盘式绝缘子状态在线远程检测方法及装置

摘要

本发明公开了一种盘式绝缘子状态在线远程检测方法及装置，首先通过计算得监测点绝缘子串低电位端绝缘子的污秽电导；在计算得出绝缘子污秽的表征值，用以表示绝缘子污秽程度；在实验室中建立绝缘子串低电位端的绝缘子电压和绝缘子串电压的比值K

说明书

技术领域

本发明涉及远程监测技术领域，尤其涉及输电线路盘式绝缘子状态监测的 远程监测装置及方法。

背景技术

输电线路的安全，对国家安全、国民经济及人民生活至关重要。随电网的 发展，为维护线路安全经历了从故障检修，定期检修到目前的智能检测状态检 修阶段。关于绝缘子状态的监测内容有绝缘子污秽状态监测、零值绝缘子监测、 绝缘子结冰监测、绝缘子金属附件监测等等。目前前三者在在线远程监测上受 到比较多的关注，其他的仍处在人工检查水平。现有的监测装置，基本上是处 在各自独立的状态。现将与本发明有关的方面加以叙述：

A.当前表征绝缘子污秽的若干方法

当前表征绝缘子污秽状态的方法有多种，例如：

1、污层电导率法

它是德国进行人工污秽使用的指标，被欧洲一些国家长期使用着。该方法 是在污层饱和受潮条件下测定绝缘子的电流电压，从而求得电导，进一步求得 电导率。此法是一种实验室方法，在绝缘子在线实时远程检测中存在困难。其 原因有：

1)绝缘子运行电压测量困难

污层电导率法，首先要测量绝缘子电导。绝缘子电导是由其电压与其污层 的电流求得的。绝缘子电压很高，在变电站内是可以用高压电压表或电压互感 器测量的，由于高压电压互感器庞大以及价格昂贵，在变电站以外的各绝缘子 串的线路电压不可能都用电压互感器测量，目前尚无廉价的、轻巧的和有效的 绝缘子电压的测量方法。

2)不能随时满足检测条件

在线实时远程检测要求能在任何需要的时刻进行测量。污层电导率法要求 在污层饱和受潮下测量。这在实验室中是很容易实现的，但在实际运行中测量 时，并不是总能满足的，例如，大多数运行时间内，环境相对湿度不会是100％ 的，也就是说在大多数时间里检测装置是处在失效状态。实际上污层电导率法 的测量结果还与污层温度有关，要在特定的温度下的测量，才能唯一地表达污 层状态，这条件与相对湿度一样也不能总是能满足的。

3)检测是在绝缘子污闪的危险性最大时进行

当满足检测条件时，绝缘子污秽在饱和受潮状态，这时电导最小。可能发 生这样情况，当检测条件未具备时，污秽已经达到或超过允许状态，当检测条 件具备时，绝缘子可能就发生污闪或已经发生污闪。所以，这种检测方法不能 用来作在线远程污秽检测。

总之，污层电导率法，因测量设备困难，以及在绝大多数时间内，环境温 度、环境相对湿度等条件无法满足。不能应用于在线远程检测绝缘子污秽状态。 2、等值盐密度法

此法由于其设备简便在国内广泛采用。此法同样是实验室方法，不能应用 到在线远程检测中。此外此法还存在一些本质上的缺陷，以致污秽电导与盐密 度失去对应关系。

1)测量时的溶液电导率与运行时的污秽电导率并不是一一对应

等值盐密度法是以从绝缘子表面洗刷下的溶液的电导率来表示绝缘子污秽 的电导。对于我国，洗刷水量为300ml，然而实际运行中绝缘子污秽最多吸收 大约在10ml水。某些污秽成分在300ml水中完全可以溶解、电离，在10ml 的水中，则可能只有少量溶解、电离。因而测得的绝缘子污秽的电导就偏大。 这个偏大值随污秽的化学成分、数量而变化。而绝缘子的污秽的化学成分与数 量是不确定的，所以测定值与绝缘子污秽的实际电导就失去了一一对应的关系， 因此失去了测量的准确度。

2)污秽电导还与灰度有关

绝缘子的电导除与能电离的污秽有关外，与不电离的物质也有关系。如 SiO₂是基本上不溶于水的物质，也基本上不导电。但它可以吸收大气中的水分， 而大气中的水分是可以导电的。另外水分改变了，其它的电解质的电离度也改 变了，自然污秽电导也改变了。也即盐密度不是确定绝缘子污秽电导的唯一因 数。

