一种绝缘子污秽放电的剩余污层电阻计算方法及相关设备

本发明涉及电力设备监测，特别涉及一种绝缘子污秽放电的剩余污层电阻计算方法及相关设备。

背景技术：

1、高压架空输电线路是电力系统的重要组成部分，随着电力系统规模的日益扩大，高压远距输电线路日益增多，高压输电线路故障对电力系统、工农业生产和人们日常生活的影响面也更广。绝缘子是架空输电线路重要的组成部分，是输电线路中不可或缺的外绝缘设备，它起到了机械支撑与电气隔离的作用。输电线路与变电站的绝缘子要求在大气过电压、内部过电压及长期运行电压下均能可靠运行，但绝缘子长期暴露于大气环境中，表面会逐渐沉积工业排放物、盐分、尘土等污秽物，在潮湿天气如雾、露、小雨等情况下，污秽层受潮形成导电膜，泄漏电流增大，可能引发表面电弧并发展为污秽闪络，从而造成大规模停电事故，对电力系统的安全稳定运行构成严重威胁。

2、在污秽闪络的物理过程中，电弧与剩余污层电阻之间存在紧密的耦合关系，局部电弧起弧后，施加在绝缘子两端的电压由电弧压降和剩余污层电阻压降两部分共同承担，二者串联构成电路回路。剩余污层电阻能否准确计算对于预测电弧能否继续发展、最终是否贯穿整个绝缘子表面形成闪络的影响显著。

3、在绝缘子污秽闪络的电路模型中，起弧后电弧与剩余污层电阻串联，为求解临界闪络电压、电流和弧长，关键在于准确计算绝缘子表面剩余污层的电阻值。

4、长期以来，外绝缘设计依赖以氯化钠导电特性为基础的等值附盐密度和不溶物灰密作为污秽程度的评价指标。但是绝缘子现实工作场景的污秽成分复杂多样，大量研究表明，相同等值附盐密度下不同化学成分染污绝缘子的闪络电压差异显著，这说明仅凭等值附盐密度无法准确评估绝缘危险性，污秽的化学成分已成为影响放电特性的关键因素之一。

5、现有技术均无法反映现实复杂可溶成分染污绝缘子放电过程中污层电阻电导率随温度、含水量变化的时空动态演化，将污层视为成分均一、电导率静态不变的单一介质，不区分污秽中不同可溶盐成分的导电特性差异，使得污秽闪络过程计算、模拟与实际情况存在差异。

技术实现思路

1、本发明提供了一种绝缘子污秽放电的剩余污层电阻计算方法及相关设备，其目的是为了准确计算绝缘子污秽放电时其表面剩余污层的电阻值。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种绝缘子污秽放电的剩余污层电阻计算方法，包括：

3、步骤1，获取目标绝缘子的爬电距离、各测量点处的轮廓圆直径；

4、步骤2，通过各测量点处的轮廓圆直径计算爬电距离上各点的电流分布最大宽度，并以爬电距离为横坐标，爬电距离上任一点对应的电流分布最大宽度的一半为纵坐标，将目标绝缘子展开为真型展开平板；

5、步骤3，对真型展开平板的表面污层进行离散化处理，得到多个微段；

6、步骤4，根据爬电距离上任一点对应的电流分布最大宽度的一半确定真型展开平板的几何形状和边界条件仿真得到每个微段的面电流密度分布，并基于面电流密度分布换算得到每个微段的等效导电宽度；

7、步骤5，将每一微段沿纵向按污秽成分分解为多个并联的导电支路，并通过计算每个导电支路的电导率得到每个导电支路的污层电阻值；

8、步骤6，基于每个导电支路的污层电阻值计算每个微段的污层电阻值，并将所有微段的污层电阻值进行累加求和，得到目标绝缘子污秽放电时其上的剩余污层电阻值。

9、进一步来说，步骤1包括：

10、使用软尺或轮廓仪沿标记的泄漏路径逐段贴合目标绝缘子的表面，测量从目标绝缘子的钢脚顶端到铁帽底端的总路径长度，得到目标绝缘子的爬电距离；

11、沿泄漏路径方向，以等间距在目标绝缘子上设置测量点，在每个测量点处，用游标卡尺测量该点垂直于绝缘子中轴线的轮廓圆直径，得到目标绝缘子上各测量点处的轮廓圆直径。

