本發(fā)明涉及一種采用紅外、紫外成像法聯(lián)合檢測(cè)零值絕緣子的方法，屬于檢測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：目前用于輸電線路的絕緣子按材料分主要有三種：復(fù)合絕緣子，玻璃絕緣子和瓷絕緣子。復(fù)合絕緣子具有憎水遷移性，因此其耐污性較好，故障率比瓷絕緣子和玻璃絕緣子要低，但由于其材質(zhì)為有機(jī)材料，因此容易在環(huán)境、放電及熱的影響下出現(xiàn)老化開裂現(xiàn)象；玻璃絕緣子機(jī)械性能好，但其熱漲能力較差，容易出現(xiàn)零值自爆，因此玻璃絕緣子出現(xiàn)零值時(shí)容易被發(fā)現(xiàn)；瓷絕緣子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由瓷件、水泥膠合劑、鋼帽及鐵腳組成，由于瓷件與鋼帽、水泥膠合劑的溫度膨脹系數(shù)相差較大，因此瓷件在冷熱變化時(shí)會(huì)承受較大的熱應(yīng)力，使瓷件產(chǎn)生裂紋，在強(qiáng)電場(chǎng)下容易發(fā)生內(nèi)部擊穿，變?yōu)榱阒到^緣子，成為電網(wǎng)安全運(yùn)行的隱患。瓷懸式絕緣子是我國(guó)電網(wǎng)中使用最多的絕緣子，由于其自身材料性質(zhì)的原因，在高負(fù)荷及環(huán)境影響下很容易出現(xiàn)缺陷，如2000年9月江蘇省220kV溧陽變電站中，220kV母線上的瓷懸式絕緣子發(fā)生掉串事故；四川電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)分析所有絕緣事故發(fā)現(xiàn)，220kV白舒輸電線路的絕緣子年劣化率超過15％。由于瓷懸式絕緣子在電力系統(tǒng)中大量使用，并且大部分在室外運(yùn)行，傳統(tǒng)的登桿檢測(cè)方法不僅需花費(fèi)大量的人力及物力，而且其準(zhǔn)確率受環(huán)境和人為因素的影響很大。即使每年進(jìn)行一次檢測(cè)，也會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的缺陷絕緣子在線路上運(yùn)行，成為線路安全運(yùn)行的隱患。此外，近幾年來，環(huán)境污染嚴(yán)重，空氣霧霾加重，使得絕緣子表面很容易覆蓋污穢，表面污穢對(duì)絕緣子表面電場(chǎng)特性有很大的影響，會(huì)干擾低、零值絕緣子的檢測(cè)。紅、紫外成像法具有遠(yuǎn)距離、非接觸性、操作方便等傳統(tǒng)檢測(cè)方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，近年來在電力系統(tǒng)檢測(cè)方面逐漸得到廣泛應(yīng)用。紅外成像儀把檢測(cè)目標(biāo)的熱輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過紅外成像直觀地檢測(cè)設(shè)備的發(fā)熱性能。紫外成像儀將放電產(chǎn)生的紫外光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大處理得到紫外圖像再與可見光圖像融合，得到最終的可定位放電點(diǎn)的設(shè)備放電圖像。目前有大量的學(xué)者運(yùn)用紅外成像儀研究分析零值瓷懸式絕緣子的發(fā)熱特性，并提出了相應(yīng)的紅外檢測(cè)方法，但是研究發(fā)現(xiàn)，在污穢濕潤(rùn)時(shí)，由于絕緣子的發(fā)熱特性改變導(dǎo)致紅外檢測(cè)易出現(xiàn)誤檢和漏檢的現(xiàn)象，使得零值絕緣子檢測(cè)受到一定限制，而紫外成像儀主要是檢測(cè)絕緣子表面放電，也無法識(shí)別零值絕緣子。因此，如何快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出輸電線路中的零值絕緣子，就成為有關(guān)學(xué)者的研究課題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種基于紅外和紫外成像法的零值絕緣子檢測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)零值絕緣子的高效、準(zhǔn)確檢測(cè)，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于紅外和紫外成像法的零值絕緣子檢測(cè)方法，所述方法采用紅外成像法檢測(cè)絕緣子串中各個(gè)絕緣子的溫度，同時(shí)采用紫外成像法檢測(cè)絕緣子串中各個(gè)絕緣子的放電光斑面積，然后根據(jù)各個(gè)絕緣子的溫度和放電光斑面積判斷絕緣子串中是否存在零值絕緣子并對(duì)零值絕緣子進(jìn)行定位。上述基于紅外和紫外成像法的零值絕緣子檢測(cè)方法，根據(jù)各個(gè)絕緣子的溫度和放電光斑面積判斷絕緣子串中是否存在零值絕緣子并對(duì)零值絕緣子進(jìn)行定位的方法如下：a.當(dāng)絕緣子串表面污穢干燥時(shí)，若有：max(T1-Tmin,T2-Tmin)＞1其中，Tmin為絕緣子串中最低溫度，T1、T2分別為絕緣子串中與最低溫度絕緣子相鄰的兩片絕緣子的溫度，則判斷被檢測(cè)的絕緣子串中有零值絕緣子，且零值絕緣子為絕緣子串中溫度最低的絕緣子；b.當(dāng)絕緣子串表面污穢濕潤(rùn)時(shí)，若有：其中，S0為絕緣子串中最低溫度絕緣子的放電光斑面積，S1、S2分別為絕緣子串中與最低溫度絕緣子相鄰的兩片絕緣子的放電光斑面積，則判斷被檢測(cè)的絕緣子串中有零值絕緣子，且零值絕緣子為絕緣子串中溫度最低的絕緣子。