温度变化，包括温度上升时刻、温度峰值时刻和温度下降时刻。通过摄像机记录复合绝缘子表面放电的可见光图像，得到起弧、电弧发展和临界闪络的放电图像及对应时间；结合光栅解调仪记录的温度数据，获得起弧、电弧发展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合绝缘子表面放电实时检测系统，其特征在于，包括试验电源、放电室(13)、光纤复合绝缘子(7)、摄像机(11)、光纤光栅解调仪(10)和计算机(12)，试验电源与光纤复合绝缘子(7)连接，用于激励光纤复合绝缘子表面放电，摄像机(11)与光纤复合绝缘子(7)相对设置以拍摄光纤复合绝缘子(7)表面放电发展过程；光纤复合绝缘子(7)设置在放电室(13)内，光纤复合绝缘子(7)包括芯棒(71)、包裹在芯棒(71)上的护套(72)以及设置在芯棒(71)和护套(72)之间界面的至少一根光纤(9)，每根光纤(9)上沿光纤的长度方向上设置有多个用于获取光纤复合绝缘子(7)界面温度的光纤布拉格光栅(73)，每根光纤(9)均与光纤光栅解调仪(10)连接，光纤光栅解调仪(10)和摄像机(11)均与计算机(12)连接。2.根据权利要求1所述的一种复合绝缘子表面放电实时检测系统，其特征在于，试验电源的额定容量900kVA，最大输出电压180kV。3.根据权利要求1所述的一种复合绝缘子表面放电实时检测系统，其特征在于，所述摄像机(11)位于放电室(13)外，放电室(13)上开设有观察窗(8)，所述摄像机(11)通过所述观察窗(8)朝向光纤复合绝缘子(7)。4.根据权利要求1所述的一种复合绝缘子表面放电实时检测系统，其特征在于，光纤(9)有三根，沿着光纤复合绝缘子(7)周向设置。5.根据权利要求1所述的一种复合绝缘子表面放电实时检测系统，其特征在于，光纤(9)有三根，每根光纤(9)上级联4～20个光纤布拉格光栅(73)。6.一种复合绝缘子表面放电实时检测方法，其特征在于，采用权利要求1
‑
5任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张豪峰，郑雅霜，郝艳捧，毕继凯，罗兵，王婷婷，肖微，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：