绝缘子故障检测方法、系统及设备与流程

1.本发明涉及绝缘子检测技术领域，尤其涉及一种绝缘子故障检测方法、系统及设备。


背景技术：

2.绝缘子是架空输电线路中的常用元件,起到支撑和固定电线的作用。绝缘子的故障多发于雷雨天气，具有裂缝、孔隙的瓷绝缘子在雨雾天气下其裂缝、孔隙中逐渐湿润、充水，绝缘强度大大降低，在达到一定程度后就将放电。由于输电线路均架设在野外,长时间暴露在野外,容易受到风、雨、雪、雷暴等恶劣环境的长时间侵蚀破坏,复合绝缘子难免会因老化而出现各种故障,进而导致输电线与输电线之间或输电线和塔台之间发生接触,使得输配电系统供电中断,严重时还会引起大面积的停电事故。
3.现有的方法一般通过在绝缘子上侧布置雨雾喷头对潮湿天气进行模拟，通过控制水流速度模拟雾、小雨、大雨等恶劣天气，来对绝缘子进行模拟实验，来进行故障检测，现有绝缘子故障模拟实验简单，通常使用固定电阻，对完好的绝缘子进行模拟实验，然后采集实验数据，而在实际使用过程中，绝缘子使用时间久之后，会出现有裂缝空隙等状态，例如，已经有缺陷，还没有报废，还能使用，并非是完好无损的状态，采集完好绝缘子的实验检测数据来对有缺陷的绝缘子检测数据来进行分析，会出现一些误差，难以进行有效分析，会导致检修人员出现误判。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提出了一种绝缘子故障检测方法、系统及设备。
5.一种绝缘子故障检测方法，方法包括：
6.构建绝缘子故障检测模型，绝缘子故障检测模型包括多个子模型，每一个子模型包括电流检测点、具有预设故障的绝缘子和以预设方式接地的高压电路系统；
7.设置绝缘子故障检测模型的实验参数，实验参数包括绝缘子表面的水含量；
8.调节实验参数以获取多组实验数据，每一组实验数据包括电流检测点的实验电流值；
9.根据多组实验数据得到实验波形图；
10.获取待测绝缘子所在电路电流检测点的多组检测数据，每一组检测数据包括待测绝缘子所在电路电流检测点的检测电流值；
11.根据多组检测数据得到检测波形图；
12.根据检测波形图和实验波形图判断待测绝缘子是否存在预设故障。
13.可选的，多个子模型具体包括：中性点不接地系统子模型、中性点经消弧线圈接地系统子模型和中性点经消弧线圈加全补偿接地系统子模型。
14.可选的，绝缘子故障检测模型还包括电源、变压器、电压互感器、电流互感器和架空总集，其中，电源、变压器、电流互感器和架空总集串联，电压互感器和具有预设故障的绝
缘子与电源并联，架空总集包括400m架空总集、10km架空总集和20km架空总集。
15.可选的，电流检测点具体包括第一电流检测点、第二电流检测点和第三电流检测点，第一电流检测点位于电压互感器和电流互感器之间，第二电流检测点位于10km架空总集和20km架空总集之间，第三电流检测点位于400m架空总集和具有预设故障的绝缘子之间。
16.可选的，中性点不接地系统子模型还包括不接地电阻，不接地电阻与电源并联。
17.可选的，中性点经消弧线圈接地系统子模型还包括第一消弧线圈，第一消弧线圈与电源并联，消弧线圈接地。
18.可选的，中性点经消弧线圈加全补偿接地系统子模型还包括全补偿电阻和第二消弧线圈，全补偿电阻、第二消弧线圈分别与电源并联，全补偿电阻接地，第二消弧线圈接地。
19.可选的，具有预设故障的绝缘子包括具有裂缝的绝缘子和具有孔隙的绝缘子。
20.一种绝缘子故障检测系统，系统包括：
21.模型构建模块：用于构建绝缘子故障检测模型，绝缘子故障检测模型包括多个子模型，每一个子模型包括电流检测点、具有预设故障的绝缘子
22.和以预设方式接地的高压电路系统；
23.参数设置模块：用于设置绝缘子故障检测模型的实验参数，实验参数包括绝缘子表面的水含量；
24.第一数据获取模块：用于调节实验参数以获取多组实验数据，每一组实验数据包括电流检测点的实验电流值；
25.第一波形图获取模块：用于根据多组实验数据得到实验波形图；
26.第二数据获取模块：用于获取待测绝缘子所在电路电流检测点的多组检测数据，每一组检测数据包括待测绝缘子所在电路电流检测点的检测电流值；
27.第二波形图获取模块：用于根据多组检测数据得到检测波形图；
28.检测模块：用于根据检测波形图和实验波形图判断待测绝缘子是否存在预设故障。
29.一种绝缘子故障检测设备，设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述任一项方法的步骤。
30.上述实施例，通过构建绝缘子故障检测模型，设置绝缘子故障检测模型的实验参数，实验参数包括绝缘子表面的水含量，来模拟自然界中遇到下雨的情况，通过调节实验参数以获取多组实验数据，来模拟自然界中下雨的时候，雨量在绝缘子表面不断积累的情况，根据多组实验数据得到实验波形图，并根据实验波形图确认实际测得的数据所对应的绝缘子是否存在预设的故障，减少检测误差，从而进行有效分析，从而减少检修人员出现误判的情况，大大减少了维修人员的工作量，仅检测电流参数也提升了高压线路检测的安全性，保证了维修人员的安全。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