3)污秽电导还与污秽分布有关

因风向、雨水等因素的影响，绝缘子表面的污秽的分布是各色各样的。同 样的盐密度、同样的绝缘子污秽化学成分、同样的污秽数量，由于绝缘子表面 污秽分布的不同，其电导也是不同。将绝缘子泄漏电流流动方向垂直方向作已 一封闭路径，在该路径上没有污秽，并且绝缘子表面的电导为零，显见整个绝 缘子的电导为零。而只要绝缘子表面有可电离的污秽，用等效盐密法测定不可 能为零。这就说明污秽的分布状态会影响等值盐密度法的正确性。

3、泄漏电流法

此法测量绝缘子污秽电流的某些特征来表征绝缘子的污秽。如测量绝缘子 污闪前的最大污秽电流、运行电压下的最大脉冲电流幅值、超过一定幅值的污 秽电流脉冲数、临界污闪时的电流波形等方法。由于能容易实现在线实时远程 检测，因而受到人们的重视，在一些国家地区得到比较广泛的应用。但这些方 法大多只能起污闪前的警报作用，不能随时地定量地检测绝缘子的污秽状态， 对状态检修参考价值很有限。因为，当这些特征来临时，污闪就可能接踵而至， 其时间可能是数分钟。而且可能在很大区域同时发生。此时再去检修已经来不 及了。之所以这些方法只能作警报用，关键在于污秽电流与绝缘子的积污不是 一一对应的。污秽电流除了与绝缘子的污秽电导自身有关外还与如绝缘子串的 电压、绝缘子串的电压分布、污秽成分、大气环境、……等等因素有关。于是 由江皓等在‘盘式绝缘子污秽状态在线远程监测方法及装置’(专利号：ZL 201110341888.1)中考虑了影响污秽电流的温度、相对湿度因素，提出相对 电导的表征量。

相对电导法利用绝缘子串流向地的污秽电流、被检绝缘子串所在点的线路 电压、绝缘子串表面附近的温度值、绝缘子串表面附近的相对湿度值以及提供 作为标准污秽度的绝缘子串的污秽电流与温度、相对湿度、绝缘子串的电压的 关系式或数据表格，直观地定量地表征绝缘子的污秽相对于绝缘子标准污秽的 比值。克服了污层电导率法只能在污层充分受潮时才有效，以及绝缘子电压测 量困难的缺点。可以在任何时刻定量地描述绝缘子的污秽状态，实现了基于绝 缘子污秽电流的绝缘子污秽状态监测，而不仅仅是污闪警报。为状态检修提供 科学依据。但此方法仍有两个不足之处：

1)需要在线高压测量设备

由于该法需要知道绝缘子串的电压，而输电线上各点的电压并不等于变电 站的电压，且各点的电压也各不相同，于是就产生如同上述需要测量电压的同 样困难。

2)需要昂贵的庞大的温度湿度实验室

此方法需要提供作为标准污秽度的绝缘子串的污秽电流与温度、相对湿度、 绝缘子串的电压的关系式或数据表格。为了获得该数据，要有一个庞大的实验 室。该试验室的规模应该相当于目前的人工雾室再加温度、相对湿度发生控制 设备。目前1500KV的人工雾室的容积为24m×24m×30m，电源容量约3000KW； 150KV人工雾室的容积为18m×15m×15m(意大利CESI)。由此可见可以控制温 度与相对湿度的试验室的投资及运行费用，非一般工厂能承担的。其试验设备 之所以昂贵，关键在于其设备费随被试的绝缘子串的电压等级提高而迅速增加。 B.当前电网中零值绝缘子监测状态

在电网长期运行中，绝缘子会老化，某些盘式绝缘子会出现绝缘性能降低， 甚至于短路。称它为零值绝缘子。当绝缘子串中零值绝缘子个数达到一定数值 时有可能出现闪烁或造成严重问题。故及时掌握零值绝缘子情况，安排检修， 也是当前电网要解决的问题。目前零值绝缘子远程在线监测装置可分为基于绝 缘子放电现象与基于绝缘子泄漏电流等类型。前者如用红外线检测、紫外线检 测、超声检测等检测绝缘子放电现象。然而绝缘子放电现象出现不仅仅与绝缘 子串中出现零值绝缘子有关，如污秽增加也会发生放电，由于绝缘子串设计时 有一定的裕度，即使出现个别零值绝缘子也未必肯定会出现放电。后者如金华 电业局杨金飞提出的装置，其原理是检测绝缘子流向地的电流，利用出现零值 绝缘子时，电流变大来检出存在零值绝缘子。但是，这种方法准确度很低，不 妨用只有两片绝缘子的绝缘子串的最有利的情况为例，当其中一片绝缘子为零 值，绝缘子串至地的电流将增大一倍，而绝缘子的污秽电流受环境的影响变化 跨度近百倍，远大于零值绝缘子造成的电流变化，因而掩盖了零值绝缘子的存 在。再则，当线路电压等级比较高时，绝缘子串的绝缘子的片数比较多，零值 绝缘子造成的电流变化随绝缘子片数的增加而减小，甚至于该变化还不及线路 电压波动造成变化，或污秽电导改变造成的绝缘子串电压分布变化。这种检测 方法实际应用价值很低。

