电力金具图像故障状态评估
发布时间：2021-09-15 11:54
电力金具是输变电工程的关键部件,在温度、风沙等环境因素作用下,因结构缺陷会导致电晕放电,最终影响输变电线路的安全运行。基于电晕试验工作平台,采用图像融合和图像处理技术,对放电光斑进行特征提取和状态评估。研究结果表明:光斑面积与放电量呈线性关系;电力金具放电阶段由电晕阶段,历经小电弧阶段,最终发展到强烈火花放电阶段;当增益为70%,观测距离为10m时,3个阶段的放电光斑面积分别约为1000像素、5000像素和10000像素;根据紫外图像特征,电力金具的状态评估分为无缺陷,一般缺陷,严重缺陷,紧急缺陷4个状态。该研究成果为电力金具安全评估提供技术支撑。
【文章来源】：红外技术. 2020,42(07)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
光斑面积与观测距离关系图Fig.3Relationdiagramofspotareaandobservationdistance
距离近似成幂指数关系。由于实际测量过程中，观测距离会有所变化，所以需要对其进行归一化处理，设定10m观测距离为标准值，经过大量数据统计分析，可得出如下结论：1.6310o10SSd(7)2.4对比试验电力金具放电强度一般通过局部放电测试仪进行评估，即检测到的放电量表征电力金具放电状态。为此，需对放电光斑面积和放电量之间的关系进行研究，参照图2搭建测试环境，电力金具外接取样电阻，通过局部放电测试仪采集放电信号，对比不同电压等级下的放电量和光斑面积，绘制曲线如图4所示。图4光斑面积与放电量的关系曲线Fig.4Relationcurveofspotareaanddischargecapacity通过Matlab仿真计算工具，对光斑面积和放电量的数值进行线性拟合分析，可得：q＝0.297s＋879.4(8)式中：q为放电量；s为光斑面积，拟合度为0.99，所以可以证明光斑面积表征电力金具的放电强度是合理的。3数据分析3.1紫外图像特征参考高压电气设备放电发展过程，主要由3个阶段组成，如图5所示。图5(a)为电晕放电阶段，均匀环的电晕起始电压大约为245kV，此时电晕声并不明显，紫外成像仪仅能检测到部分零星的光斑，而且放电并不稳定。通过均压环表面湿度的增加，放电强度会逐步加强，光斑路径会逐步扩展，但光斑面积序列的波动较校图5(b)为小电弧阶段，当测试电压达到300kV时，均压环表面会交替出现较大光斑和较小光斑，但大光斑持续的时间较短，一般仅持续1～5s左右。随着湿度的增加，大光斑持续时间和发生几率会相应增加，会听到明显的放电声音，在黑暗情况下可以看见细丝状电弧，同时光斑面积序列的波动较大。图
第42卷第7期Vol.42No.72020年7月陆旭等：电力金具图像故障状态评估July2020635(a)电晕放电阶段(b)小电弧阶段(c)强烈火花阶段(a)Coronadischargestage(b)Smallelectricarcstage(c)Strongsparkdischargestage图5均压环电晕放电紫外图像Fig.5UVimageofcoronadischargeforgradingring3.2状态评估统计不同湿度情况下，放电光斑面积随电压等级变化的曲线如图6所示。湿度低一般指均压环湿润，但其下表面未聚成明显的水滴，湿度高一般指均压环内外径表面均有水膜覆盖，同时其下表面可见较大的水滴。图6不同湿度情况下光斑面积变化Fig.6Spotareachangesunderdifferenthumidityconditions在湿度一定的情况下，随着电压增加，光斑面积也相应增加。在电压等级一定的情况下，随着湿度增加，光斑面积也相应增加。经过归一化计算，当增益为70%，观测距离为10m时，电晕放电阶段，放电光斑面积约为1000像素；小电弧阶段，放电光斑面积约为5000像素；强烈火花放电阶段，放电光斑面积约为10000像素。低电压等级下，金具表面仅有微弱的电晕放电时，电离区域较小，属于较安全的状态。随着电压的增加，放电区域逐步扩展，电离区域扩大，发出清晰的放电声，金具处于较危险的状态。待进入强烈火花放电阶段，放电通道增加，放电进入危险区，此时进入高危状态。当增益为70%时，观测距离为10m，统计不同类型的电力金具不同放电阶段的光斑面积，电力金具安全状态分为无缺陷，一般缺陷，严重缺陷，紧急缺陷4个状态，对应的3个界限值汇总见表2。表2电力金具放电强度状态评估Table2Estateevaluationfordischargeintensity