上述基于紅外和紫外成像法的零值絕緣子檢測(cè)方法，采用紫外成像法檢測(cè)絕緣子串中各個(gè)絕緣子的放電光斑面積的步驟如下：①圖像灰度化將紫外成像儀輸出的原始RGB彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，其灰度變換的公式如下：Y＝0.299R+0.587G+0.114B其中Y為灰度值，其范圍為0-255；R、G、B分別為原始彩色圖像的紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色的分量值；②圖像分割采用閾值分割算法將灰度圖像變換為二值圖像，其算法為：g(x,y)=255f(x,y)≥Th0f(x,y)<Th]]>式中Th為像素點(diǎn)灰度值的閾值；g(x，y)為二值化后的灰度值；f(x，y)為二值化前的灰度值；③開閉運(yùn)算濾波采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的開啟、閉合運(yùn)算構(gòu)成級(jí)聯(lián)濾波器對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理，其運(yùn)算定義如下：其中A為待處理的圖像，B為結(jié)構(gòu)元素，符號(hào)Θ和分別代表腐蝕和膨脹運(yùn)算，符號(hào)ο和·分別表示開運(yùn)算和閉運(yùn)算；④小區(qū)域面積消除濾波首先對(duì)圖像中各個(gè)白色的連通區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，將每個(gè)連通區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)賦予相同的標(biāo)簽值；然后統(tǒng)計(jì)各連通區(qū)域內(nèi)所包含的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)；再將各連通區(qū)域所包含的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)與設(shè)定的面積閾值進(jìn)行比較，大于面積閾值的區(qū)域內(nèi)的各像素值保持不變，而小于面積閾值的區(qū)域內(nèi)各像素值設(shè)置為0(置黑)；⑤輪廓提取及圖片融合采用Freeman鏈碼檢索邊界，得到每一個(gè)高亮區(qū)域的邊界上各像素點(diǎn)的坐標(biāo)值，將提取的邊界點(diǎn)的坐標(biāo)依次連線構(gòu)成一條封閉曲線，然后將該封閉曲線疊加到原始圖像之上，若封閉曲線與原始圖像的邊界吻合，說明提取的效果好，否則重新進(jìn)行提?。虎薰獍呙娣e的提取將二值圖像中放電區(qū)域灰度值為255的點(diǎn)定義為1，則光斑面積為該區(qū)域中1的總數(shù)，計(jì)算式如下S=Σ(x,y)∈Q1]]>式中，S為光斑面積，(x，y)表示圖像中某一像素點(diǎn)的坐標(biāo)值，Q為選定的區(qū)域。上述基于紅外和紫外成像法的零值絕緣子檢測(cè)方法，在圖像分割過程中，像素點(diǎn)灰度值的閾值Th為200。本發(fā)明利用紅外成像法和紫外成像法聯(lián)合檢測(cè)絕緣子串中的零值絕緣子，不僅可以檢測(cè)污穢干燥的絕緣子串，也可以對(duì)污穢濕潤(rùn)的絕緣子串進(jìn)行快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。該方法可為污穢絕緣子的維修或更換提供可靠依據(jù)，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。附圖說明圖1是瓷懸式絕緣子放電紫外圖像；圖2是紫外檢測(cè)放電圖像預(yù)處理框圖；圖3是經(jīng)濾波后的圖像；圖4是Freeman鏈碼對(duì)應(yīng)的八個(gè)方向；圖5是放電區(qū)域邊界提取圖；圖6是光斑面積序列提取流程圖；圖7是光斑面積變化曲線圖；圖8是坐標(biāo)變換示意圖，其中(a)為變換前的圖像，(b)為變換后的圖像；圖9是Radon變換示意圖；圖10是確定直線圖；圖11是沿絕緣子表面放電強(qiáng)度分布圖；圖12是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本接線圖；圖13是人工氣候室構(gòu)造圖；圖14(a)-圖14(b)是紅外檢測(cè)圖，其中(a)為5號(hào)零值的加壓半小時(shí)后紅外檢測(cè)圖；(b)為5號(hào)零值的加壓兩小時(shí)后的檢測(cè)圖；圖15是不同鹽密下的絕緣子瓷件溫升曲線；圖16是零值絕緣子在0到7號(hào)位置時(shí)絕緣子表面溫升比；圖17(a)-圖17(b)是1號(hào)零值的紫外與紅外檢測(cè)圖，其中(a)為鹽密0.1mg/cm2，1號(hào)為零值絕緣子中等濕度時(shí)的紫外放電圖；(b)為鹽密0.1mg/cm2，1號(hào)為零值絕緣子中等濕度時(shí)的紅外檢測(cè)溫度圖；圖18(a)-圖18(c)是中等濕度紅外檢測(cè)不同鹽密時(shí)瓷件最高溫升，其中(a)、(b)、(c)為中等濕度時(shí)紅外檢測(cè)不同鹽密時(shí)零值絕緣子分別在1號(hào)位置、4號(hào)位置及7號(hào)位置時(shí)的檢測(cè)瓷件最高溫升；圖19(a)-圖19(c)是鹽密0.1mg/cm2的紫外檢測(cè)圖，其中(a)、(b)、(c)分別為中等濕度時(shí)，零值絕緣子分別在1號(hào)位置、4號(hào)位置及7號(hào)位置時(shí)的紫外檢測(cè)絕緣子上表面放電圖片；圖20是光斑面積平均值；圖21(a)-圖21(c)是鹽密為0.01mg/cm2的1、4和7號(hào)絕緣子為零值絕緣子時(shí)，相鄰正常絕緣子下表面出現(xiàn)放電現(xiàn)象的紫外檢測(cè)圖；圖22(a)-圖22(b)是絕緣子1/2模型，其中(a)為正常絕緣子模型；(b)為零值絕緣子模型；圖23是污穢干燥瓷絕緣子的電位線；圖24(a)-圖24(b)是當(dāng)零值處于1號(hào)、4號(hào)及7號(hào)位置時(shí)，提取軸向電位計(jì)算結(jié)果得到仿真結(jié)果；(b)是當(dāng)零值處于1號(hào)、4號(hào)及7號(hào)位置時(shí)，提取電場(chǎng)計(jì)算結(jié)果得到仿真結(jié)果；圖25是濕污狀態(tài)下絕緣子仿真結(jié)果；圖26是鹽密0.01mg/cm2絕緣子軸向電位分布曲線；圖27(a)-圖27(b)是兩種不同鹽密下的軸向電位，其中(a)是鹽密為0.05mg/cm2時(shí)的軸向電位；(b)是鹽密為0.1mg/cm2時(shí)的軸向電位；圖28(a)-圖28(d)是正常絕緣子與零值絕緣子溫度仿真，其中(a)為正常絕緣子溫度仿真；(b)為零值絕緣子溫度仿真；(c)為正常絕緣子溫度分度；(d)為零值絕緣子溫度分度；圖29(a)-圖29(b)是不同鹽密時(shí)絕緣子表面溫度分布，其中(a)是正常絕緣子表面溫度分布；(b)是零值絕緣子表面溫度分布。