基于红外成像技术的输电线路劣化瓷质绝缘子检测

摘要

线路中的瓷质绝缘子，暴露在自然环境中，长期运行后其机械性能与绝缘性能会产生不同程度的下降，成为劣化绝缘子，致使输电线路发生闪络与停电故障，对电网的安全运行产生了很大的隐患。利用红外检测技术可以在线检测线路中的劣化绝缘子，防患于未然。但红外检测技术并不完善，易出现误检或漏检的问题。为了更准确的识别劣化绝缘子，探究劣化绝缘子的发热规律，本文以实验为基础，在两个电压等级下，分析了劣化位置、劣化绝缘子阻值大小、检测环境的相对湿度对劣化绝缘子发热的影响。对提高现场识别判断劣化绝缘子的准确性具有重要帮助。
　　以劣化瓷质绝缘子为研究对象，在110kV和500kV两个电压等级下对不同阻值的劣化绝缘子在不同位置进行了发热的拍摄，并在气候室中进行了不同相对湿度的实验;为了探究正常绝缘子与劣化绝缘子发热的异同，进行了一组一串中含有两片劣化绝缘子的对照实验，发现劣化绝缘子位于绝缘子串高压端时易于检测，阻值较大的劣化绝缘子位于串中部或接地端时易漏检;劣化绝缘子的温升幅度与其阻值大小并不成线型规律变化;污秽等级为Ⅰ级，相对湿度在70％至80％时，绝缘子发热温升达到最大，相对湿度超过90％时，劣化绝缘子温升有所下降，会致使误检或漏检的发生。
　　为了验证实验的准确性，论文对含有不同阻值劣化片的绝缘子串进行了热电耦合仿真，结果显示:劣化绝缘子的温升幅度与其阻值大小近似成二次函数关系，劣化阻值为30MΩ时，劣化绝缘子的温升达到最大;并且仿真结果说明钢脚钢帽是绝缘子温度上升最大的地方，正常片发热的红外图像中钢帽的下半部分总是发亮，而劣化绝缘子的钢帽均匀发热。
　　最后，利用本文所研究的劣化绝缘子的发热特性，提出了利用决策树诊断劣化绝缘子的方法，以单片绝缘子钢帽温度、最大温度、单片绝缘子钢帽瓷件温度差、单片绝缘子瓷件环境温度差、单片绝缘子最大温升百分比及单片绝缘子温度方差6个变量作为待检测阈值，得出钢帽瓷件温度差及瓷件环境温度差可以作为劣化绝缘子检测阈值的组合，并利用该模型对不同电压等级下绝缘子红外图像进行了实际检测。检测结果证明了此方法的可行性及有效性.

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1选题背景与研究意义

1．2国内外研究趋势及发展现状

1．2．1绝缘子串电场计算研究现状

1．2．2劣化绝缘子检测方法

1．3本文完成的工作

第2章红外检测劣化绝缘子原理

2．1红外辐射理论概述

2．2红外检测基本原理及方法

2．3劣化瓷质绝缘子发热机理分析

2．3．1介质损耗致热

2．3．2表面泄漏电流致热

2．3．3劣化产生的贯穿性泄漏电流致热

2．4本章小结

第3章红外检测劣化瓷质绝缘子影响因素分析

3．1实验器材及步骤

3．1．1试验器材

3．1．2实验设备及污秽制备

3．1．3试验环境及实验步骤

3．2位置对劣化绝缘子发热影响

3．2．1 110kV电压等级下位置对红外检测影响

3．2．2 500kV电压等级下位置对红外检测影响

3．3环境湿度对劣化绝缘子发热影响

3．3．1 110kV电压等级下环境湿度对红外检测影响

3．4 RTV涂层对红外检测的影响

3．5本章小结

第4章劣化绝缘子电场及热场仿真研究

4．1利用有限元求解准静态电场

4．2利用有限元求解热电耦合问题

4．3 COMSOL中等效模型建立

4．4电场仿真计算结果及分析

4．4．1杂散电容效应对绝缘子串电位分布的影响

4．4．2劣化阻值对电场强度的影响

4．4．3劣化位置对电场线分布的影响

4．4．4劣化位置对电场强度的影响

4．4．5劣化位置及劣化阻值对电位分布的影响

4．5热场仿真计算结果及分析

4．5．1劣化绝缘子片温升与阻值非线性

4．5．2劣化绝缘子与正常绝缘子发热区域的异同

4．5．3相对湿度的增加与劣化绝缘子温升非线性

4．6本章小结

第5章劣化绝缘子诊断方法

5．1绝缘子红外特征数据提取

5．1．1红外图像温度提取

5．1．2检测特征量的选择

5．2基于决策树的劣化瓷质绝缘子阈值选择模型

5．2．1决策树算法理论

5．2．2基于决策树阈值选择模型的建立

5．3试验验证及结果分析

5．4本章小结

第6章结论与展望

参考文献

在校期间发表学术论文和参加科研情况

致谢