32.其中：
33.图1为一个实施例提供的绝缘子故障检测方法的流程图；
34.图2为一个实施例提供的中性点不接地系统子模型的部分结构示意图；
35.图3为一个实施例提供的中性点经消弧线圈接地系统子模型的部分结构示意图；
36.图4为一个实施例提供的中性点经消弧线圈加全补偿接地系统子模型的部分结构示意图；
37.图5为一个实施例提供的裂缝的绝缘子的示意图；
38.图6为一个实施例提供的具有孔隙的绝缘子的示意图；
39.图7为一个实施例提供的绝缘子检测系统内部结构示意图；
40.图8为一个实施例提供的绝缘子检测设备内部结构示意图；
41.图9为一个实施例提供的电流检测波示意图。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.请参照图1，其为本实施例中绝缘子故障检测方法的流程图。绝缘子故障检测方法的流程图具体包括下面步骤。
44.步骤s101，构建绝缘子故障检测模型，绝缘子故障检测模型包括多个子模型，每一个子模型包括电流检测点、具有预设故障的绝缘子和以预设方式接地的高压电路系统。具体地，请参照图2、3和4多个子模型具体包括，中性点不接地系统子模型10、中性点经消弧线圈接地系统子模型11和中性点经消弧线圈加全补偿接地系统子模型12。
45.在本实施例中，具有预设故障的绝缘子170包括具有裂缝的绝缘子171和具有孔隙的绝缘子172。请参照图5和6，具有裂缝的绝缘171上有一个裂缝1711，具有孔隙的绝缘子172上有一个贯穿整个绝缘子的孔隙1721。本实施例中提到的具有裂缝的绝缘171和具有孔隙的绝缘子172仅作为示例不做为限定，在实际的绝缘子使用过程中，会产生各种各样的裂缝和孔隙，具体的故障根据实际情况确定。
46.请再次参照图2、3和4，绝缘子故障检测模型还包括电源110、变压器120、电压互感器130、电流互感器140和架空总集150，其中，电源110、变压器120、电流互感器140和架空总集串联150，电压互感器130和具有预设故障的绝缘子170与电源110并联，架空总集150包括400m架空总集154、10km架空总集153和20km架空总集152。
47.进一步地，电流检测点具体包括第一电流检测点201、第二电流检测点202和第三电流检测点203，第一电流检测201点位于电压互感器130和电流互感器140之间，第二电流检测点202位于10km架空总集153和20km架空总集152之间，第三电流检测点203位于400m架空总集154和具有预设故障的绝缘子170之间。具有预设故障的绝缘子170与接地电阻160连接。
48.其中，电压互感器(potential transformer，pt，或者voltage transformer，vt)
和变压器类似，是用来变换电压的仪器。但变压器变换电压的目的是方便输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。
49.其中，电流互感器(current transformer，ct)电流互感器是依据电磁感应原理。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。
50.其中，架空总集是高压输电线路的总集。
51.进一步地，中性点不接地系统子模型10还包括1km电缆155、0～200kw可调负荷156，0～200kw可调负荷156用于模拟实际应用中高压输电线路一端的用户用电情况。
52.中性点不接地系统子模型10还包括不接地电阻301，不接地电阻301与电源110并联。具体地，当中性点不接地系统子模型10发生单相接地时，各相间的电压大小和相位保持不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，因此，在短时间内可以继续运行。但是，为了防止故障扩大，造成相间短路；或者单相弧光接地时,使系统产生谐振而引起过电压，导致系统瘫痪，规定带故障点运行时间不得超过2h，这样较长时间带故障点运行给生产和调度造成很大的压力。我国大部分6一10kv和部分35kv高压电网采用中性点不接地运行方式。
53.中性点经消弧线圈接地系统子模型11还包括第一消弧线圈302，第一消弧线圈302与电源110并联，消弧线圈302接地。
54.进一步地，中性点经消弧线圈接地系统子模型11还包括两个10km架空总集的集合151、1km电缆155、0～200kw可调负荷156。0～200kw可调负荷156用于模拟实际应用中高压输电线路一端的用户用电情况。随着配电网规模变化，不接地系统出现故障电流变大且存在电弧很难自熄的问题，由此出现了经消弧线圈系统(也叫谐振接地系统)，即在中性点处连接一个电感线圈，利用电感线圈产生的电流来补偿线路过大的电容电流，接地电流变小，电弧更好熄灭。
