基于模糊神经网络的绝缘子污秽状态预测研究
发布时间：2020-07-29 20:07
【摘要】：接触网为高速铁路传输电能,绝缘子是其重要组成部分。随着我国经济建设的发展,高速铁路受到的来自运行环境的影响更趋复杂,这对绝缘子的绝缘性能提出了更高的要求。研究表明,绝缘子表面积累的污染物在一定外界条件的作用下会引发污闪事故,影响铁路系统的正常供电和运行。因此,及时预知运行绝缘子的污秽状态、保证工作人员在安全时间内采取应对措施,对避免潜在闪络事故的发生十分重要。本文在检索大量国内外参考文献、总结前人结论和成果的基础上,基于实验室的试验数据对绝缘子泄漏电流的变化规律进行详细分析,提出利用模糊神经网络对接触网绝缘子进行污秽状态检测,拟提高绝缘子状态检测的预警能力。首先,为探索污秽绝缘子泄漏电流与其表面污秽度之间的联系及具体的函数关系。本文以FQBSG-25/12-970P型腕臂用棒式复合绝缘子为研究对象,通过试验获取不同污秽程度和湿度条件下的泄漏电流数据;根据数据呈现出的变化趋势,提取表征泄漏电流的特征量,筛选出3个有效特征量:泄漏电流有效值Ie、泄漏电流最大值Im及泄漏电流标准差?,分别得到它们与绝缘子表面污秽量的关系。随后,利用特征量及环境湿度作为输入变量,搭建预测绝缘子污秽度的BP神经网络模型。BP神经网络能够通过自学习确定权值和阈值,预测结果客观准确,将预测结果与试验结果进行对比。结果表明:三个特征量能为绝缘子污秽度的预测提供有效信息。最后,根据绝缘子在线监测系统智能化的要求,提出了基于模糊神经网络的绝缘子污秽状态预测方法。综合考虑BP神经网络预测出的绝缘子污秽度及各个运行环境参量等多方面的影响因子,搭建评判绝缘子污秽状态的网络模型,对运行绝缘子的污秽状态进行综合评定。结果表明:利用模糊神经网络预判污秽状态的方法是有效的,利用该方法可以得到绝缘子在不同运行环境和地理环境下的污秽状态。根据预测结果向接触网维护人员给以警示,使其能够准确掌握绝缘子的实时污秽状态,为工程人员清洁染污绝缘子工作提供参考。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM216;U226.8
【图文】：
案包括三部分：①高速铁路网。在原规划“四纵四横”主骨架基础上，增加客流支撑标准适宜、发展需要的高速铁路，同时充分利用既有铁路，形成以“八纵八横”主通为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网。②普速铁路网。重点围绕扩中西部路网覆盖，完善东部网络布局，提升既有路网质量，推进周边互联互通。③综交通枢纽。枢纽是铁路网的重要节点，为更好发挥铁路网整体效能，配套点、线能力本次规划修编按照“客内货外”的原则，进一步优化铁路客、货运枢纽布局，形成系配套、一体便捷、城站融合的现代化综合交通枢纽，实现客运换乘“零距离”、物流接“无缝化”、运输服务“一体化”[2,3]。接触网作为牵引网的供电装置，为铁路系统实现电能传输，其可靠、稳定运行对车的安全运输影响重大。绝缘子是接触网结构中必不可少的组成成分，除了承受正常运行电压外，绝缘子还应承受暂态的操作过电压、雷电过电压等的电力冲击；此外，长期运行过程中，绝缘子因暴露在空气中，极易受到来自环境、工业污秽（如鸟粪、尘、酸雨、盐碱等，如图 1.1、图 1.2 所示）污染以及自然灾害（如大雪、大风、雷击雾霾等）影响，使其电气性能、机械性能均有所下降，严重时将会造成绝缘子破损、络、击穿等事故发生，直接影响铁路系统的可靠供电及列车的稳定运行[4]。
