浅析输电线路绝缘子泄漏电流在线监测系统应用

高琦 鹿洋

摘要：本文对不同环境的泄漏电流进行了在线监测及分析，以不同环境条件下的绝缘子在线监测泄漏电流数据为依据，分析运行绝缘子的污秽水平，通过系统模块将现场采集的数据发送到数据监测中心，预测绝缘子污闪信息。通过进行数理统计和原理分析，为电力部门实现自动、连续的在线监测，实时掌握输电设备外绝缘水平提供一种行之有效的技术手段。

关键词：输电线路;绝缘子;泄漏;电流;在线监测

输电线路包含着电缆线路与架空式输电线路两种。在架空式输电线路当中，绝缘子占据重要位置，是输电线路当中最为重要的电气类绝缘件，对于架空式输电线路实际的运行效率可产生重要影响。但是，在输电线路实际运行期间，其内部绝缘子通常会出现电流泄露问题，以至于影响到输电线路正常地运行。为确保输电线路可维持着正常地运行状态，需广大专业性地电力技术员提高对该问题的重视程度，并科学地运用在线监测该系统，对输电线路实际运行期间绝缘子电流泄漏，予以有效性地监测，以能够切实地降低该故障问题发生几率，尽可能地保障输电线路持续稳定地运行。

1.输电线路绝缘子泄漏电流在线监测系统构成

输电在线监测系统前端，主要由数据采集单元（各类传感器）和数据处理单元（监测主机）两部分组成，主要进行数据采集、处理和转发。处理后的监测信息最后通过2G/3G无线通信网络传输到监测中心，监测中心具有接收和处理数据的功能，监测中心的在线监测管理平台在收到监测信息后，进行数据分析整理，判断出线路设备及通道情况。数据采集单元安装在导地线或绝缘子串等设备上，可对输电线路设备和输电线路通道环境进行监测。监测主机安装在杆塔上，数据采集单元进行数据测量、采集，将监测结果通过无线通信网络进行传输，监测主机采用低功耗的微处理器进行数据处理和转发。监测主机一般由太阳能板进行供电，一些区域根据需要可加装风力发电机，进行全天候作业，实时采集输电线路导地线、绝缘子、杆塔等运行过程中的信息。监测管理平台，是实现信息接收和处理的计算机或服务器，运行人员通过操作管理平台的软件系统，对现场传送过来的数据信息进行分析、诊断，判断出输电线路当前的运行状况，及时给出线路状态信息，发现运行障碍时及早采取适当的处理措施，避免出现线路运行事故。

2.系统运行原理分析

2.1系统监测机理

从绝缘子的污闪机理可以看出，局部电弧放电并最终发展成为闪络，在这一过程中，泄漏电流和电弧脉冲是造成污闪的直接原因。泄漏电流在不同环境（温湿度、污秽度不同）影响下，幅值不同。如绝缘子未闪络时，存在高频脉冲信号。绝缘子临近闪络时，出现个别幅值较大的脉冲。绝缘子闪络时，出现大量脉冲且幅值较大。因此，可以对绝缘子泄漏电流的各种参量，以及超过某一幅值的脉冲数进行监测和记录，以此判断绝缘子污秽状况。泄漏电流在线监测系统通过传感器对绝缘子进行实时的数据测量，然后利用无线网络送至监测中心，最后对绝缘子的泄漏电流值和放电脉冲进行数据分析，判定污秽状态。通过使用绝缘子污秽在线监测系统，可及时准确的判断出绝缘表面的污秽状况，同时对积污严重、临闪设备进行预警。

2.2在线监测系统结构

泄漏电流在线监测系统由两部分组成，分别是数据采集终端（包括太阳能供电系统、数据采集和通信系统等）以及后端数据分析处理系统。采集前端进行监测数据采集，其供电电源为太阳能板和蓄电池联合供电（太阳能板不能在夜间工作），有些地区还可根据实际情况采用风力发电机，进行全天候作业。通过预先设定的程序，不间断地对周围的各种数据，如温湿度、风向等进行收集分析，同时对周围环境进行实时监测，对所收集数据进行处理，并通过无线传输方式，及时传输至后台进行数据分析。后端监测中心用于整理分析所收集的数据，工作人员根据分析结果采取有针对性地的防范措施。泄漏电流监测系统工作原理：通过传感器测量被测绝缘子的泄漏电流及其他环境信息，传感器输出的信号送入监测主机进行数据处理，经滤波、放大，去除干扰，并进行A/D转换后，通过无线通信网络将监测信息发往监测中心，对数据进行分析。各部分具体功能介绍如下：