最近，由江皓等提出‘盘式绝缘子污秽状态在线远程监测方法及装置’ (专利号：ZL201110341888.1)监测零值绝缘子的新思路。该装置利用监 测绝缘子串低电位端绝缘子的主电容(不包括分布电容)电流变化，判断是否存 在零值绝缘子。即设定一个绝缘子串低电位端绝缘子的主电容的电流的临界值， 运行中当绝缘子串低电位端绝缘子的主电容电流超出临界值时即判断为存在零 值绝缘子。此法尚存在一些不足，因绝缘子串低电位端绝缘子的主电容的电流 与线路电压有关，其判断用的临界值还与绝缘子的污秽电导有关。电压等级比 较高，绝缘子串的绝缘子片数比较多时，这两者的影响程度，可以相当于数片 零值绝缘子引起的地电位端绝缘子的主电容电流的变化，因而影响了该方法的 检出零值绝缘子的灵敏度。

发明内容

本发明的目的是针对现有污秽测量中技术的不足，提供一种盘式绝缘子状 态在线远程检测方法及装置，

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种盘式绝缘子状态 在线远程检测方法，具体包括如下步骤：

(1)获得监测点绝缘子串低电位端绝缘子的污秽电导；

(1.1)测量监测点绝缘子串低电位端绝缘子工作状态下的污秽基波电流有效值 和主电容基波电流有效值；

(1.2)将主电容基波电流有效值乘以主电容容抗，得到基波电压有效值；

(1.3)将步骤1.1测量得到的污秽基波电流有效值除以步骤1.2计算得到的基 波电压有效值，得到监测点绝缘子串低电位端绝缘子的污秽电导。

(2)获得绝缘子污秽程度；

将步骤1.3计算得到的监测点绝缘子串低电位端绝缘子的污秽电导除以相同 温度、相同相对湿度下的绝缘子标准污秽电导，得到绝缘子污秽的表征值，以 该绝缘子污秽的表征值或一天或若干天内的平均值来表示绝缘子污秽程度；

(3)确定绝缘子串中存在零值绝缘子的数量；

(3.1)在实验室中取与监测点绝缘子串有相同型号、相同绝缘子片数、相同绝 缘子串的结构的绝缘子串，令其中有n片绝缘子是零值绝缘子，其中 n＝0,1,2,......；在与监测点有相同的温度和相同相对湿度的范围内，建立绝缘子 串低电位端的绝缘子电压和绝缘子串电压的比值K_n与污秽电导的关系，K_n为 有n片绝缘子是零值绝缘子时，绝缘子串低电位端绝缘子电压和绝缘子串的电 压的比值；

(3.2)将步骤1.3中得到的绝缘子串低电位端绝缘子的污秽电导代入K_n与污秽 电导的关系中，得到K_n值；

(3.3)将监测点绝缘子串的运行电压乘以K_n值，得到零值绝缘子临界电压U_Sn； (3.4)将步骤1.2得到的基波电压有效值与零值绝缘子临界电压U_Sn进行比较， 若基波电压有效值大于零值绝缘子临界电压U_Sn小于U_Sn+1，则判断绝缘子串中 存在n+1片零值绝缘子；其中，U_Sn为有n片绝缘子是零值绝缘子时的零值绝 缘子临界电压，U_Sn+1为有n+1片绝缘子是零值绝缘子时的零值绝缘子临界电压。

一种盘式绝缘子状态在线远程检测装置，该装置安装在铁塔上，它包括安 装在监测点的室外装置和接收站内装置；其中，所述室外装置包括悬挂器、绝 缘子串低电位端绝缘子的金属帽、绝缘子串低电位端绝缘子上的集流环和室外 装置机箱；其中，所述悬挂器是将绝缘子串与铁塔相连的绝缘的挂具；绝缘子 串低电位端绝缘子的金属帽安装在悬挂器的底部；绝缘子串低电位端绝缘子上 的集流环与室外装置机箱中污秽电流检测电路相连；绝缘子串低电位端绝缘子 的金属帽与室外装置机箱中主电容电流检测电路连接；室外装置机箱中还安装 有处理器、温度相对湿度检测装置、电源E、发送装置和电源电压测量电路； 污秽电流检测电路、主电容电流检测电路、温度相对湿度检测装置、电源电压 测量电路和发送装置均与处理器相连，污秽电流检测电路、主电容电流检测电 路、温度相对湿度检测装置、发送装置、电源电压测量电路和处理器均与电源 E相连；所述站内装置包括变电站电压、电流、功率因数检测设备和上位机； 上位机通过有线、无线或组合方式与发送装置相连；变电站电压、电流、功率 因数检测设备与上位机相连，用于检测变电站电压、电流、功率因数。