文中與圖中所用各符號(hào)的意義：Y為灰度值；R、G、B分別為原始彩色圖像的紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色的分量值；Th為像素點(diǎn)灰度值的閾值；g(x,y)為二值化后的灰度值；f(x,y)為二值化前的灰度值；A為待處理的圖像；B為結(jié)構(gòu)元素；符號(hào)Θ和分別代表腐蝕和膨脹運(yùn)算；符號(hào)ο和·分別表示開運(yùn)算和閉運(yùn)算；S為光斑面積；(x，y)表示圖像中某一像素點(diǎn)的坐標(biāo)值；Q為選定的區(qū)域；Tmin為絕緣子串中最低溫度；T1、T2分別為絕緣子串中與最低溫度絕緣子相鄰的兩片絕緣子的溫度；S0為絕緣子串中最低溫度絕緣子的放電光斑面積；S1、S2分別為絕緣子串中與最低溫度絕緣子相鄰的兩片絕緣子的放電光斑面積；T0是絕緣子最低溫度；ΔTmax為所有實(shí)驗(yàn)的最高溫升；ΔTj為第j個(gè)絕緣子的溫升；δj為第j個(gè)絕緣子的溫升比；T、調(diào)壓器；B、變壓器；R1、電阻；C1、第一電容；C2、第二電容。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。1、紫外參數(shù)提取及空間放電曲線分析本發(fā)明運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)首先對(duì)紫外圖片進(jìn)行灰度化，而后運(yùn)用閾值分割算法、形態(tài)學(xué)濾波算法、小區(qū)域圖像消除算法分割出高壓電氣設(shè)備紫外圖像中的放電區(qū)域圖像，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算出紫外放電光斑面積參數(shù)，該量化參數(shù)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)可以表征設(shè)備放電強(qiáng)弱且有助于分析設(shè)備放電特性。1.1、紫外檢測(cè)圖像處理及參數(shù)提取為能夠提取紫外圖像放電的量化參數(shù)，需要對(duì)檢測(cè)圖進(jìn)行預(yù)處理，本發(fā)明以圖1為例，該圖為CoroCAM504紫外成像儀檢測(cè)的瓷懸式絕緣子的放電圖像，圖大小為768*576像素，增益為默認(rèn)70％，拍攝距離為21m。從圖1可知，絕緣子上有多個(gè)明顯的放電點(diǎn)，放電周圍還存在許多較小的白色干擾點(diǎn)，同時(shí)圖像上還存在白色取景框及時(shí)間信息，這些對(duì)象可看作干擾點(diǎn)，因此在提取參數(shù)之前需要對(duì)圖像進(jìn)行處理，只保留放電區(qū)域。根據(jù)上述圖像特點(diǎn)，本發(fā)明提出的圖像處理流程如圖2所示。經(jīng)上述處理流程可得到處理后的紫外圖像如圖3所示。圖3中變色區(qū)域即為絕緣子的放電區(qū)域，為了能夠提取該區(qū)域的面積，需要對(duì)上圖中各個(gè)區(qū)域進(jìn)行邊界跟蹤，得到區(qū)域邊界像素的坐標(biāo)，以及各個(gè)區(qū)域內(nèi)像素值，本發(fā)明采用Freeman鏈碼檢索邊界近似方法存取輪廓，F(xiàn)reeman鏈碼一般是采用8個(gè)方向，即0、1、2、3、4、5、6、7的方式進(jìn)行輪廓檢測(cè)的，八個(gè)方向示意圖如圖4所示。以初始點(diǎn)為中心，以逆時(shí)針或順時(shí)針的方式檢測(cè)八個(gè)方向的像素值，并按照從上到下，從左到右的方式檢測(cè)整個(gè)圖，當(dāng)檢測(cè)到邊界點(diǎn)時(shí)，則定義該點(diǎn)為檢測(cè)邊緣起始點(diǎn)，并保存在鏈碼內(nèi)，以此繼續(xù)向下檢測(cè)，直到回到邊緣起始點(diǎn)，則完成了一個(gè)輪廓的檢測(cè)，并將表示輪廓的八個(gè)方向的編碼存儲(chǔ)于鏈碼內(nèi)。其可表示形式如表1所示：表1一個(gè)輪廓的Freeman連碼表結(jié)構(gòu)其中(x0，y0)為邊界跟蹤起始點(diǎn)的坐標(biāo)，n為邊界上點(diǎn)的總數(shù)，Bx為連碼序列。檢測(cè)步驟具體為：a)檢測(cè)圖3中每一個(gè)高亮區(qū)域，獲取每一個(gè)區(qū)域的邊界信息；b)通過邊界信息獲取每個(gè)連通區(qū)域的面積大?。籧)設(shè)定一個(gè)閾值，依次將每個(gè)區(qū)域面積與該閾值進(jìn)行對(duì)比，大于該閾值的區(qū)域保留下來，而小于該閾值的區(qū)域會(huì)被消除。至此可以獲得各個(gè)區(qū)域的邊界上各像素點(diǎn)的坐標(biāo)值，為了直觀地顯示出所提取的邊界是否滿足需要，將提取的邊界點(diǎn)的坐標(biāo)依次連線構(gòu)成一條封閉曲線，然后將該封閉曲線疊加到原始圖像之上，在各區(qū)域的中心點(diǎn)顯示出各區(qū)域的標(biāo)號(hào)，這樣便于評(píng)估所提取放電區(qū)域的提取效果，若封閉曲線與原始圖像的邊界較吻合，說明提取的效果好，否則需要重新進(jìn)行提取。采用多區(qū)域輪廓跟蹤算法后，可得到圖3中四個(gè)放電區(qū)域邊界點(diǎn)的坐標(biāo)值，將各坐標(biāo)值連接起來構(gòu)成封閉曲線疊加到原始圖像后，其邊界提取的結(jié)果如圖5所示。經(jīng)過輪廓提取后，會(huì)產(chǎn)生各區(qū)域的連碼表，將連碼表經(jīng)線性變換可得到線段表，線段表內(nèi)存有放電區(qū)域邊界上各點(diǎn)坐標(biāo)。因此通過連碼表和線段表可以求出放電區(qū)域的面積。區(qū)域面積的計(jì)算方法是指定區(qū)域內(nèi)點(diǎn)的總數(shù)和(也就是該圖像區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù))。若將二值圖像中放電區(qū)域灰度值為255的點(diǎn)定義為1，則面積為該區(qū)域中1的總數(shù)。計(jì)算式如下S=Σ(x,y)∈Q1---(1)]]>上式中，(x，y)表示圖像中某一像素點(diǎn)的坐標(biāo)值?；谏鲜鰠?shù)的定義方法，對(duì)圖5中的四個(gè)放電區(qū)域計(jì)算得到的量化參數(shù)如表2所示。