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于放电紫外成像特征的污秽线路盘形绝缘子绝缘状态评估[J]. 王胜辉,牛雷雷,李浩,胡伟涛. 高压电器. 2019(02)
[2]气压和湿度对复合电压下换流阀高压电极起晕电压影响试验[J]. 齐磊,符瑜科,李小萌,李静怡,卞星明,李伟. 高电压技术. 2019(01)
[3]基于稀疏表示的绝缘子紫外图谱闪络状态分类评估方法[J]. 刘云鹏,纪欣欣,裴少通,王胜辉. 高电压技术. 2018(10)
[4]线路金具沙粒磨损模拟试验:试验设置与电晕分析[J]. 赵建平,邓鹤鸣,张伟,曾文君,谢恒,蔡炜. 高电压技术. 2018(09)
[5]直流GIL绝缘子表面附着金属颗粒局部放电发展过程及严重程度评估[J]. 李建波,高文胜,刘卫东. 高压电器. 2018(05)
[6]输变电设备电晕放电紫外图谱量化参数提取[J]. 李炼炼,孟刚,邓慰,庄文兵,高旭,秦澔澔. 高压电器. 2017(12)
[7]紫外成像图谱参数量化提取改进算法的研究[J]. 徐长福,周广洋,胡成博,徐家园,纪欣欣,裴少通. 智慧电力. 2017(11)
[8]基于紫外成像的高海拔分裂导线电晕起始特性研究[J]. 刘云鹏,周广洋,黄世龙,陈少帅,张重远. 电测与仪表. 2017(19)
[9]基于紫外成像的憎水性表面电晕起始放电研究[J]. 邓久艳,张宏杰,李若斓. 绝缘材料. 2016(04)
[10]基于紫外成像法的绝缘子电晕放电影响因素试验研究[J]. 黄荣辉,张宏钊,李勋,安韵竹,伊仁图太. 水电能源科学. 2015(11)
本文编号：3396033
【文章来源】：红外技术. 2020,42(07)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
光斑面积与观测距离关系图Fig.3Relationdiagramofspotareaandobservationdistance
距离近似成幂指数关系。由于实际测量过程中，观测距离会有所变化，所以需要对其进行归一化处理，设定10m观测距离为标准值，经过大量数据统计分析，可得出如下结论：1.6310o10SSd(7)2.4对比试验电力金具放电强度一般通过局部放电测试仪进行评估，即检测到的放电量表征电力金具放电状态。为此，需对放电光斑面积和放电量之间的关系进行研究，参照图2搭建测试环境，电力金具外接取样电阻，通过局部放电测试仪采集放电信号，对比不同电压等级下的放电量和光斑面积，绘制曲线如图4所示。图4光斑面积与放电量的关系曲线Fig.4Relationcurveofspotareaanddischargecapacity通过Matlab仿真计算工具，对光斑面积和放电量的数值进行线性拟合分析，可得：q＝0.297s＋879.4(8)式中：q为放电量；s为光斑面积，拟合度为0.99，所以可以证明光斑面积表征电力金具的放电强度是合理的。3数据分析3.1紫外图像特征参考高压电气设备放电发展过程，主要由3个阶段组成，如图5所示。图5(a)为电晕放电阶段，均匀环的电晕起始电压大约为245kV，此时电晕声并不明显，紫外成像仪仅能检测到部分零星的光斑，而且放电并不稳定。通过均压环表面湿度的增加，放电强度会逐步加强，光斑路径会逐步扩展，但光斑面积序列的波动较校图5(b)为小电弧阶段，当测试电压达到300kV时，均压环表面会交替出现较大光斑和较小光斑，但大光斑持续的时间较短，一般仅持续1～5s左右。随着湿度的增加，大光斑持续时间和发生几率会相应增加，会听到明显的放电声音，在黑暗情况下可以看见细丝状电弧，同时光斑面积序列的波动较大。图