案包括三部分：①高速铁路网。在原规划“四纵四横”主骨架基础上，增加客流支撑标准适宜、发展需要的高速铁路，同时充分利用既有铁路，形成以“八纵八横”主通为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网。②普速铁路网。重点围绕扩中西部路网覆盖，完善东部网络布局，提升既有路网质量，推进周边互联互通。③综交通枢纽。枢纽是铁路网的重要节点，为更好发挥铁路网整体效能，配套点、线能力本次规划修编按照“客内货外”的原则，进一步优化铁路客、货运枢纽布局，形成系配套、一体便捷、城站融合的现代化综合交通枢纽，实现客运换乘“零距离”、物流接“无缝化”、运输服务“一体化”[2,3]。接触网作为牵引网的供电装置，为铁路系统实现电能传输，其可靠、稳定运行对车的安全运输影响重大。绝缘子是接触网结构中必不可少的组成成分，除了承受正常运行电压外，绝缘子还应承受暂态的操作过电压、雷电过电压等的电力冲击；此外，长期运行过程中，绝缘子因暴露在空气中，极易受到来自环境、工业污秽（如鸟粪、尘、酸雨、盐碱等，如图 1.1、图 1.2 所示）污染以及自然灾害（如大雪、大风、雷击雾霾等）影响，使其电气性能、机械性能均有所下降，严重时将会造成绝缘子破损、络、击穿等事故发生，直接影响铁路系统的可靠供电及列车的稳定运行[4]。
尤其是污闪事故和雷击事故。虽然污闪事故的发生次数比于雷击事故相对较少，但污闪事故造成的损失却是雷击事故的 10 倍[5]。2017 年 11 月 26 日 8 时，张掖西站-临泽南站区间上行线由于污秽物短接正馈线，引起丹霞牵引变电所 213#、214#断路器跳闸2015 年 4 月 1 日，盐湖站牵引所 211#、212#馈线因接触网绝缘子污闪发生故障跳闸，影响停车 2 个小时，经绝缘子擦拭后恢复供电；2015 年 3 月 27 日 5 时，盐乌区间 F 线瓷绝缘子污闪放电，烧损金属底座形成电弧烧斑，F 线产生过电压；2015 年 1 月 16 日乌鲁木齐供电段动车所开闭所的脏污绝缘子上有雪附着，化雪时造成 211#供电线 T06支柱上绝缘子闪络，导致 211#馈线速断跳闸；2014 年 3 月 2~5 日，盐湖站-柴窝堡站区间上、下行两个供电臂的绝缘子严重污染，绝缘子闪络放电致使正馈线退出运行，腕臂绝缘子和保护线多处烧损，故障发生时该地区天气均为小风伴有雾、雪，空气湿度较高接触网绝缘部件上附着大量尘土及雪霜，因此造成了绝缘污闪跳闸；2008 年 3 月 5 日金昌车站地处重污染区域，冶金、化工企业长期排出大量粉尘使得绝缘子染污程度严重污秽层受潮后发生大面积闪络，造成金昌变电所 211#、212#馈线（金昌至青山堡上、下行供电臂）相继跳闸，接触网中断供电 103 分钟，影响客车 5 列，货车 18 列正常运行接触网绝缘子污闪与点击痕迹如图 1.3、图 1.4 所示。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM216;U226.8
【图文】：
案包括三部分：①高速铁路网。在原规划“四纵四横”主骨架基础上，增加客流支撑标准适宜、发展需要的高速铁路，同时充分利用既有铁路，形成以“八纵八横”主通为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网。②普速铁路网。重点围绕扩中西部路网覆盖，完善东部网络布局，提升既有路网质量，推进周边互联互通。③综交通枢纽。枢纽是铁路网的重要节点，为更好发挥铁路网整体效能，配套点、线能力本次规划修编按照“客内货外”的原则，进一步优化铁路客、货运枢纽布局，形成系配套、一体便捷、城站融合的现代化综合交通枢纽，实现客运换乘“零距离”、物流接“无缝化”、运输服务“一体化”[2,3]。接触网作为牵引网的供电装置，为铁路系统实现电能传输，其可靠、稳定运行对车的安全运输影响重大。绝缘子是接触网结构中必不可少的组成成分，除了承受正常运行电压外，绝缘子还应承受暂态的操作过电压、雷电过电压等的电力冲击；此外，长期运行过程中，绝缘子因暴露在空气中，极易受到来自环境、工业污秽（如鸟粪、尘、酸雨、盐碱等，如图 1.1、图 1.2 所示）污染以及自然灾害（如大雪、大风、雷击雾霾等）影响，使其电气性能、机械性能均有所下降，严重时将会造成绝缘子破损、络、击穿等事故发生，直接影响铁路系统的可靠供电及列车的稳定运行[4]。