2.2.1泄漏电流的信息采集

泄漏电流在线监测装置利用传感器测量泄漏电流以及运行环境参数。为了采集绝缘表面的泄漏电流，泄漏电流传感器安装在绝缘子串上离杆塔最近的绝缘子表面。传感器安装时需涂导电胶，根据泄漏电流沿面形成的特点，传感器将采集绝缘表面泄漏电流，截取的电流信号由双层屏蔽绞线引出，与泄漏电流采集装置相连。泄漏电流采集装置需具有过电压保护，保护硬件电路。

2.2.2泄漏电流监测主机

泄漏电流监测主机安装在靠近绝缘子串的位置，通过传感器获取泄漏电流，对泄漏电流信号进行处理及A/D转换后，通过无线传输方式，传输数据至监测中心。電流不能直接测量，需将电流转换为电压，电流电压转换后的信号，需要进一步进行转换成数字信号处理器能够处理和运算的通讯信号。由于泄漏电流采样后，得到的工频电压信号和高频脉冲电压信号，幅值和频率不同，因此分别设计两种滤波器将两类信号分离，使工频电压信号能等幅值通过低通滤波器，而高频脉冲电压信号相应地等幅值通过高通滤波器，同时抑制外部干扰信号。由于绝缘子泄漏电流变化较大，因此对信号进行滤波处理后，需再经过二次放大电路对输入信号进行放大调整，调整输入信号的幅值，使输入信号的幅值位于A/D转换器允许范围内，以取得较好的采样精度。

2.2.3系统电源

使用蓄电池和太阳能板组成的供电系统，有日照的情况下，控制电路控制蓄电池充放电;在没有日照的情况下，电能由蓄电池提供。系统电源，可提供+12V的电源电压，供在线监测装置连续12天的正常工作。

2.2.4时钟芯片

监测系统的基准时钟，用于表征获取监测数据的时间，绘制泄漏电流各时间点泄漏电流值曲线图，观察泄漏电流变化趋势，提供绝缘子运行状态评定参考。

2.2.5无线通信网络

将泄漏电流参量、环境参数等数据，发送到监测中心。

2.2.6监测中心

绝缘子表面发生局部电弧放电时产生泄漏电流脉冲群，泄漏电流脉冲群的出现时间间隔与绝缘子表面污秽度间存在一定的关联，绝缘子表面的污秽越严重，脉冲群出现的时间间隔越短。监测系统软件以泄漏电流各状态参量作为输入，利用模糊理论等智能算法，判断绝缘子运行状态。系统软件根据绝缘子表面泄漏电流的幅值大小及波形特点，实时判断绝缘子的运行状况和污秽情况，并给出报警信息。软件数据库集中管理数据，有助于电网的统计规划、统一调度以及统一指挥。

2.3监测分机软件设计

在现场使用中，为延长监测终端供电系统的工作时间，系统在不工作时处于休眠状态，关断无线网络模块以及外围放大电路等，自动定时启动，进行数据采集分析和无线传输等工作，这样能有效提高系统的运行效率。同时，软件采用模块化设计，独立性好，设定看门狗子程序杜绝系统死机。

3.数据分析

该在线式监测系统实际运行期间，每间隔1min便会性一条反馈数据信息，并实时化地记录该时间区间内所监测到绝缘子最大的泄露电流数值、温度值及相对的湿度值等。分析度值及相对的湿度值，其对于绝缘子其表面污秽所产生的相关影响期间，技术员需充分地考虑到该时间区间内润湿性作用，可择选1h为最小的时间单位，也就是择选1h区间内相对湿度的平均数值为相对湿度值，并择选1h时间段内温度的平均数值为该时间区间内温度数值。为了能够更加深层次地研究输电线路内部绝缘子其电流泄露问题在线式监测系统实际应用情况。

4.结语

通过在线式监测系统合理化地应用，对输电线路内部绝缘子实际运行期间电流泄漏问题，予以实时化地监测，切实地避免输电线路内部绝缘子运行期间有电流泄漏问题出现，让輸电线路可一直维持着良好地、安全地运行状态，保证输电线路实际运行效率

参考文献

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[2]刘虹.110kV输电线路在线监测系统应用[J].电子技术与软件工程，2016，25（ 08）：242-243