进一步的，所述绝缘子串低电位端绝缘子是原有绝缘子串的低电位端的绝 缘子和集流环的组合，或室外装置附带的一片绝缘子和集流环组合。

进一步的，所述主电容电流检测电路包括：分流器F1、二极管D1‐D4、电 阻R1‐R8和运放IC1；分流器F1的一端、二极管D1的正极和二极管D2的负极 均与绝缘子串低电位端绝缘子上的金属帽相连；分流器F1的另一端接地；二 极管D1的负极接电阻R1的一端，电阻R1另一端分别接二极管D3的正极与电 阻R3的一端，二极管D3的负极与电阻R3的另一端均接地；二极管D2的正极 接电阻R2的一端，电阻R2的另一端分别接二极管D4的负极、电阻R4的一端、 电阻R5的一端，二极管D4的正极和电阻R4的另一端均接地；电阻R5的另一 端分别接电容C1的一端和电阻R6的一端，电容C1的另一端接地；电阻R6的 另一端与电阻R8的一端相连后接运放IC1的反向输入端，运放IC1的正向输入 端经电阻R7后接地；运放IC1的输出端与电阻R8的另一端相连后接处理器的 第一A/D端口；运放IC1的接地端接地；

所述污秽电流检测电路包括：分流器F2、二极管D5‐D8、电阻R9‐R16和 运放IC2；分流器F2的一端、二极管D5的正极和二极管D6的负极均与绝缘子 串低电位端绝缘子上的集流环相连；分流器F2的另一端接地；二极管D5的负 极接电阻R9的一端，电阻R9另一端分别接二极管D7的正极与电阻R11的一 端，二极管D7的负极与电阻R11的另一端均接地；二极管D6的正极接电阻 R10的一端，电阻R10的另一端分别接二极管D8的负极、电阻R12的一端、 电阻R13的一端，二极管D8的正极和电阻R12的另一端均接地；电阻R13的 另一端分别接电容C2的一端及电阻R14的一端，电容C2的另一端接地；电阻 R14的另一端与电阻R16的一端相连后接运放IC2的反向输入端，运放IC2的 正向输入端经电阻R15后接地，运放IC2的输出端与电阻R16的另一端相连后 接处理器的第二A/D端口；运放IC2的接地端接地；运放IC1的使能端与运放 IC2的使能端相连后接处理器的第五I/O端口；温度相对湿度传感器的数据端口 接处理器的第三I/O端口，温度相对湿度传感器的时钟端口接处理器的第四I/O 端口，温度相对湿度传感器的接地端口接地；处理器的第一I/O、第二I/O端口 与发送装置相连，用于传输指令、数据及主机指令；

所述电源电压测量电路包括电阻R17、电阻R18和电容C3；其中，所述电阻 R17与电阻R18的公共端接处理器的第三A/D端口；电阻R18的另一端接地， 电阻R17与电容C3的公共端接电源E，电容C3的另一端接地。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)与泄漏电流法比较，本发明提供的是绝缘子污秽状态，它能在早期提供电 网的潜在的危险，为电网的维护计划提供依据。而泄漏电流法只提供当前的危 险状态，当危险来临时维修已经来不及了，而且电路在抗干扰能力上比本方法 弱，而且复杂。

2)与污层电导法比较，本发明能用于在线远程检测，而且设备也很简单。而 污层电导率法无法实现在线远程检测。

3)与等值盐密法比较，本发明能用于在线远程检测，等值盐密法不能。本发 明综合地反映了绝缘子污秽的化学成分、污秽分布、盐密、灰密、温度、含水 量等因素的结果，而没有等值盐密法的一些实质性的缺陷。

4)本发明为获得G0所要求的环境试验箱的空间与试验电源投资、运行费用比 专利号ZL201110341888.1要求的小得多，投资少得多，容易实现，有很大 的经济实用价值。

5)本发明的绝缘子污秽度的指标H值，把影响污秽电流的温度、相对相对湿 度两个主要因素，在表示污秽度的H值中消除了，使得污秽度概念清楚，监视 直观，应用方便。

6)本发明的绝缘子串零值绝缘子检出的指标也非常简单，直接指出零值绝缘 子的数量。当串中绝缘子数量比较多时，通常可以允许同时存在几个零值绝缘 子。明确指出绝缘子数量，将可根据轻重缓急安排检修。