55.中性点经消弧线圈加全补偿接地系统子模型12还包括全补偿电阻304和第二消弧线圈303，全补偿电阻304、第二消弧线圈303分别与电源110并联，全补偿电阻304接地，第二消弧线圈303接地。
56.进一步地，中性点经消弧线圈接地系统子模型12还包括两个10km架空总集的集合151、1km电缆155、0～200kw可调负荷156。0～200kw可调负荷156用于模拟实际应用中高压输电线路一端的用户用电情况。随着电力系统的发展，配电网采用的电缆线路越来越多，电缆线路的增加导致系统电容电流急剧增加，在中性点不接地的运行方式下电容电流的不断增加对设备绝缘的安全和保护设备的配备带来了严重影响。因此我国在1997年颁布的dl/t620-1997标准规定当系统电容电流超过10a时，中性点需经消弧线圈接地线电压保持不变，允许继续运行2h，对提高供电可靠性、电气设备和线路的绝缘水平、减轻对通信系统的干扰等方面具有很好的保护作用，但其单相接地故障线路的选择也是困扰电力工作者的一个难题。正确选择中性点接地方式对确保配电网的安全运行十分必要。
57.步骤s102，设置绝缘子故障检测模型的实验参数，实验参数包括绝缘子表面的水含量。具体地，绝缘子表面的水含量是模拟自然界中的雾、小雨、大雨等恶劣天气。现有的技术中一般通过在绝缘子上侧布置雨雾喷头对潮湿天气进行模拟，通过控制水流速度模拟来对绝缘子进行模拟实验，来进行故障检测，在本实施例中通过调整绝缘子表面的水含量的多少，来对应雾、小雨、大雨。利用更为具体的数据来表示水含量对具有一定裂缝的绝缘子的影响。例如，当
58.上述实施例，通过改变实验参数来模拟不同的天气情况，利用准确的数据描述出不同的天气情况，从而获取不同天气对具有预设故障的绝缘子，例如带有裂缝的绝缘子或者具有孔隙当额绝缘子的影响。
59.步骤s103，调节实验参数以获取多组实验数据，每一组实验数据包括电流检测点的实验电流值。在本实施例中，设置了多个检测点，请再次参照图2、3和4，绝缘子检测模型中设置第一电流检测点201、第二电流检测点202和第三电流检测点203，分别检测这三个点的电流数据。
60.在一些可行的实施例中，也可以通过分别检测第一电流检测点201、第二电流检测点202和第三电流检测点203这3个检测点的电压值。
61.在一些可行的实施例中，在得到第一电流检测点201、第二电流检测点202和第三电流检测点203的电压值和电流值后，共同作为实验数据。具体情况可以根据实际的需求选择作为实验数据的测量值类型。
62.步骤s104，根据多组实验数据得到实验波形图。具体的，根据第一电流检测点201、第二电流检测点202和第三电流检测点203的实验数据构成的波形图。
63.请参照图9，从整体波形来看，故障可分为三个阶段:泄漏电流阶段、间歇放电阶段、稳定电弧阶段，泄漏电流阶段。具有预设故障的绝缘子表面的水含量不断增加，具有预设故障的绝缘子表面出现持续泄漏电流，类似污闪的沿面泄漏电流，泄漏电流阶段持续时间较长，有几十个周期，电流峰值0.04a～0.08a，电压信号无明显变化。本实施例中提到的数值仅为示例不做限定。
64.随着水含量的积累，在波形某处有出现首次击穿，进入间歇放电阶段。观察示波器，此时电压出现跌落情况，电流波形出现峰值为变为负、持续一段时间的凸起。经过一段时间，例如，8s，电流波形有峰值为原电流峰值的1.13倍，随后电压波形出现跌落的情况。此后经过35个周期，出现四次击穿，每次击穿的持续时间增长，能达到4ms，对应的电压波形跌落明显，出现平台期。
65.当具有预设故障绝缘子表面的水含量，越来越多水渗入绝缘子裂缝中间，裂缝处形成持续性电弧，进入泄漏电流阶段。在本实施例中，前三个周期为起弧不稳定的暂态阶段，电压燃弧尖峰达到峰值，随后电压跌落，进入平台期，随后出现熄弧尖峰，电流波形在峰值过后有一个快速降落，形状类似三角波，尖峰比上一阶段稍显缓和。两个周期以后，电弧趋于稳定，电流峰值稳定在4.5a左右，波形呈现半圆状，半个周期内电弧持续时间明显增长，从3300微秒变化至8000微秒；电压波形峰值降低，平台期与电弧持续时间变化趋势一致，也明显增长。所以在本实施例中，电流的变化情况更能表现绝缘子出现裂缝或者孔隙的时候遇到下雨天气的情况。
66.在一些可行的实施例中，在得到第一电流检测点201、第二电流检测点202和第三
电流检测点203的实验数据后，将数据整理为数据组作为实验获取到的最终结果。
67.步骤s105，获取待测绝缘子所在电路电流检测点的多组检测数据，每一组检测数据包括待测绝缘子所在电路电流检测点的检测电流值。具体的，获取第一电流检测点201、第二电流检测点202和第三电流检测点203的电流值。
68.步骤s106，根据多组检测数据得到检测波形图。具体地，根据第一电流检测点201、第二电流检测点202和第三电流检测点203的电流值得到检测波形图。
69.步骤s107，根据检测波形图和实验波形图判断待测绝缘子是否存在预设故障。
70.本发明提供一种绝缘子故障检测系统800，绝缘子故障检测系统800包括：模型构建模块810、参数设置模块820、第一数据获取模块830、第一波形图获取模块840、第二数据获取模块850和第二波形图获取模块860。请参看图7，其为一个实施例提供的绝缘子检测系统内部结构示意图。