第42卷第7期Vol.42No.72020年7月陆旭等：电力金具图像故障状态评估July2020635(a)电晕放电阶段(b)小电弧阶段(c)强烈火花阶段(a)Coronadischargestage(b)Smallelectricarcstage(c)Strongsparkdischargestage图5均压环电晕放电紫外图像Fig.5UVimageofcoronadischargeforgradingring3.2状态评估统计不同湿度情况下，放电光斑面积随电压等级变化的曲线如图6所示。湿度低一般指均压环湿润，但其下表面未聚成明显的水滴，湿度高一般指均压环内外径表面均有水膜覆盖，同时其下表面可见较大的水滴。图6不同湿度情况下光斑面积变化Fig.6Spotareachangesunderdifferenthumidityconditions在湿度一定的情况下，随着电压增加，光斑面积也相应增加。在电压等级一定的情况下，随着湿度增加，光斑面积也相应增加。经过归一化计算，当增益为70%，观测距离为10m时，电晕放电阶段，放电光斑面积约为1000像素；小电弧阶段，放电光斑面积约为5000像素；强烈火花放电阶段，放电光斑面积约为10000像素。低电压等级下，金具表面仅有微弱的电晕放电时，电离区域较小，属于较安全的状态。随着电压的增加，放电区域逐步扩展，电离区域扩大，发出清晰的放电声，金具处于较危险的状态。待进入强烈火花放电阶段，放电通道增加，放电进入危险区，此时进入高危状态。当增益为70%时，观测距离为10m，统计不同类型的电力金具不同放电阶段的光斑面积，电力金具安全状态分为无缺陷，一般缺陷，严重缺陷，紧急缺陷4个状态，对应的3个界限值汇总见表2。表2电力金具放电强度状态评估Table2Estateevaluationfordischargeintensity
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于放电紫外成像特征的污秽线路盘形绝缘子绝缘状态评估[J]. 王胜辉,牛雷雷,李浩,胡伟涛. 高压电器. 2019(02)
[2]气压和湿度对复合电压下换流阀高压电极起晕电压影响试验[J]. 齐磊,符瑜科,李小萌,李静怡,卞星明,李伟. 高电压技术. 2019(01)
[3]基于稀疏表示的绝缘子紫外图谱闪络状态分类评估方法[J]. 刘云鹏,纪欣欣,裴少通,王胜辉. 高电压技术. 2018(10)
[4]线路金具沙粒磨损模拟试验:试验设置与电晕分析[J]. 赵建平,邓鹤鸣,张伟,曾文君,谢恒,蔡炜. 高电压技术. 2018(09)
[5]直流GIL绝缘子表面附着金属颗粒局部放电发展过程及严重程度评估[J]. 李建波,高文胜,刘卫东. 高压电器. 2018(05)
[6]输变电设备电晕放电紫外图谱量化参数提取[J]. 李炼炼,孟刚,邓慰,庄文兵,高旭,秦澔澔. 高压电器. 2017(12)
[7]紫外成像图谱参数量化提取改进算法的研究[J]. 徐长福,周广洋,胡成博,徐家园,纪欣欣,裴少通. 智慧电力. 2017(11)
[8]基于紫外成像的高海拔分裂导线电晕起始特性研究[J]. 刘云鹏,周广洋,黄世龙,陈少帅,张重远. 电测与仪表. 2017(19)
[9]基于紫外成像的憎水性表面电晕起始放电研究[J]. 邓久艳,张宏杰,李若斓. 绝缘材料. 2016(04)
[10]基于紫外成像法的绝缘子电晕放电影响因素试验研究[J]. 黄荣辉,张宏钊,李勋,安韵竹,伊仁图太. 水电能源科学. 2015(11)
本文编号：3396033
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