附图说明

图1为盘式绝缘子污秽监测框图；

图2为盘式绝缘子串零值绝缘子监测框图；

图3为上位机工作流程框图；

图4为本发明装置的电路连接图；

图中，铁塔1、悬挂器2、绝缘子串低电位端绝缘子的金属帽3、绝缘子串 低电位端绝缘子上的集流环4、绝缘子串5。

具体实施方式

本发明涉及输电线路盘式绝缘子污秽状态监测的远程监测方法及装置、输 电线路盘式绝缘子串中零值绝缘子监测的远程监测方法及装置。主要由接收站 内装置与若干安装在监测点的室外装置组成。室外装置功能有：监测各监测点 的气温、相对湿度等环境数据、绝缘子流向地的污秽电流及主电容的电容电流 等、数据处理、发送数据、接受上位机指令、执行参数修改等，并通过有线或 无线方式或有线无线混合方式与接收站内装置联系。接收站内装置主要功能是 接受室外装置数据、测量或从变电站现有设备中获取变电站相关的运行电变量、 向室外装置发送指令、分析数据、显示各数据表格及分析判断绝缘子运行状态。

接收站内装置包括釆集变电站的相关运行变量的设备和上位机。

变电站的运行变量采集数据包括：线路电压有效值、线路电流有效值、功 率因数或线路电压瞬时值、线路电流瞬时值。这些数据在输电线路的一端变电 站测量或从一端变电站现有设备中获取，或在线路两端的变电站采集。测量数 据为一端的变量，或两端的变量。根据需要，这些数据是或部分是从变电站的 原有的如电压互感器、电流互感器、及功率因数表等测量设备获得，或是本装 置设置的相应设备中获取。

上位机接受变电站的运行变量、室外装置数据、预先设置的命令、输电线 路或绝缘子串的参数、判据指标、对室外装置发送修改指标命令、存储、分析、 判据、显示结果等，但不限于此。

上位机与室外装置数据交流，通过任何有线、无线或其组合方式定时上传 数据，或传输过程是有收发装置转发或进行组织筛选、分组后转发，或中间通 过有线传输，如互联网等。

室外装置上传数据包括：室外装置的测量时刻和被测量。被测量如：绝缘 子低电位端绝缘子污秽电流、主电容电容电流的瞬时值或经处理后的基波有效 值、绝缘子串表面气流的温度值、相对湿度值、以及其它需要的测量值如装置 工作电源电压等等。

上位机下达指令有：室外装置测量时刻、室外装置发送时刻、时间校正、 电源电压上下限等等。

上位机6预先存入输电线路或绝缘子串的参数(主电容值、绝缘子标准污 秽电导与温度相对湿度关系、零值绝缘子临界电压与污秽电导、绝缘子串运行 电压、绝缘子串片数、绝缘子串结构等之间的关系式)、输电线路电流角频率、 输电线路参数(输电线路的单位长度电阻、电感、电容、电导或输电线路的单 位长度的阻抗、导纳或输电线路的特征阻抗、传播系数、绝缘子串离变电站的 线路长度)、导线规格型号、污秽判据指标、零值绝缘子判据的指标；或将上 位机的部分或大部分功能、参数移到室外装置或在室外装置运算。室外装置将 原始数据不加处理直接传给上位机，或经过处理，可减少传输数据量后传给上 位机。

上位机长期保存有全部原始数据和分析结果，主要输出有线路编号，杆塔 号，绝缘子串号，绝缘子相对污秽度、零值绝缘子片数，测量时间,但不限于 此，如可添加污秽电流关于时间曲线、相对污秽电导关于时间曲线、数据查询 等等。其程序框图如图3所示。

进一步，分别叙述监测盘式绝缘子污秽状态的装置及监测输电线路盘式绝 缘子串中的零值绝缘子的装置。

1.监测盘式绝缘子污秽状态的装置

如图1所示，上位机有人机对话界面及保存、计算、分析判断功能。如根 据绝缘子串低电位端绝缘子的污秽电流基波有效值I₁、绝缘子串低电位端绝缘 子的主电容电流基波有效值I_C1、电网角频率ω、环境温度和环境相对湿度，计 算绝缘子串低电位端绝缘子的电压基波有效值U₁＝I_C1/ωC。进一步，求得绝缘子 污秽电导G＝I₁/U₁。进一步根据绝缘子标准污秽电导G₀，计算绝缘子在运行状态 下的相对污秽度H＝G/G₀，或其在某段时间内的平均值。根据预先给定的临界相 对污秽度值H_S，当H>H_S时，认为绝缘子需要检修，H_S称临界相对污秽度。

