变电站绝缘子污秽在线监测系统的设计与应用研究

摘要

本文主要研究了变电站绝缘子污秽在线监测系统的设计和应用问题。 随着国民经济的快速发展，电力系统输电线路电压等级的不断提高，污闪故障对国民经济不利的影响越来越严重。污闪是由绝缘子的污湿状态达到一定程度所引起的，绝缘子泄漏电流的变化与其污秽程度及受潮程度有着密切的关系，综合地反映了污闪的发生过程。 本文首先介绍了变电污秽及其相关概念，并对国内外现有的变电污秽防治方法和变电污秽在线监测方法进行了研究。比较了各种传统的变电污秽防治和监测方法，指出了各自存在的不足。由此提出绝缘子污秽在线监测的必要性：污秽在线监测系统通过对绝缘子污秽状况的实时监测，可以变定期、全面的被动清洗为不定期、局部的主动清洗，最大程度地防止污闪事故的发生。 本文详细研究了污秽闪络发生的机理，并讨论了表征绝缘子污秽程度的特征量，确定了污秽在线监测系统所需要监测的特征量。在此理论分析的基础上，设计了界面友好、功能完善的污秽在线监测系统。本系统通过测量绝缘子表面的泄漏电流及环境温度和湿度，经过数据处理、分析和判断，来达到对绝缘子污秽状况的实时监测。首先完成了系统总体功能规划及系统的硬件设计，并成功研制出一种高精度的泄漏电流传感器；接着利用VB、VC等计算机语言完成了相应软件的编制；最后结合变电站的实际环境，提出了一套切实可行的设备安装调试方法，并在工程中实际应用。 本文认真研究了泄漏电流、环境温度、环境湿度与污秽程度之间的关系，指出以往采用恒值报警模型存在报警不可靠的缺陷。提出要提高报警的可靠性必须利用泄漏电流、温度、湿度与绝缘子污秽程度之间的非线性关系，进行非线性报警。由于无法得到泄漏电流、温度、湿度与绝缘子污秽程度之间非线性关系的精确表达，于是建立了一种基于模糊推理的非线性报警模型来拟合这一复杂的非线性关系。这是本系统软件设计的创新点。 理论分析和实际运行的结果表明本文的变电站污秽在线监测系统能够适应泄漏电流大范围的变化，及时并准确地预报绝缘子污秽情况，为解决变电站污秽在线监测系统的可靠报警问题提供了新途径；同时，也为进一步对绝缘子污秽问题进行深入打下了良好基础。

目录

文摘

英文文摘

华南理工大学学位论文原创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1电力系统的污闪事故

1.2绝缘子的污秽类型

1.2.1工业型污秽

1.2.2自然型污秽

1.3绝缘子的积污规律

1.4佛山市污源情况

1.4.1佛山市工业污染排放情况

1.4.2佛山市大气污染情况

1.5本文的主要工作

第二章绝缘子污秽在线监测的必要性和研究现状

2.1目前的防污闪措施及其局限性

2.2绝缘子污秽在线监测的必要性

2.3污秽在线监测系统的研究现状及存在问题

2.4小结

第三章泄漏电流与绝缘子污秽程度的关系

3.1污闪的机理[1,2]

3.1.1污闪发生的过程

3.1.2污闪的数学模型

3.1.3交流污闪机理

3.2绝缘子污秽运行情况的表征

3.2.1盐密(ESDD)

3.2.2灰密(ENDD)

3.2.3表面污层电导率(SPLC)

3.2.4泄漏电流

3.3小结

第四章XRJ-200型变电站绝缘子污秽在线监测系统的总体设计

4.1引言

4.2系统的应用范围和基本原理

4.3系统的技术指标

4.4系统的设计特点

4.4.1硬件特点

4.4.2软件特点

4.5系统的总体构成

4.6系统的功能配置

4.6.1硬件功能配置

4.6.2软件基本功能

4.7小结

第五章污秽在线监测系统的硬件设计

5.1集流环

5.2传感器

5.2.1泄漏电流传感器

5.2.2温度传感器

5.2.3湿度传感器

5.3数据采集装置

5.4监控主机

5.5小结

第六章系统软件的设计

6.1软件的主要功能

6.1.1参数的设置

6.1.2数据的记录、处理和报警

6.1.3数据的查询

6.2软件的其他功能

6.3模糊报警模型

6.3.1恒值报警模型存在的缺陷

6.3.2采用模糊报警模型的原因

6.3.3模糊数学及模糊推理

6.3.4模糊报警模型的实现

6.4小结

第七章系统的现场应用及系统的安全可靠性

7.1系统的现场安装情况

7.2系统的现场运行情况

7.2.1泄漏电流检测的精度

7.2.2不同天气和污秽条件下泄漏电流的变化情况

7.3系统的安全可靠性

7.3.1硬件抗干扰措施

7.3.2软件抗干扰技术

7.4小结

第八章总结和展望

8.1全文总结

8.2工作展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