高电压绝缘子绝缘性能在线智能检测方法的研究

摘要

电力系统中绝缘子担负机械支撑和电气绝缘的作用，由于工作在户外受各种环境影响，需要排查检修以更换损坏的绝缘子，而目前采用人工排查的方法存在任务繁重等问题。因此，研究新型检测方法，使检测工作既能准确检测绝缘子，又能实施方便和经济可行，是当前国内外绝缘子研究的难点问题。本文针对绝缘子检测现状采用了一种分布式绝缘子检测方法，即在高压输电塔上安装检测装置，在操作人员侧设置监控中心来检测绝缘子。检测装置采用紧凑的结构采集分布电压、泄漏电流和气象信息，经由无线传输模块，传输至监控中心。监控中心对数据采用智能方法处理，生成绝缘子状态检测报告，供电力部门参考。 本研究首先比较导致绝缘子故障的各种原因，发现污秽闪络的危害是最为严重的。通过查阅国内外相关文献并比较各种检测方法的特点，选择了基于分布电压和泄漏电流的检测方法。其次，针对污秽闪络，设计了高精度的检测装置。采用OVT电压传感器检测分布电压，设计了多段采样电阻捕捉流经绝缘子的泄漏电流，这种电流采集方法可以检测10μA～100mA泄漏电流，分辨率可达10μA。该检测装置主要包括电源模块，电压电流采集模块，气象模块，无线通信模块几部分，文中对各个模块做了详细设计。由于检测装置工作在户外高压环境，可能出现各种干扰，因此设计了硬件抗干扰措施和软件抗干扰措施。最后，编写了监控中心的绝缘子诊断软件，采集到绝缘子特征参数后，根据参数判断绝缘子损坏程度是典型的多输入非线性问题，对此在人机界面设计中使用了RBF神经网络方法，以检测绝缘子工作状态。设计了一套绝缘子在线检测方案，并针对关键技术做了仿真实验。通过在VS2005中使用MATLAB引擎，调用神经网络工具箱，将RBF神经网络神经网络模型应用于绝缘子监控仿真。该监控软件能方便快捷的提供各种状态曲线和评估报告，仿真数据表明绝缘子状态预估结果与真实数据能较好拟合，可完成绝缘子检测。

目录

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第1章绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2相关技术研究现状与动向

1.3研究主要工作与成果

第2章绝缘子污闪状态监测研究

2.1绝缘子发生故障原因

2.2绝缘子污闪问题

2.2.1绝缘子污闪放电特点

2.2.2绝缘子污闪条件分析

2.2.3绝缘子污闪数理模型

2.3表征绝缘子性能的参数

2.3.1等值附盐密度

2.3.2泄漏电流

2.4绝缘子污秽程度的在线检测方法

2.4.1分布电压法

2.4.2泄漏电流法

第3章系统硬件设计

3.1系统硬件总体组成

3.2中央控制模块设计

3.3电源模块设计

3.3.1微控制器电源

3.3.2信号采集模块电源

3.4信号采集模块设计

3.5气象模块选型

3.6通信模块选型

第4章系统软件设计

4.1 μC/OS-Ⅱ的移植

4.1.1μC/OS-Ⅱ操作系统

4.1.2μC/OS-Ⅱ在S3C2410A上的移植

4.1.3 μC/OS-Ⅱ下编写应用程序

4.2数据采集程序设计

4.3电源管理程序设计

4.4数据处理程序设计

4.5无线通信程序设计

4.5.1 AT指令及短信息的收发

4.5.2无线通信协议

4.6人机接口软件设计

第5章系统可靠性设计

5.1绝缘子检测中的干扰

5.2抗干扰措施

5.2.1硬件检测装置屏蔽

5.2.2硬件检测装置隔离和接地

5.2.3软件抗干扰方法

第6章系统所用的智能方法

6.1 RBF神经网络

6.2 RBF神经网络的学习过程

6.3 RBF神经网络的训练

6.3.1 MATLAB神经网络工具箱

6.3.2 MATLAB引擎在Visual C++中的调用

6.3.3 MATLAB中RBF神经网络的训练

6.4 RBF神经网络在绝缘子检测中的应用

第7章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