设绝缘子该清扫时的污秽对应的电导为G_S，则G_S/G₀即为临界相对污秽度H_S。 当设定绝缘子该清扫时的污秽相对应的电导G为G₀时，则H_S＝1。G、G₀是污秽 电导率、污秽温度、污秽含水量的函数，而H、H_S则只是污秽程度的函数，因 此使用非常方便。

采用相对污秽度H表示的优点是：对于确定的绝缘子，H只是污秽度的函 数，与温度、相对湿度、线路电压无关，因而可以在任何天气下测量，也即可 以在任何时刻测量。而表面电导法只能在实验室及污秽充分受潮下的测量的数 据才有效，而实际运行下污秽充分受潮机会是不多的，同时，相对污秽度只有 一个表征量H，使用非常方便，这个表征量在短时间内不会突变，因此可以用 平均方法消除测量的随机误差与其他随机因数引起的误差；由于在短时间内是 一个常数，因而可以用数理统计方法剔除一些不合理的数据；如果直接采用污 秽电导作表征量的话，由于其与污秽电导与温度、含水量有关，测量过程中温 度与含水量又在变化，因而就很难在测量数据中剔除不合理的数据。

需要说明的，本发明中的电导G，与‘盘式绝缘子污秽状态在线远程监测 方法及装置’中的绝缘子串低电位端的第一片绝缘子的污秽电流基波有效值与 绝缘子串的电压基波值的比值(暂用G_chuan表示)，具有相同的量纲，两者都可 以用来表征绝缘子污秽的特征，但含义不完全相同。前者有其明确的物理含义， 后者仅是一种与绝缘子污秽有着对应关系的表征量而已。当忽略绝缘子串中各 绝缘子金属部分对地电容、对导线电容，后者才是电导。因为绝缘子串在电路 意义上不是一个串联电路，它除了主电容外，各个绝缘子还有对地、对导线的 分布电容。再则，当绝缘子串的绝缘子片数大于1时，G与G_chuan，在数值上会 有很大的差别，而且当污秽变化时，两者的比值也会有细微的变化。

设污秽度a情况下：绝缘子串低电位端绝缘子的电压与绝缘子串的电压比 为K_a，绝缘子串低电位端绝缘子的电压基波有效值U_1a。绝缘子串低电位端绝缘 子的污秽电流基波有效值I_1a，则G＝G_a＝I_1a/U_1a，G_chuan＝G_chuana＝I_1a/(U_1a/K_a)＝K_a×G_a

在污秽度b情况下：绝缘子串低电位端绝缘子的电压与绝缘子串的电压比 为K_b，绝缘子串低电位端绝缘子的电压基波有效值U_1b。绝缘子串低电位端绝缘 子的污秽电流基波有效值I_1b，则G＝G_b＝I_1b/U_1b，G_chuan＝G_chuanb＝I_1b/(U_1b/K_b)＝K_b×G_b

由上可知G_chuan与G的比值，在a情况下为K_a，在b情况下为K_b，K是与污 秽度有关的，所以两者度量结果不能用一个常数简单地转换。G比G_chuan更合理。

同样的理由，本发明中使用的相对污秽度H与‘盘式绝缘子污秽状态在线 远程监测方法及装置’中的H，也有差别。本发明中H是与绝缘子污秽成正比， 而后者仅是对应关系。

此外，G_chuan是绝缘子串的试验数据，为了得到其标准污秽条件下的数值， 环境试验箱的空间以及试验电源容量，随着绝缘子串的电压升高，都变得非常 巨大，试验投资费用巨大，而且温度、相对湿度控制非常困难，也很难达到高 精度。而G₀只对一只绝缘子进行试验或测定与该绝缘子裙边材料相同的，污秽 相同的小试样的污秽电导率σ，因而设备要小得多，费用也小得多，温度、相 对湿度控制相对来讲也容易些，所以G₀在实用价值上比G_chuan有巨大的优势。 另外，由于本方法是表征绝缘子的电导，对于确定的绝缘子也就是表征绝缘子 污秽的电导率，而已有实验证明污秽表面电导率与绝缘子的污闪电压有确定的 关系，因而本方法也可以表征为污闪电压。而‘盘式绝缘子污秽状态在线远程 监测方法及装置’(专利号：ZL201110341888.1)中，低电位端绝缘子的 污秽电流与绝缘子串电压的比值并非电导。因而与污闪电压就没有一一对应的 关系。这也是两者的显著区别。

再则，绝缘子的可承受污秽度实际上是由污闪电压决定的。而污闪电压与 绝缘子的污秽电导是有确定的关系的。本方法实质上是测定的就是绝缘子的污 秽电导，这个绝缘子的电导综合地反映了绝缘子实时的污秽分布、污秽化学成 分、是否是电解质、污秽含水量、温度等等因素的结果。不必象等值盐密法那 样要考虑污秽的分布、污秽化学成分、灰密度等等因素所带来的误差。

