光傳感器輸變電設(shè)備鹽密在線監(jiān)測系統(tǒng)_secret

1、 光傳感器輸變電設(shè)備鹽密在線監(jiān)測系統(tǒng)輸變電設(shè)備的外絕緣性能對電網(wǎng)運行安全具有重大影響。電力系統(tǒng)中大量使用的絕緣子，其表面污染并受潮將嚴重影響絕緣子的電氣特性，以致絕緣子表面積累的污物受潮時引起絕緣擊穿閃絡(luò)，影響輸變電設(shè)備運行的可靠性，危及電網(wǎng)的運行安全。輸變電設(shè)備污閃事故在全國電網(wǎng)時有發(fā)生，特別是2001年初，東北、華北和河南電網(wǎng)大面積污閃事故給電力生產(chǎn)造成了巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。預(yù)防污閃事故的發(fā)生對電網(wǎng)安全運行具有極其重要的意義。據(jù)有關(guān)專家研究，造成污閃事故的主要原因有三：其一我國的環(huán)境污穢水平發(fā)展快，這與各地工業(yè)結(jié)構(gòu)有關(guān)；其二電氣設(shè)備的絕緣水平達不到當?shù)匚鄯x等級要求；其三電力部門缺乏對

2、設(shè)備污穢檢測的有效技術(shù)手段。通常情況下,為了及時消除事故隱患，運行部門需要定期對絕緣子進行監(jiān)測。國家有關(guān)標準中明確規(guī)定，輸、變電設(shè)備外絕緣污穢等級的劃分應(yīng)綜合考慮污閃特征、運行經(jīng)驗并結(jié)合其表面污穢物的鹽密來確定。因此，鹽密是其中唯一可以定量的參數(shù)。目前，輸、變電設(shè)備外絕緣配置的原則是按部頒GB/T 16434為依據(jù)執(zhí)行，并按經(jīng)審定的污區(qū)分布圖及時調(diào)整。審定污區(qū)分布圖時，繪制和修訂的重要依據(jù)是整理、分析歷年的鹽密測量數(shù)據(jù)，同時，根據(jù)監(jiān)測點中所測量到的鹽密，指導(dǎo)輸電線路的清掃周期。由此可見，鹽密的測量對電力部門的生產(chǎn)及安全，具有極其重要的意義。目前電力部門廣泛采用的等值鹽密法是基于每年清掃的基礎(chǔ)上

3、標定污穢等級的方法。該方法雖然操作簡單, 但仍要堅持人員的專業(yè)化、儀表的可靠性、測試工作的制度化，還需要停電或上桿（塔）工作，所需投入人力、物力巨大，具有很大的局限性；這種方法對于積污速度的影響考慮也不夠全面，不能準確地指導(dǎo)外絕緣爬距比的合理配置，且測量結(jié)果分散性較大, 很難合理確定測量周期。此外，全國高電壓工作網(wǎng)防污閃工作組目前已明確提出以飽和鹽密為基礎(chǔ)修訂污區(qū)分布圖，而使用傳統(tǒng)方法無法獲得設(shè)備的飽和鹽密。鑒于上述原因，武漢高壓研究所與武漢康普常青軟件技術(shù)有限公司開展了使用光傳感器測量鹽密的研究，以期獲得實時、準確的鹽密測量新方法。經(jīng)過河南新鄉(xiāng)及廣州供電公司的實地監(jiān)測效果表明，光傳感器輸變電

4、設(shè)備鹽密在線監(jiān)測系統(tǒng)適宜絕緣子污穢監(jiān)測，實現(xiàn)了運行絕緣子等值鹽密的在線連續(xù)測取，是一種方法科學簡單、準確、實時監(jiān)測的測量手段。所監(jiān)測的飽和鹽密可以為電力系統(tǒng)運行設(shè)備污區(qū)分布圖的繪制及修訂提供可靠的依據(jù)；所監(jiān)測的實時鹽密值，可以使電力部門隨時、方便地了解監(jiān)測點運行設(shè)備的積污情況，從而指導(dǎo)電力部門對輸變電設(shè)備進行清掃，實現(xiàn)了對輸變電設(shè)備防污工作的狀態(tài)檢修，對防止污閃事故發(fā)生具有重大意義。1 光傳感器輸變電設(shè)備鹽密在線監(jiān)測系統(tǒng)1.1 系統(tǒng)簡介光傳感器輸變電設(shè)備鹽密在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)監(jiān)測終端和數(shù)據(jù)監(jiān)測中心兩部分組成，是一種智能化大范圍遠程分布式鹽密實時監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)組網(wǎng)十分方便，并可提供監(jiān)測中心多

5、級管理功能，實現(xiàn)在不同位置同時對監(jiān)測點的監(jiān)測。數(shù)據(jù)采集終端安裝在送電線路桿（塔）或變電站絕緣子附近，完成對現(xiàn)場污穢物（鹽密）、溫度、濕度的實時監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過短信方式，向監(jiān)測中心發(fā)送。數(shù)據(jù)監(jiān)測中心完成對監(jiān)測數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理。1.2 監(jiān)測原理光傳感器測量鹽密是基于介質(zhì)光波導(dǎo)中的光場分布理論和光能損耗機理。置于大氣中的低損耗石英棒是一個以棒為芯、大氣為包層的多模介質(zhì)光波導(dǎo)。在石英棒上無污染時，由光波導(dǎo)中的基模和高次模共同傳輸光的能量，其中絕大部分光能在光波導(dǎo)的芯中傳輸，但有少部分光能將沿芯包界面的包層傳輸，光波傳輸過程中光的損耗很小。當石英玻璃棒上有污染時，由于污染物改變了高次模及基模的傳輸條件