71.其中，模型构建模块810用于构建绝缘子故障检测模型，绝缘子故障检测模型包括多个子模型，每一个子模型包括电流检测点、具有预设故障的绝缘子和以预设方式接地的高压电路系统。参数设置模块820用于设置绝缘子故障检测模型的实验参数，实验参数包括绝缘子表面的水含量。第一数据获取模块830用于调节实验参数以获取多组实验数据，每一组实验数据包括电流检测点的实验电流值。第一波形图获取模块840用于根据多组实验数据得到实验波形图。第二数据获取模块850用于获取待测绝缘子所在电路电流检测点的多组检测数据，每一组检测数据包括待测绝缘子所在电路电流检测点的检测电流值。第二波形图获取模块860用于根据多组检测数据得到检测波形图。检测模块：用于根据检测波形图和实验波形图判断待测绝缘子是否存在预设故障。
72.请参看图8，其为一个实施例提供的绝缘子检测设备900内部结构示意图。绝缘子故障检测设备900包括存储器910和处理器920，存储器910存储有计算机程序，计算机程序被处理器920执行时，使得处理器920执行上述的任一项方法的步骤。
73.其中，存储器910至少包括一种类型的计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器910在一些实施例中可以是绝缘子故障检测设备900的内部存储单元，例如绝缘子故障检测设备900的硬盘。存储器910在另一些实施例中也可以是绝缘子故障检测设备900的外部存储设备，例如绝缘子故障检测设备900上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字卡(secure digital，sd)，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器910还可以既包括绝缘子故障检测设备900的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器910不仅可以用于存储安装于绝缘子故障检测设备900的应用软件及各类数据，例如绝缘子故障检测方法的计算机程序等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据，例如绝缘子故障检测方法执行产生的数据等。处理器920在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器910中存储的计算机程序或处理数据。具体地，处理器920执行绝缘子故障检测方法的计算机程序以控制绝缘子故障检测设备900实现绝缘子故障检测方法。
74.进一步地，绝缘子故障检测设备900还可以包括系统总线930可以是外设部件互连标准总线(peripheral component interconnect，简称pci)或扩展工业标准结构总线
(extended industry standard architecture，简称eisa)等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
75.在另一些可行的实施例中，绝缘子故障检测设备900还可以包括显示组件(图未示)。显示组件可以是led(light emitting diode，发光二极管)显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light-emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示组件也可以适当的称为显示装置或显示单元，用于显示在绝缘子故障检测设备900中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
76.在另一些可行的实施例中，绝缘子故障检测设备900还可以包括通信组件(图未示)，通信组件可选的可以包括有线通信组件和/或无线通信组件(如wi-fi通信组件、蓝牙通信组件等)，通常用于在绝缘子故障检测设备900与其他设备之间建立通信连接，例如，绝缘子故障检测设备900与波形显示设备之间的通信连接。
77.图8仅示出了具有组件910-940以及实现绝缘子故障检测的计算机程序的绝缘子故障检测设备900，本领域技术人员可以理解的是，图8示出的结构并不构成对绝缘子故障检测设备900的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。由于绝缘子故障检测设备900采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。
78.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
79.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。