表2提取紫外檢測(cè)放電量化參數(shù)1.2光斑面積序列提取光斑面積序列體現(xiàn)了一段時(shí)間內(nèi)被檢測(cè)對(duì)象表面放電變化情況，而該光斑面積的提取方法與1.1小結(jié)中相關(guān)參數(shù)的提取方法相同，區(qū)別為該光斑面積序列的提取是對(duì)紫外視頻進(jìn)行多幀提取處理，并對(duì)每一幀依照1.1節(jié)方法進(jìn)行處理得到每一幀圖像的放電光斑總面積，該面積的大小為所有放電區(qū)域的面積和，具體實(shí)現(xiàn)流程如圖6所示。以瓷懸式污穢絕緣子紫外檢測(cè)放電視頻為例，CoroCAM504紫外成像儀拍攝視頻以每秒25幀進(jìn)行存儲(chǔ)，若對(duì)該視頻提取300幀，即提取了12秒的視頻段，對(duì)提取的每一幀進(jìn)行放電光斑面積參數(shù)提取，所有300幀紫外圖像的放電光斑面積參數(shù)存于規(guī)定的數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)所得的光斑面積序列可得到如圖7所示的光斑面積變化曲線圖。圖7可以認(rèn)為是絕緣子表面放電強(qiáng)度在12秒內(nèi)的變化情況，從圖中可以看出，整個(gè)時(shí)間段內(nèi)，絕緣子放電強(qiáng)度基本穩(wěn)定，符合電暈放電特點(diǎn)，放電頻率大，幅值小。1.3放電強(qiáng)度空間分布曲線提取瓷懸式絕緣子串在濕污時(shí)干燥帶的產(chǎn)生隨機(jī)性較大，而且絕緣子串的表面場(chǎng)強(qiáng)分布不均勻，使得各片絕緣子之間表面放電強(qiáng)度存在差異，通過分析沿絕緣子表面的放電強(qiáng)度的分布有助于對(duì)放電的大小、放電分布規(guī)律的研究分析。為了實(shí)現(xiàn)絕緣子表面空間放電分析，本發(fā)明采Radon坐標(biāo)變換將設(shè)備表面的放電圖像沿著某一方向進(jìn)行投影，從而得到沿該方向上不同位置放電圖像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)分布曲線。上述算法的基本思想如下：首先采用1.1節(jié)中所示的方法對(duì)紫外圖像進(jìn)行預(yù)處理，然后將上述圖像沿某一直線方向進(jìn)行投影，在放電強(qiáng)的地方，像素點(diǎn)多，因而對(duì)應(yīng)的值大，反之放電弱的地方像素點(diǎn)少，對(duì)應(yīng)的值小，最后得到圖像像素點(diǎn)沿該直線的累加結(jié)果曲線，由上述分布曲線可以直觀地顯示出放電的分布情況。Radon變換的原理是將XY平面內(nèi)一條直線y＝ax+b變換到以A、B為坐標(biāo)軸的平面內(nèi)，則原來在XY平面上的一條直線的所有的點(diǎn)，在AB平面上都位于同一個(gè)點(diǎn)。通過記錄下AB平面上的點(diǎn)的積累厚度，可反知XY面該直線的長(zhǎng)度。若用極坐標(biāo)表示平面坐標(biāo)，則直線為xcosθ+ysinθ＝ρ，θ為與原直線垂直且過O點(diǎn)的直線與X軸的夾角，ρ為極半徑。以圖像的中心為極坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè)f(x,y)為XY平面內(nèi)圖像上一點(diǎn)的像素值，x、y為該點(diǎn)的坐標(biāo)值，X’、Y’為變化后新的投影坐標(biāo)，θ為角度，則原坐標(biāo)上的一條直線的radon變換就是按式(2)所示的求垂直于X’軸直線的線積分。Radon原理圖如圖9所示。Rθ(x′)=∫-∞∞f(x′cosθ-y′sinθ,x′sinθ+y′cosθ)dy′---(2)]]>其中：x′y′=cosθsinθ-sinθcosθxy---(3)]]>因此radon變換所要求的，是一條垂直于上圖x’的一條直線，而非x’本身。下面以圖1為例以獲取沿絕緣子串方向上放電強(qiáng)度分布曲線，因此需要將紫外圖像上放電區(qū)域沿垂直于絕緣子串方向做投影。在該絕緣子串與導(dǎo)線的接觸處點(diǎn)設(shè)為B點(diǎn)，然后移動(dòng)到第7片絕緣子上的鋼帽時(shí)設(shè)為A點(diǎn)，A、B間畫一條直線，其顯示效果如圖10所示。經(jīng)處理將變換的數(shù)據(jù)顯示出來即可得放電沿直線AB投影得到的曲線，該曲線反映了放電沿絕緣子表面的分布情況如圖11所示。分析圖11中的曲線可知，該曲線可直觀地表示出沿絕緣子串表面的放電分布情況，從高壓(A)到低壓(B)放電依次增強(qiáng)，這說明本發(fā)明所提出方法的有效性。2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建及實(shí)驗(yàn)方法2.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建由于需要研究濕污狀態(tài)下絕緣子串的放電特性，為此整個(gè)實(shí)驗(yàn)在一個(gè)小型人工氣候室內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本接線原理圖如圖12所示。圖12中，使用的是型號(hào)為YDTW-1200/300實(shí)驗(yàn)變壓器，其最大短路電流為6A，人工氣候室的長(zhǎng)、寬、高分別為1.8×1.8×2.7m，其具體構(gòu)造如圖13所示，采用一臺(tái)工業(yè)用超聲波冷霧加濕器進(jìn)行加濕，出霧量最大為12kg/h，且可人工控制，實(shí)測(cè)該人工氣候室可達(dá)到的最大相對(duì)濕度為97％。由于冷霧的密度比空氣大且分子量相對(duì)于空氣水分大很多，導(dǎo)致水汽容易沉積在氣候室下方，造成絕緣子加濕不均勻，因此在人工氣候室的對(duì)角處安放了兩臺(tái)電扇，電扇以與地面呈45°角的方向工作。此外，為了在加濕過程中方便進(jìn)行紫外檢測(cè)而又保持室內(nèi)濕度，在霧室門的一側(cè)安裝了一塊長(zhǎng)、寬分別為1.5m和1m透紫外玻璃，該玻璃在240-280nm波段紫外光信號(hào)的透光率可達(dá)95％以上。實(shí)驗(yàn)采用七片XP-100瓷懸式絕緣子串聯(lián)模擬110kV線路，加壓到70kV，所用的缺陷絕緣子經(jīng)人工處理后阻值接近于0，并且在加壓和加濕的過程中其阻值變化不超過2MΩ，本次試驗(yàn)使用的紫外成像儀為CoroCAM504，紅外成像儀為FlirT450SC。實(shí)驗(yàn)中使用的瓷絕緣子為電力系統(tǒng)中常用的XP-100，基本的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3所示。