12、进一步来说，基于面电流密度分布换算得到每个微段的等效导电宽度的表达式为：

13、；

14、其中，表示微段的等效导电宽度，表示电流值，为微段对称轴处的面电流密度，a/m

15、进一步来说，计算每个导电支路的电导率的表达式为：

16、；

17、其中，表示导电支路的电导率，表示与污秽盐溶液温度有关的系数，、均表示与污秽盐溶液浓度有关的系数，、、通过将电导率试验值代入电导率计算表达式中进行拟合得到，表示微段的温度，表示基准温度，表示导电支路所对应的盐浓度。

18、进一步来说，通过计算每个导电支路的电导率得到每个导电支路的污层电阻值的表达式为：

19、；

20、其中，表示导电支路的污层电阻值，表示离散化处理后每个微段的长度，表示微段中所含有的污秽种类。

21、进一步来说，基于每个导电支路的污层电阻值计算每个微段的污层电阻值的表达式为：

22、；

23、其中，表示微段的污层电阻值，表示导电支路的数量，。

24、进一步来说，将所有微段的污层电阻值进行累加求和，得到目标绝缘子污秽放电时其上的剩余污层电阻值的表达式为：

25、；

26、其中，表示目标绝缘子污秽放电时其上的剩余污层电阻值，表示微段的数量。

27、本发明还提供了一种绝缘子污秽放电的剩余污层电阻计算装置，应用绝缘子污秽放电的剩余污层电阻计算方法，该计算装置包括：

28、获取模块，用于获取目标绝缘子的爬电距离、各测量点处的轮廓圆直径；

29、展开模块，用于通过各测量点处的轮廓圆直径计算爬电距离上各点的电流分布最大宽度，并以爬电距离为横坐标，爬电距离上任一点对应的电流分布最大宽度的一半为纵坐标，将目标绝缘子展开为真型展开平板；

30、离散化处理模块，用于对真型展开平板的表面污层进行离散化处理，得到多个微段；

31、换算模块，用于根据爬电距离上任一点对应的电流分布最大宽度的一半确定真型展开平板的几何形状和边界条件仿真得到每个微段的面电流密度分布，并基于面电流密度分布换算得到每个微段的等效导电宽度；

32、分解模块，用于将每一微段沿纵向按污秽成分分解为多个并联的导电支路，并通过计算每个导电支路的电导率得到每个导电支路的污层电阻值；

33、计算模块，用于基于每个导电支路的污层电阻值计算每个微段的污层电阻值，并将所有微段的污层电阻值进行累加求和，得到目标绝缘子污秽放电时其上的剩余污层电阻值。

34、本发明还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现绝缘子污秽放电的剩余污层电阻计算方法。

35、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现绝缘子污秽放电的剩余污层电阻计算方法。

36、本发明的上述方案有如下的有益效果：

37、本发明获取目标绝缘子的爬电距离、各测量点处的轮廓圆直径；通过各测量点处的轮廓圆直径计算爬电距离上各点的电流分布最大宽度，并以爬电距离为横坐标，爬电距离上任一点对应的电流分布最大宽度的一半为纵坐标，将目标绝缘子展开为真型展开平板；对真型展开平板的表面污层进行离散化处理，得到多个微段；根据爬电距离上任一点对应的电流分布最大宽度的一半确定真型展开平板的几何形状和边界条件仿真得到每个微段的面电流密度分布，并基于面电流密度分布换算得到每个微段的等效导电宽度；将每一微段沿纵向按污秽成分分解为多个并联的导电支路，并通过计算每个导电支路的电导率得到每个导电支路的污层电阻值；基于每个导电支路的污层电阻值计算每个微段的污层电阻值，并将所有微段的污层电阻值进行累加求和，得到目标绝缘子污秽放电时其上的剩余污层电阻值；与现有技术相比，本发明将绝缘子表面沿泄漏路径离散化为多个串联微段后，每一微段沿纵向按污秽化学成分进一步分解为多个并联导电支路，这一横向离散＋纵向分解的双层架构，使不同污秽成分对宏观电阻的贡献首次得以分离表征，解决了现有技术中相同esdd下不同成分闪络电压各异却无从量化区分的关键问题，以各可溶盐的本征理化参数为输入，结合各微段当前的局部温度，直接构建各并联支路的电导率表达式，从而准确计算出绝缘子剩余污层电阻值。

38、本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。