1.监测输电线路盘式绝缘子串中的零值绝缘子的装置

如图2所示，根据绝缘子串低电位端绝缘子的污秽电流基波有效值I₁、绝 缘子串低电位端绝缘子的主电容电流基波有效值I_C1、电网角频率ω、环境温度、 环境相对湿度、变电站中的电流、电压相量及输电线路的参数、K表(或函数)、 绝缘子串参数，计算绝缘子串低电位端绝缘子的电压基波有效值U₁＝I_C1/ωC。进 一步，求得绝缘子污秽电导G＝I₁/U₁。将绝缘子型号、绝缘子串结构及上述已经 获得的在运行中的绝缘子污秽电导G代入K函数,得K值。根据输电线路一端 或两端的变电站中的电流、电压相量及输电线路的参数用均匀传输线计算方法， 计算出绝缘子串所在点的电压U₀(或用输电线路两端变电站的电压，按电压随 绝缘子串离端点线长线性变化近似计算)，即测量线路一端变电站电压有效值、 电流有效值、功率或功率因数(或电流电压瞬时值)，并根据线路单位长度的 电阻r₀，线路单位长度的电感L₀、线路单位长度的电导g₀、线路单位长度的电 容C₀，[或直接用γ＝(Z₀Y₀)^0.5、Z_C＝(Z₀/Y₀)^0.5,Z₀＝r₀+jωL₀,Y₀＝g₀+jωC₀]、变电站 至绝缘子串的线路长度x，用均匀传输线公式计算的绝缘 子串的电压。其中i_b分别为负载端的电压有效值相量和电流有效值相量， x为绝缘子串离负载端的线长。类似地或用线路始端电流电压计算。或者测量 线路两端同一时刻的电流电压的瞬时值，计算其相量值，用公式及线长l，计算出γ、Z_C，再按公式 计算的绝缘子串的电压,其中分别为线路始端电压和 线路始端电流。零值绝缘子临界电压，按U_Sn＝K_n×U₀计算。将绝缘子串低电位端 绝缘子的电压基波有效值实测值与零值绝缘子的临界电压有效值U_Sn比较，若 U_Sn+1>U₁>U_Sn，则有n+1片零值绝缘子(或零爆绝缘子)，提示有无零值绝缘子， 可用n+1直接显示零值绝缘子片数，非常实用方便，但不限于此。

室外装置有悬挂器、运行中的绝缘子串的低电位端绝缘子及其上的集流环、 污秽电流放大器、电容电流放大器、处理器(如单片机等)、温度相对湿度采 集部件、数据发送及指令接收部件，不限于此，可以根据需要添加其它部件， 如保护部件、脉冲电流频次等、电源部件、机箱等等。

悬挂器可以是任何可以承受绝缘子串及线路的绝缘物。如盘式绝缘子。

在绝缘子串低电位端绝缘子(可以是装置自带的的附属绝缘子)的金属帽 与裙边连接处的外围的裙边上，有一圈导电物与裙边接触，但与金属帽不接触 的集流环。集流环的电流由导线引至污秽电流放大器，绝缘子的金属帽上引出 主电容电流由导线引至主电容电流放大器。

污秽电流放大器一端与绝缘子集流环连接，另一端接地；主电容电流放大 器的输入端的一端与绝缘子金属帽连接，另一端接地。放大器可以是直接连接 单片机A/D口的导线或输出接各自的单片机A/D口的任何合适的放大电路。

温度相对湿度采集部件可以是任何能够测量气温及相对湿度的测量装置， 测量点靠近被监测的绝缘子。其输出接单片机的I/O口或A/D口。

单片机定时接收污秽电流放大器、主电容电流放大器输入的信号，并计算 出其基波有效值，接收温度相对湿度采集部件送来的温度、相对湿度，接受上 位机经发送部件转来的上位机指令，控制室外装置各部件运行程序，定时将数 据经发送部件发送到上位机，但不限于此。

任意能够执行发送接收任务的装置均可作为数据发送及指令接收部件。其 发送各采样时刻的绝缘子低电位端绝缘子污秽电流有效值或其基波有效值或瞬 时值、绝缘子低电位端绝缘子主电容电流有效值或其基波有效值或瞬时值、绝 缘子串表面附近的气温相对湿度、采样时刻、以及其他需要的数据。