表3測(cè)試絕緣子的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)為保證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確，已用兆歐表對(duì)正常絕緣子進(jìn)行了阻值測(cè)量，以確保無缺陷絕緣子存在。2.2實(shí)驗(yàn)方法為了研究受污絕緣子在不同鹽密，不同濕度及零值絕緣子在不同位置時(shí)，缺陷絕緣子及正常絕緣子的發(fā)熱及放電特性，實(shí)驗(yàn)分別在受污絕緣子表面污穢干燥、中等濕和飽和濕條件下，利用紅、紫外成像儀檢測(cè)記錄了上述實(shí)驗(yàn)條件下整個(gè)絕緣子串各個(gè)絕緣子的溫升及表面放電情況，實(shí)驗(yàn)中絕緣子串由7片絕緣子串聯(lián)，每片絕緣子從高壓到低壓依次編號(hào)為1～7號(hào)，鹽密共分為0.01mg/cm2、0.05mg/cm2及0.1mg/cm2三個(gè)等級(jí)，為了確保污穢濕潤(rùn)度在規(guī)定的濕度下保持相近，實(shí)驗(yàn)中灰密按照國(guó)家電網(wǎng)的規(guī)定選取為2mg/cm2保持不變。在污穢不加濕時(shí)，環(huán)境相對(duì)濕度影響絕緣子表面污穢受潮程度，若兩次實(shí)驗(yàn)的環(huán)境濕度相差太大，會(huì)改變絕緣子的等效電路模型進(jìn)而改變絕緣子的發(fā)熱模式，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，不易處理，并且不同位置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不具有對(duì)比性，因此選取環(huán)境相對(duì)濕度為65％左右，前后變化不超過正負(fù)5％，天氣晴朗且環(huán)境溫度在27℃到28℃之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，紅外在加壓兩小時(shí)后檢測(cè)絕緣子溫度。污穢加濕時(shí)，由于在人工氣候室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此忽略環(huán)境溫度及相對(duì)濕度影響，實(shí)驗(yàn)過程中，在不同鹽密以及零值絕緣子在不同位置時(shí)，紅、紫外分別在加濕半小時(shí)及一小時(shí)后檢測(cè)絕緣子串發(fā)熱及放電情況。1)污穢干燥條件下實(shí)驗(yàn)步驟(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行連線及實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備。接線圖按圖12連接，連線前確保隔離開關(guān)處于斷開狀態(tài)，先接地線再懸掛絕緣子，懸掛過程中，避免接觸絕緣子傘裙，在確保其他線路無誤后，最后連接高壓線。為了防止高壓線與絕緣子的鐵腳處放電影響實(shí)驗(yàn)和防止脫落引發(fā)安全隱患，則在高壓絕緣線與絕緣子連接的部位使用絕緣膠帶及橡皮泥進(jìn)行固定。連好線后，規(guī)定紫外觀測(cè)距離，紫外成像儀固定于離絕緣子串21米處，并保證七片絕緣子處于觀測(cè)框中央，同時(shí)實(shí)驗(yàn)前利用AZ8910五合一溫濕度計(jì)測(cè)量環(huán)境濕度、溫度、大氣壓強(qiáng)并進(jìn)行記錄。實(shí)驗(yàn)時(shí)將AZ8910至于人工氣候室內(nèi)時(shí)刻對(duì)氣候室內(nèi)濕度進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)首先從表面污穢為0.01mg/cm2的絕緣子串進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；(2)首先將一片零值絕緣子放置在高壓側(cè)第一個(gè)位置即1號(hào)位置，在干燥狀態(tài)下，對(duì)絕緣子串加壓到70kV，然后保持不變，在不加濕的條件下共加壓2小時(shí)，每半小時(shí)進(jìn)行一次溫度檢測(cè)，紫外成像儀一直處于檢測(cè)狀態(tài)，并在發(fā)生放電時(shí)進(jìn)行視屏錄制。一次實(shí)驗(yàn)完畢后，運(yùn)用AZ8910對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量。為避免絕緣子加壓后余溫對(duì)二次實(shí)驗(yàn)的影響，將絕緣子在不加壓的狀態(tài)下放置半小時(shí)，二次實(shí)驗(yàn)前用紅外進(jìn)行檢測(cè)確保絕緣子溫度降到穩(wěn)定狀態(tài)。(3)更換零值絕緣子位置。在后幾次實(shí)驗(yàn)，分別將零值絕緣子從2號(hào)到7號(hào)的位置依次替換正常絕緣子，且每次實(shí)驗(yàn)都要消除絕緣子上次實(shí)驗(yàn)的余溫保證絕緣子表面溫度不受上次實(shí)驗(yàn)的影響，完成所有位置的實(shí)驗(yàn)后，更換鹽密。更換鹽密值。分別在0.05mg/cm2及0.1mg/cm2下重復(fù)(2)、(3)。2)污穢濕潤(rùn)條件下實(shí)驗(yàn)步驟(1)重復(fù)干燥污穢實(shí)驗(yàn)步驟(1)；(2)進(jìn)行中等濕度狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)。首先將一片零值絕緣子放于1號(hào)位置，運(yùn)用恒壓加濕發(fā)，在絕緣子串加壓到70kV后進(jìn)行加濕，為控制濕度處于一定的范圍，實(shí)驗(yàn)過程中時(shí)刻通過望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)人工氣候室內(nèi)的濕度測(cè)試儀的示數(shù)，確保示數(shù)在75％到80％內(nèi)。實(shí)驗(yàn)時(shí)氣候室內(nèi)濕度達(dá)到要求后開始計(jì)時(shí)，共30min，紫外成像儀在計(jì)時(shí)后一直處于檢測(cè)狀態(tài)，并在發(fā)生放電時(shí)進(jìn)行視屏錄制。