案包括三部分：①高速铁路网。在原规划“四纵四横”主骨架基础上，增加客流支撑标准适宜、发展需要的高速铁路，同时充分利用既有铁路，形成以“八纵八横”主通为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网。②普速铁路网。重点围绕扩中西部路网覆盖，完善东部网络布局，提升既有路网质量，推进周边互联互通。③综交通枢纽。枢纽是铁路网的重要节点，为更好发挥铁路网整体效能，配套点、线能力本次规划修编按照“客内货外”的原则，进一步优化铁路客、货运枢纽布局，形成系配套、一体便捷、城站融合的现代化综合交通枢纽，实现客运换乘“零距离”、物流接“无缝化”、运输服务“一体化”[2,3]。接触网作为牵引网的供电装置，为铁路系统实现电能传输，其可靠、稳定运行对车的安全运输影响重大。绝缘子是接触网结构中必不可少的组成成分，除了承受正常运行电压外，绝缘子还应承受暂态的操作过电压、雷电过电压等的电力冲击；此外，长期运行过程中，绝缘子因暴露在空气中，极易受到来自环境、工业污秽（如鸟粪、尘、酸雨、盐碱等，如图 1.1、图 1.2 所示）污染以及自然灾害（如大雪、大风、雷击雾霾等）影响，使其电气性能、机械性能均有所下降，严重时将会造成绝缘子破损、络、击穿等事故发生，直接影响铁路系统的可靠供电及列车的稳定运行[4]。
尤其是污闪事故和雷击事故。虽然污闪事故的发生次数比于雷击事故相对较少，但污闪事故造成的损失却是雷击事故的 10 倍[5]。2017 年 11 月 26 日 8 时，张掖西站-临泽南站区间上行线由于污秽物短接正馈线，引起丹霞牵引变电所 213#、214#断路器跳闸2015 年 4 月 1 日，盐湖站牵引所 211#、212#馈线因接触网绝缘子污闪发生故障跳闸，影响停车 2 个小时，经绝缘子擦拭后恢复供电；2015 年 3 月 27 日 5 时，盐乌区间 F 线瓷绝缘子污闪放电，烧损金属底座形成电弧烧斑，F 线产生过电压；2015 年 1 月 16 日乌鲁木齐供电段动车所开闭所的脏污绝缘子上有雪附着，化雪时造成 211#供电线 T06支柱上绝缘子闪络，导致 211#馈线速断跳闸；2014 年 3 月 2~5 日，盐湖站-柴窝堡站区间上、下行两个供电臂的绝缘子严重污染，绝缘子闪络放电致使正馈线退出运行，腕臂绝缘子和保护线多处烧损，故障发生时该地区天气均为小风伴有雾、雪，空气湿度较高接触网绝缘部件上附着大量尘土及雪霜，因此造成了绝缘污闪跳闸；2008 年 3 月 5 日金昌车站地处重污染区域，冶金、化工企业长期排出大量粉尘使得绝缘子染污程度严重污秽层受潮后发生大面积闪络，造成金昌变电所 211#、212#馈线（金昌至青山堡上、下行供电臂）相继跳闸，接触网中断供电 103 分钟，影响客车 5 列，货车 18 列正常运行接触网绝缘子污闪与点击痕迹如图 1.3、图 1.4 所示。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 石岩;蒋兴良;黄欢;;污秽瓷绝缘子泄漏电流的估算方法[J];高电压技术;2009年06期
2 唐桂文;江恒彪;左建章;;基于小波阈值去噪理论的监测数据处理方法[J];测绘科学;2009年01期
3 徐建源;滕云;林莘;齐伟夫;;基于双重人工神经网络的XP-70绝缘子串污闪概率模型的建立[J];电工技术学报;2008年12期
4 舒服华;张望祥;;最小二乘支持向量机预测绝缘子等值附盐密度[J];高压电器;2008年05期
5 李t熝
本文编号：2774438
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2774438.html