实施例：

如图4所示，一种盘式绝缘子状态在线远程检测装置，它包括接收站内装置、 安装在监测点的室外装置；接收站内装置通过有线、无线或组合方式与室外装 置相连；室外机包括：悬挂器2、绝缘子串低电位端绝缘子的金属帽3、绝缘 子串低电位端绝缘子上的集流环4和室外装置机箱；其中，绝缘子串低电位端 绝缘子上的集流环与室外装置机箱中污秽电流检测电路相连；绝缘子串低电位 端绝缘子的金属帽与室外装置机箱中主电容电流检测电路连接；室外装置机箱 中还安装有处理器、温度相对湿度检测装置、电源E和发送装置；污秽电流检 测电路、主电容电流检测电路、温度相对湿度检测装置、电源电压测量电路和 发送装置均与处理器相连，污秽电流检测电路、主电容电流检测电路、温度相 对湿度检测装置、发送装置、电源电压测量电路和处理器均与电源E相连；接 收站内装置包括：变电站电压、电流、功率因数检测设备和上位机；上位机通 过有线、无线或组合方式与发送装置相连；变电站电压、电流、功率因数检测 设备与上位机相连，用于检测变电站电压、电流、功率因数。

所述主电容电流检测电路包括：分流器F1、二极管D1‐D4、电阻R1‐R8和 运放IC1；分流器F1的一端、二极管D1的正极和二极管D2的负极均与绝缘子 串低电位端绝缘子上的金属帽相连；分流器F1的另一端接地；二极管D1的负 极接电阻R1的一端，电阻R1另一端分别接二极管D3的正极与电阻R3的一端， 二极管D3的负极与电阻R3的另一端均接地；二极管D2的正极接电阻R2的一 端，电阻R2的另一端分别接二极管D4的负极、电阻R4的一端、电阻R5的一 端，二极管D4的正极和电阻R4的另一端均接地；电阻R5的另一端分别接电 容C1的一端和电阻R6的一端，电容C1的另一端接地；电阻R6的另一端与电 阻R8的一端相连后接运放IC1的反向输入端，运放IC1的正向输入端经电阻 R7后接地；运放IC1的输出端与电阻R8的另一端相连后接处理器的第一A/D 端口；运放IC1的接地端接地；

所述污秽电流检测电路包括：分流器F2、二极管D5‐D8、电阻R9‐R16和 运放IC2；分流器F2的一端、二极管D5的正极和二极管D6的负极均与绝缘子 串低电位端绝缘子上的集流环相连；分流器F2的另一端接地；二极管D5的负 极接电阻R9的一端，电阻R9另一端分别接二极管D7的正极与电阻R11的一 端，二极管D7的负极与电阻R11的另一端均接地；二极管D6的正极接电阻 R10的一端，电阻R10的另一端分别接二极管D8的负极、电阻R12的一端、 电阻R13的一端，二极管D8的正极和电阻R12的另一端均接地；电阻R13的 另一端分别接电容C2的一端及电阻R14的一端，电容C2的另一端接地；电阻 R14的另一端与电阻R16的一端相连后接运放IC2的反向输入端，运放IC2的 正向输入端经电阻R15后接地，运放IC2的输出端与电阻R16的另一端相连后 接处理器的第二A/D端口；运放IC2的接地端接地；运放IC1控制芯片工况的 使能端与运放IC2的使能端相连后接处理器的第五I/O端口；温度相对湿度传 感器的数据端口接处理器的第三I/O端口，温度相对湿度传感器的时钟端口接 处理器的第四I/O端口，温度相对湿度传感器的接地端口接地；处理器的第一 I/O、第二I/O端口与发送装置相连，用于传输指令、数据及主机指令；所述处 理器可以采用微功率处理器，如型号为MSP430XXXXX的产品。所述电源电压 测量电路包括电阻R17、电阻R18和电容C3；其中，所述电阻R17与电阻R18 的公共端接处理器的第三A/D端口；电阻R18的另一端接地，电阻R17与电容 C3的公共端接电源E，电容C3的另一端接地

上位机有接受室外装置的数据、人工指令、参数、分析等功能。根据室外 装置上传的污秽电流及主电容电流。

按G＝(污秽电流基波有效值)/(主电容电流基波有效值×主电容容抗) 计算绝缘子污秽电导G。进一步根据绝缘子标准污秽电导G₀，计算的绝缘子在 运行状态下的相对污秽度H＝G/G₀,或其在某不长时间内的平均值。当H>H_S可以 认为绝缘子需要检修，但不限于此。

按(主电容电流基波有效值×主电容容抗)计算绝缘子绝缘子串低电位端 绝缘子的主电容电压基波有效值，将这个电压与在污秽电导G下的零值绝缘子 临界电压U_Sn比较，若U_Sn+1>U₁>U_Sn，则认为绝缘子串中存在n+1片零值绝缘子。