(3)進(jìn)行飽和濕度狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)加濕，電壓依然保持70kV，待人工氣候室內(nèi)的濕度增大到95％以，開始計(jì)時(shí)，加濕半小時(shí)，紫外成像儀在計(jì)時(shí)后同樣一直處于檢測(cè)狀態(tài)，進(jìn)行放電視屏錄制。由于濕度大，絕緣子邊緣出現(xiàn)水滴，造成污穢流失，因此每次實(shí)驗(yàn)完畢需要將絕緣子清洗，重新涂污，鹽密保持不變，絕緣子陰干后進(jìn)行二次實(shí)驗(yàn)。(4)更換零值絕緣子位置。后幾次的加濕實(shí)驗(yàn)中，依次將零值絕緣子放置于4號(hào)位置、7號(hào)位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(5)更換鹽密值。進(jìn)行完0.01mg/cm2實(shí)驗(yàn)后，分別在0.05mg/cm2及0.1mg/cm2下重復(fù)(2)、(3)、(4)步驟。2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1)干燥污穢含零值絕緣子串發(fā)熱特性研究實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程中，無放電現(xiàn)象，說明在干燥污穢狀態(tài)下，紫外不能檢測(cè)零值絕緣子，因此只針對(duì)絕緣子的發(fā)熱特性進(jìn)行了分析研究。圖14(a)、(b)分別為5號(hào)零值的加壓半小時(shí)后紅外檢測(cè)圖及加壓兩小時(shí)后的檢測(cè)圖。實(shí)驗(yàn)中利用紅外成像儀讀取了各個(gè)絕緣子片瓷件最高溫度，并定義新的參數(shù)，即溫升比進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，該參數(shù)可以消除環(huán)境溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，并且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歸一化，該參數(shù)定義如下：δj=Tj-T0(Tj-T0)max=ΔTjΔTmax---(4)]]>其中，j等于1，2，3，…，7表示1到7號(hào)絕緣子，T0是7片絕緣子中絕緣子的最低溫度，ΔTmax為該絕緣子串中的最高溫升，ΔTj為第j個(gè)絕緣子的溫升，δj為第j個(gè)絕緣子的溫升與最大溫升的比值。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)干燥污穢下不同鹽密對(duì)絕緣子的溫升影響不大，圖15所示為2號(hào)為零值絕緣子時(shí)，每片絕緣子瓷件下表面相對(duì)環(huán)境溫升曲線。當(dāng)絕緣子表面污穢干燥時(shí)，由于可導(dǎo)電的離子數(shù)很小，所以表面電阻率仍然很大，泄漏電流依然很小，對(duì)于不同鹽密的干燥污穢其可導(dǎo)電離子數(shù)變化不大，因此鹽密對(duì)絕緣子表面電阻率影響不大，此時(shí)絕緣子電壓分布仍主要以極間電容分布，發(fā)熱源為大部分的絕緣子內(nèi)部極化損耗和較小部分的表面電阻損耗。因此為了分析零值絕緣子在不同位置時(shí)整個(gè)絕緣子串的溫度分布情況，選取鹽密為0.1mg/cm2時(shí)干污狀態(tài)下紅外檢測(cè)圖譜進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，運(yùn)用溫升比將所有溫升統(tǒng)一到[0,1]范圍內(nèi)，得到圖16所示的零值絕緣子分別在1到7號(hào)的絕緣子串的溫升比曲線，其中ΔTmax為所有實(shí)驗(yàn)的最高溫升為5.1℃，0號(hào)位置表示無零值的絕緣子串。圖16表明以下幾點(diǎn)：①零值絕緣子的位置編號(hào)由1到7，其溫升也隨之下降；②與0號(hào)位置曲線中相對(duì)應(yīng)編號(hào)絕緣子溫升程度對(duì)比，除7號(hào)位置曲線，其他位置曲線中零值絕緣子顯著提高其后一片的正常絕緣子溫升；③有缺陷的絕緣子串與正常絕緣子串溫升對(duì)比，當(dāng)零值絕緣子在5到7號(hào)位置時(shí)，整串絕緣子中大部分正常絕緣子的溫升程度略高于無零值時(shí)，有的點(diǎn)甚至偏低，而在1到4號(hào)位置時(shí)，其溫升程度整體偏高于無零值情況下的溫升。由于絕緣子是電壓制熱性設(shè)備，其溫升與絕緣子所承受的電壓成正比，因此上述曲線可以反映不同情況下絕緣子串的電壓分布特性。此外對(duì)每一串的絕緣子瓷件表面溫升進(jìn)行了整理，得到表4。表4每一串的絕緣子瓷件溫升表由表4數(shù)據(jù)分析得到：零值絕緣子與其相鄰的正常絕緣子溫升差一般大于1℃，甚至達(dá)到3℃，而正常絕緣子間的溫升差一般小于1℃。2)濕潤(rùn)污穢含零值絕緣子串發(fā)熱及放電特性研究此實(shí)驗(yàn)過程中絕緣子表面有明顯的放電現(xiàn)象，從中等濕度到飽和濕度放電主要為電暈放電，火花放電和間歇性的電弧放電。本發(fā)明主要利用紫外成像儀對(duì)穩(wěn)定的電暈放電進(jìn)行了錄制及分析，圖17(a)、(b)分別為鹽密0.1mg/cm2，1號(hào)為零值絕緣子中等濕度時(shí)紫外放電圖及紅外檢測(cè)溫度圖。(1)發(fā)熱特性結(jié)果分析在濕污狀態(tài)下由于加濕的過程中為防止水汽下沉導(dǎo)致加濕不均勻，在人工氣候室內(nèi)安裝了電風(fēng)扇，因此會(huì)加快室內(nèi)氣體流動(dòng)，提高了絕緣子表面對(duì)流散熱，并且加濕的水汽溫度相對(duì)環(huán)境偏低，因此在加濕過程中水汽很大程度上具有一定的冷卻作用。如圖18(a)、(b)、(c)所示為中等濕度時(shí)紅外檢測(cè)不同鹽密時(shí)零值絕緣子在1號(hào)位置、4號(hào)位置及7號(hào)位置時(shí)檢測(cè)瓷件最高溫升。圖18表明，當(dāng)零值絕緣子在1號(hào)位置時(shí)，正常絕緣子表面溫升明顯高于零值絕緣子，在4號(hào)及7號(hào)位置時(shí)，鹽密越大越容易出現(xiàn)正常絕緣子溫升與零值絕緣子溫升相近情況，此時(shí)對(duì)于溫度分辨率較低的紅外成像儀容易發(fā)生會(huì)誤判。