6、；同時，污染粒子對光能的吸收和散射等產(chǎn)生光能損耗；通過檢測光能參數(shù)可計算出傳感器表面鹽分多少。由于傳感器與絕緣子串處于相同環(huán)境，因此，通過計算可得出絕緣子表面的鹽密值（見圖1）。 1.3 系統(tǒng)功能實時鹽密電子地圖。監(jiān)測中心提供實時鹽密電子地圖。電子地圖的繪制遵循國家電力公司國電安運1998223號文關(guān)于修訂電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖的通知中電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖規(guī)定，同時污區(qū)的分級參考了高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣選擇標準。標準號：GB/T 16434-1996。在鹽密電子污區(qū)分布圖中不同電壓等級的高壓線和不同級別污區(qū)的劃分及著色均遵循該標準。實時鹽密電子地圖用來在監(jiān)測中心工作站上實時

7、反映監(jiān)測終端采集到的鹽密和其它相關(guān)數(shù)據(jù)，信息可以實時動態(tài)刷新。運行部門可用來監(jiān)測輸變電設(shè)備動態(tài)變化的實時鹽密情況，為輸變電設(shè)備的清掃、評價外絕緣耐污能力、適時調(diào)爬提供依據(jù)。最大（飽和）鹽密電子地圖。監(jiān)測中心提供最大（飽和）鹽密電子地圖，繪制原則同上。最大（飽和）鹽密電子地圖用來在監(jiān)測中心工作站上反映在數(shù)據(jù)監(jiān)測終端所安裝的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的最大鹽密值，為電力公司提供在污區(qū)分布圖繪制及絕緣配置方面的參考。繪制參考曲線。在監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)分析軟件采用C語言編制，運行在Windows平臺，對光傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，換算出實時鹽密值，最終生產(chǎn)鹽密值、溫度、濕度的參考曲線圖?？梢允闺娏Σ块T隨時、方便、直

8、觀的了解監(jiān)測點輸變電設(shè)備的歷史鹽密變化情況，并可結(jié)合溫度、濕度與時間關(guān)系的信息分析監(jiān)測點輸變電設(shè)備的積污規(guī)律及自清洗率，作出相應(yīng)對策。1.4 監(jiān)測方式光傳感器輸變電設(shè)備鹽密在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)監(jiān)測終端和數(shù)據(jù)監(jiān)測中心兩部分組成。數(shù)據(jù)監(jiān)測終端安裝在送電線路桿（塔）或變電站絕緣子附近，完成對現(xiàn)場污穢物（鹽密）、溫度、濕度的實時監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過GSM無線網(wǎng)絡(luò)以短信方式，向監(jiān)測中心發(fā)送。數(shù)據(jù)監(jiān)測中心完成對監(jiān)測數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理。1.5 特點操作使用簡便。監(jiān)測中心軟件界面友好，操作簡單易學。系統(tǒng)維護容易。系統(tǒng)具有較強的容錯糾錯功能，并具有系統(tǒng)自動恢復(fù)機制，系統(tǒng)還提供了遠程維護功能。管理打印。系統(tǒng)提供了監(jiān)

9、測數(shù)據(jù)、曲線、電子地圖的打印功能防電磁干擾。數(shù)據(jù)監(jiān)測終端采用多層金屬屏蔽方式，充分保證了控制電路和通訊電路的安全可靠工作。設(shè)備防護。數(shù)據(jù)監(jiān)測終端機箱封閉良好，具有防雷、防雨、防塵的功能。外形的設(shè)計有效的避免了高電場環(huán)境下，尖端集電、放電的影響?，F(xiàn)場安裝維護方便。數(shù)據(jù)監(jiān)測終端采用模塊化設(shè)計。上部為傳感器，太陽能板；下部為主機控制箱，便于現(xiàn)場裝拆。充電電源。數(shù)據(jù)監(jiān)測終端采用太陽能電源進行充電，可以確保設(shè)備的正常工作。數(shù)據(jù)監(jiān)測中心。專門為鹽密監(jiān)測而配置的計算機，具有長期穩(wěn)定運行、大型數(shù)據(jù)運算等功能。1.6 應(yīng)用范圍輸變電線路。根據(jù)GB/T16434-1996高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級及

10、外絕緣選擇標準的規(guī)定和國家電力公司國電安運1998223號文關(guān)于修訂電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖的通知中電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖規(guī)定，鹽密測量按預(yù)防性規(guī)程納入絕緣監(jiān)督每年進行。選擇鹽密監(jiān)測點，原則上輸電線路每510 km選擇一個監(jiān)測點，遠離城鎮(zhèn)的農(nóng)田、山丘可酌情選點；污穢嚴重、污染成分復(fù)雜地段和分散性大的宜酌情增加監(jiān)測點。用來科學地指導(dǎo)安排輸電線路的清掃周期。變電站。在變電站四個方向布置數(shù)據(jù)采集終端，監(jiān)測中心可置于變電站控制室或供電公司辦公樓。監(jiān)測中心工作站錄入變電站中不同設(shè)備的外絕緣參數(shù)，根據(jù)監(jiān)測的鹽密值進行實際設(shè)備外絕緣積污（鹽密）的計算。2 結(jié)束語光傳感器絕緣子鹽密測試儀已于2003年始經(jīng)河南新鄉(xiāng)及廣州供電公司四年的現(xiàn)場試驗實驗，積累了大量的現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)。結(jié)果