(2)放電特性結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)過程中利用紫外成像儀同時(shí)檢測(cè)了絕緣子上表面和下表面放電情況，以避免因觀測(cè)角度而產(chǎn)生漏檢現(xiàn)象，并利用數(shù)字圖像處理技術(shù)提取了紫外檢測(cè)放電量化參數(shù)及空間放電強(qiáng)度曲線，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的瓷懸式絕緣子放電特性結(jié)果分析。圖19為中等濕度時(shí)，鹽密為0.1mg/cm2的紫外檢測(cè)絕緣子上表面放電圖片。圖19表明當(dāng)零值絕緣子在1號(hào)位置且污穢嚴(yán)重時(shí)，除零值絕緣子外其他正常絕緣子表面放電劇烈，紫外檢測(cè)可以區(qū)分零值絕緣子，但在其他位置時(shí)出現(xiàn)正常絕緣子有放電和不放電的現(xiàn)象，因此無法判別零值絕緣子。為了進(jìn)一步分析污穢受潮時(shí)絕緣子串的放電特性，對(duì)紫外視頻進(jìn)行處理，提取了三種鹽密零值絕緣子在不同位置時(shí)300幀紫外檢測(cè)圖像，經(jīng)處理得到每一種條件下的放電光斑面積序列，并求取了平均值S，圖20為每一種條件下光斑面積平均值的對(duì)比圖。圖20表明鹽密為0.1mg/cm2時(shí)放電光斑面積明顯高于其他鹽密值，且重污穢時(shí)當(dāng)零值絕緣子在高壓側(cè)時(shí)，放電越劇烈，而越靠近低壓側(cè)時(shí)，鹽密影響越小。對(duì)絕緣子下表面進(jìn)行紫外成像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在鹽密較小或污穢濕度不大時(shí)，零值絕緣子的相鄰絕緣子尤其是其后一片絕緣子下表面放電的概率較大。圖21為鹽密為0.01mg/cm2的1、4和7號(hào)絕緣子為零值絕緣子時(shí)，相鄰正常絕緣子下表面出現(xiàn)放電現(xiàn)象的紫外檢測(cè)圖。從紫外檢測(cè)放電結(jié)果表明零值絕緣子由于表面發(fā)熱小并且內(nèi)部阻值也很小導(dǎo)致零值絕緣子表面不會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象，而當(dāng)零值絕緣子在高壓側(cè)且表面污穢鹽密較大時(shí)，絕緣子串中正常絕緣子會(huì)發(fā)生劇烈放電，進(jìn)而可以區(qū)分零值絕緣子，而在鹽密較小或污穢濕度不大時(shí)，零值絕緣子的相鄰絕緣子尤其是其后一片絕緣子易發(fā)生下表面放電。3仿真分析通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，零值絕緣子的位置、污穢濕潤(rùn)程度及污穢鹽密的大小都會(huì)對(duì)絕緣子串的表面電場(chǎng)分布及溫度分布產(chǎn)生很大的影響，為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果并且可以從場(chǎng)的角度進(jìn)行分析，利用ANSYS有限元法對(duì)XP-100絕緣子進(jìn)行電場(chǎng)及熱場(chǎng)的仿真，得到不同污穢條件下零值絕緣子在不同位置的絕緣子串電場(chǎng)分布及表面熱場(chǎng)分布圖，并提取仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比分析。3.1瓷絕緣子的結(jié)構(gòu)與建模XP-100絕緣子主要由四部分構(gòu)成，即鋼帽、瓷件、水泥膠合劑及鐵腳，由于瓷懸式絕緣子是軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此為了減小計(jì)算量，仿真采用二維軸對(duì)稱模型，對(duì)于零值絕緣子的建模，本文將絕緣子的鋼帽及鐵腳間的局部瓷件與膠合劑設(shè)為金屬導(dǎo)體材料，代表貫穿性缺陷，外部仍為瓷件材料，其正常絕緣子及零值絕緣子截面如圖22所示。3.2電場(chǎng)分析電場(chǎng)的仿真包括以下主要內(nèi)容：1)污穢干燥時(shí)一片零值絕緣子在1、4和7號(hào)位置時(shí)電位及電場(chǎng)分布規(guī)律；2)濕污時(shí)，高壓側(cè)正常絕緣子的沿面電場(chǎng)分布規(guī)律及鹽密為0.01mg/cm2、0.05mg/cm2和0.1mg/cm2時(shí)一片零值絕緣子分別在1、4和7號(hào)位置時(shí)電位分布規(guī)律；對(duì)絕緣子的電場(chǎng)仿真需要知道絕緣子各個(gè)部分的介電常數(shù)和電阻率，相關(guān)材料屬性如表5所示，而對(duì)于濕污層的設(shè)置，本文以純凈水作為污穢的溶解液，純凈水為良好的電介質(zhì)，其相對(duì)介電常數(shù)為81，并且認(rèn)為在不同鹽密時(shí)，其介電常數(shù)不變恒為81。污穢水膜的厚度根據(jù)絕緣子表面吸附300ml水量來確定，水膜均勻覆蓋在絕緣子表面，厚度為水量與絕緣子表面積的商值為2mm。表5電場(chǎng)仿真材料屬性設(shè)置不同污穢鹽密的中等濕度及飽和濕度時(shí)的電導(dǎo)率的設(shè)置參數(shù)見表5所示。表5濕污穢層屬性表1)污穢干燥時(shí)，零值絕緣子在不同位置的電場(chǎng)仿真結(jié)果及分析由于污穢干燥時(shí)，表面電流很小，因此認(rèn)為電場(chǎng)主要以容性分布因此采用靜態(tài)電場(chǎng)仿真分析，首先對(duì)污穢干燥時(shí)，七片絕緣子無零值絕緣子時(shí)的仿真結(jié)果如下圖23所示。由圖23得當(dāng)污穢干燥時(shí)，高壓側(cè)1到3號(hào)絕緣子周圍電位線較密集，說明大部分的壓降分布在1號(hào)到3號(hào)絕緣子，而且電位分布主要在絕緣子內(nèi)部，呈現(xiàn)電容性分布。當(dāng)零值處于1號(hào)、4號(hào)及7號(hào)位置時(shí)，提取軸向電位及電場(chǎng)計(jì)算結(jié)果得到仿真結(jié)果如圖24所示。圖24(a)中相鄰兩點(diǎn)電位差表示絕緣子鋼帽與鐵腳間的電壓。圖24表明當(dāng)零值絕緣子為高壓側(cè)時(shí)，會(huì)使得其余正常絕緣子的電壓普遍升高，升高程度由高壓側(cè)到低壓側(cè)逐漸降低，正常絕緣子承受的電壓值增量最大為原來正常電壓的1.44倍，但是當(dāng)零值絕緣子在靠近低壓側(cè)的位置時(shí)，除增大高壓第一片絕緣子電壓外使其他正常絕緣子的電位與無零值時(shí)普遍降低，承受的電壓值與正常時(shí)相近，甚至有降低的趨勢(shì)。此外，零值絕緣子可提高后一片絕緣子的電壓值。仿真結(jié)果與紅外檢測(cè)溫升率分析結(jié)果吻合。2)污穢加濕時(shí)，零值絕緣子在不同位置的電場(chǎng)仿真結(jié)果及分析當(dāng)絕緣子表面濕潤(rùn)時(shí)，表面電阻減小，阻性電流增大，阻性電場(chǎng)不能忽略，因此采用準(zhǔn)靜態(tài)電場(chǎng)分析方法仿真，同樣對(duì)七片絕緣子無零值絕緣子進(jìn)行仿真，圖25為鹽密0.01mg/cm2時(shí)仿真結(jié)果。圖25表明當(dāng)污穢濕潤(rùn)時(shí)，七片絕緣子電壓分布較均勻，呈現(xiàn)阻容性分布。由于此時(shí)大部分的電流為表面泄漏電流，因此電場(chǎng)主要以阻性電場(chǎng)分布在絕緣子表面，內(nèi)部電場(chǎng)很小。當(dāng)污穢鹽密為0.01mg/cm2時(shí)，同樣對(duì)零值絕緣子在1、4和7號(hào)位置時(shí)七片絕緣子的仿真結(jié)果，沿對(duì)稱軸方向的電位分布如圖26所示。圖26表明濕污條件下電位分布相對(duì)均勻，零值絕緣子對(duì)絕緣子串的電位分布影響結(jié)果與干污時(shí)相似，但是影響程度相對(duì)較小。同樣對(duì)鹽密0.05mg/cm2及鹽密0.1mg/cm2進(jìn)行仿真計(jì)算并提取軸向電位得圖27。圖26與圖27對(duì)比得：鹽密的越大，絕緣子串的電位分布越均勻，零值絕緣子對(duì)絕緣子串的電位分布影響越小，因此在重污穢下不易區(qū)分零值絕緣子，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)加濕條件下利用紅、紫外成像儀檢測(cè)結(jié)果吻合。3.3熱場(chǎng)仿真分析在中等濕度及飽和濕度時(shí)，污穢絕緣子因發(fā)熱表面會(huì)出現(xiàn)干燥帶，絕緣子表面溫度先上升，最高溫度是在干燥帶出現(xiàn)時(shí)，而后溫度下降，本文針對(duì)一片絕緣子表面出現(xiàn)干燥帶前進(jìn)行熱場(chǎng)仿真分析。1)污穢干燥時(shí)，絕緣子表面熱場(chǎng)仿真結(jié)果及分析在干污時(shí)對(duì)零值及正常絕緣子進(jìn)行熱場(chǎng)仿真，此時(shí)絕緣子表面主要以熱對(duì)流形式與外界進(jìn)行熱交換，熱場(chǎng)仿真分布及瓷件沿面(從低壓到高壓)的溫度分度如圖28(a)、(b)、(c)及(d)所示。圖28表明正常絕緣子發(fā)熱主要分布于絕緣子表面，而零值絕緣子為鋼帽內(nèi)部，并且(c)圖表明正常絕緣子整個(gè)瓷件溫度最高的部位為鐵腳附近，鋼帽附近次之，所以污穢絕緣子在受潮均勻時(shí)，鐵腳處及鋼帽處易出現(xiàn)干燥帶。(d)圖表明零值絕緣子上表面基本無溫升，此仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)檢測(cè)相同。在濕污條件下絕緣子表面熱交換過程十分復(fù)雜，既有熱對(duì)流換熱也有污穢內(nèi)水分蒸發(fā)散熱，絕緣子表面發(fā)熱量大的部位其水分蒸發(fā)散熱量也大，因此水分蒸發(fā)散熱是其熱量損失的主要原因，并且在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中加濕污穢所用的水汽溫度稍低于室溫且由電扇吹動(dòng)水汽，導(dǎo)致絕緣子表面熱量散失很大，為了與實(shí)驗(yàn)對(duì)比，絕緣子表面設(shè)定大的對(duì)流換熱系數(shù)代替水蒸發(fā)散熱、水汽冷卻以及強(qiáng)迫換熱過程。圖29分別為不同鹽密時(shí)正常濕污絕緣子與零值絕緣子表面沿面溫度分布特性。圖29表明鹽密越大，絕緣子表面溫升越高，濕污零值絕緣子表面發(fā)熱規(guī)律與正常相似，溫升相對(duì)于正常絕緣子偏低但相差不明顯，所以當(dāng)正常絕緣子表面無干燥帶時(shí)紅外對(duì)零值檢測(cè)不敏感。4基于紅外紫外聯(lián)合檢測(cè)零值絕緣子的評(píng)估方法綜合上述實(shí)驗(yàn)分析及電場(chǎng)仿真結(jié)果分析，可以得到基于紅外、紫外檢測(cè)零值絕緣子的評(píng)估方法，本發(fā)明以光斑面積S作為量化放電強(qiáng)弱參數(shù)以及紅外檢測(cè)絕緣子溫度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及仿真結(jié)果得到在污穢干燥時(shí)，零值絕緣子與正常絕緣子溫升差別較大，正常絕緣子與其相鄰的絕緣子溫差一般0～1℃內(nèi)，而在低壓側(cè)的絕緣子間溫差一般為0.1℃，若絕緣子串中有零值絕緣子，則零值絕緣子與其相鄰絕緣子溫差一般為1～3℃，在濕污條件下，由于絕緣子放電具有隨機(jī)性，因而會(huì)產(chǎn)生有正常絕緣子不放電情況，并且有仿真結(jié)果可知，當(dāng)濕污絕緣子沒有形成干燥帶前，其溫升情況和零值溫升基本一致，因此紅外在濕污時(shí)會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)漏檢或誤檢現(xiàn)象，而通過紫外檢測(cè)絕緣子放電及對(duì)濕污條件下絕緣子電場(chǎng)仿真得知，在污穢電阻率較大時(shí)，零值絕緣子對(duì)整串絕緣子電場(chǎng)分布影響較大，尤其零值絕緣子的后一片絕緣子的電場(chǎng)會(huì)高于正常時(shí)電場(chǎng)，并且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)零值后一片絕緣子容易發(fā)生表面放電，該放電可能在上表面或是下表面。因此綜上分析該系統(tǒng)零值絕緣子診斷的閾值設(shè)定根據(jù)式(5)、(6)所示。污穢干燥：max(T1-Tmin,T2-Tmin)＞1(5)污穢濕潤(rùn)：其中式(5)、(6)中Tmin為絕緣子串中最低溫度，T1、T2分別為絕緣子串中與最低溫度絕緣子相鄰的兩片絕緣子的溫度，S0為絕緣子串中最低溫度絕緣子的放電光斑面積，S1、S2分別為絕緣子串中與最低溫度絕緣子相鄰的兩片絕緣子的放電光斑面積。若在上述污穢條件下紅紫外檢測(cè)結(jié)果滿足以上條件時(shí)認(rèn)為被檢測(cè)的絕緣子串中有零值絕緣子，且為串中溫度最低的一片。當(dāng)前第1頁1 2 3