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CN102955088A - 一种基于有限元数据库的零值绝缘子检测方法 - Google Patents

一种基于有限元数据库的零值绝缘子检测方法 Download PDF

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徐肖伟
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程志万
刘红文
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Abstract

一种基于有限元数据库的零值绝缘子检测方法，利用有限元分析软件建立典型输电线路杆塔及对应绝缘子串的模型数据库；并通过有限元分析软件对模型数据库中的绝缘子串模型进行电场分析,现场测试零值绝缘子时采用非接触式电场测试法，将现场测试结果与有限元计算结果进行比较，有效识别线路绝缘子串中是否存在零值绝缘子及其具体位置。本发明以有限元仿真计算为基础，可掌握多种塔形、绝缘子串的电场分布情况，用计算代替部分测试工作，工作量较小。同时，可实现采用非接触式的电场测试法作为零值绝缘子检测方法，可识别零值绝缘子的具体位置，具有不需登塔工作，不需停电检测，安全可靠等优点。

Description

一种基于有限元数据库的零值绝缘子检测方法
技术领域
本发明属于零值绝缘子检测方法，尤其是基于有限元数据库的零值绝缘子检测方法技术领域。 
背景技术
绝缘子是输电线路的重要组成部分，起着机械连接和电气绝缘的作用。长期以来，零值绝缘子的检测一直是线路运行部门的一项重要工作。常规零值绝缘子检测手段有火花间隙法、电压分布法、电晕脉冲法、红外热像测温法等，但这些方法都存在一定缺陷。其中，火花间隙法工作量较大，且可能短路良好绝缘子从而进一步减弱绝缘子串的有效绝缘距离，加重短路故障威胁；电压分布法需要人工上杆塔进行测试，耗费人力较大；电晕脉冲法测量绝缘子串的电晕脉冲电流需要和被测对象直接接触，且不能直接反映绝缘子的放电变化。红外热像测温法通过绝缘子红外成像结果进行判定，方法受气象条件、外界热源干扰等影响，不能准确判定。 
线路绝缘子串长期承受电压，在交流高电压作用下绝缘子串的电场分布是极不均匀的，掌握绝缘子串表面及空间电场分布情况，即可掌握绝缘子运行状况、绝缘性能。本发明提出一种基于有限元数据库的零值绝缘子检测方法，本方法以有限元仿真计算结果作为判断依据，在掌握多种塔形、绝缘子串电场分布情况的基础上，现场采用非接触式的电场测试法作为零值绝缘子检测方法，通过将测试结果与计算结果进行比较，可有效识别是否存在零值绝缘子及零值绝缘子的具体位置，用计算代替部分测试工作，工作量较小，且具有不需登塔工作，不需停电检测，安全可靠等优点。 
发明内容
本发明的目的在于，提出利用有限元分析软件建立典型杆塔和绝缘子串数据库，再利用软件计算得到绝缘子串空间电场分布数据库。在具备数据库的基础上，现场采用非接触式电场测试法，用实测结果与计算结果进行比较，有效判断绝缘子串中是否存在零值绝缘子及其所处位置。 
本发明是通过下列技术方案来实现的。 
一种基于有限元数据库的零值绝缘子检测方法，其特征是，按以下步骤进行： 
（1）利用有限元分析软件建立典型输电线路杆塔及对应绝缘子串的模型数据库；
（2）通过有限元分析软件对模型数据库中的绝缘子串模型进行空间电场分析：分别计算各模型在距离绝缘子串0.5m、1m、2m处轴向路径上的空间轴向电场分布情况，得到绝缘子串轴向坐标与空间电场值的关系曲线，建立绝缘子串空间电场分布数据库；
（3）现场开展零值绝缘子检测工作：采用非接触式电场测试法，利用电场测试仪测量距离被测绝缘子串0.5m或1m或2m处（根据现场实际情况选定）沿轴向路径上的空间轴向电场值，并记录、绘制曲线；
（4）从绝缘子串空间电场分布数据库中调取与实测试品一致的模型计算结果，与现场测试的曲线进行比较：若现场测试曲线明显高于计算曲线，说明绝缘子串高压侧可能存在零值绝缘子；若现场测试曲线较曲线出现局部凹陷，说明凹陷对应坐标处绝缘子可能为零值。
下面结合附图及实例进一步阐述本发明内容。 
附图说明
图1为本发明流程框图； 
图2为有限元计算模型及现场测试示意图；
图3为有限元计算电场分布曲线及现场测试电场分布曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 
如图1，基于有限元数据库的零值绝缘子检测方法，包括以下步骤： 
（1）利用有限元分析软件建立典型输电线路杆塔及对应绝缘子串的模型数据库；
（2）通过有限元分析软件对模型数据库中的绝缘子串模型进行电场分析：分别计算各模型在距离绝缘子串0.5m、1m、2m处轴向路径上的空间轴向电场分布情况，得到绝缘子串轴向坐标与空间电场值的关系曲线，建立绝缘子串空间电场分布数据库；
（3）现场开展零值绝缘子检测工作：采用非接触式电场测试法，利用电场测试仪测量距离被测绝缘子串0.5m或1m或2m处（根据现场实际情况选定）沿轴向路径上的空间轴向电场值，并记录、绘制曲线；
（4）从绝缘子串空间电场分布数据库中调取与实测试品一致的模型计算结果，与现场测试的曲线进行比较：若现场测试曲线明显高于计算曲线，说明绝缘子串高压侧可能存在零值绝缘子；若现场测试曲线较曲线出现局部凹陷，说明凹陷对应坐标处绝缘子可能为零值。 
利用有限元分析软件搭建的模型如图2，模型由杆塔1、绝缘子串2、导线3构成，电场计算后，从高压端至低压端选取测试线4为路径，分别得到离绝缘子串0.5m、1m和2m时，绝缘子串轴向坐标上的空间电场分布曲线 。 
图2反映了现场测试方法。同样选取离绝缘子串0.5m或1m或2m（根据现场实际情况选定）的一条垂直路径即测试线4作为电场测试路径，利用绝缘杆6支撑电场探头5沿测试线4由高压端向低压端（由下至上）进行测试，并通过光纤7将数据传至电场测试仪8，进行读数、绘制曲线。 
图3为通过有限元分析软件计算得到的良好绝缘子串在轴向路径上轴向电场强度曲线（曲线1）以及现场测试中存在零值绝缘子时轴向路径上的轴向电场强度曲线（曲线2、曲线3）。其中横坐标为轴向测试路径的坐标即绝缘子串对应的轴向坐标，以高压端为起点对应的坐标，纵坐标为电场强度值。当绝缘子串高压侧存在零值绝缘子时，如曲线2，测试电场强度值明显高于计算值；当绝缘子串中部存在零值绝缘子时，在零值绝缘子对应的测试线坐标处曲线出现凹陷，如曲线3。 

Claims (1)

1.一种基于有限元数据库的零值绝缘子检测方法，其特征是，包括以下步骤：
1）利用有限元分析软件建立典型输电线路杆塔及对应绝缘子串的模型数据库；
2）通过有限元分析软件对模型数据库中的绝缘子串模型进行电场分析：分别计算各模型在距离绝缘子串0.5m、1m、2m处轴向路径上的空间轴向电场分布情况，得到绝缘子串轴向坐标与空间电场值的关系曲线，建立绝缘子串空间电场分布数据库；
3）现场开展零值绝缘子检测工作：采用非接触式电场测试法，利用电场测试仪测量距离被测绝缘子串0.5m或1m或2m处沿轴向路径上的空间轴向电场值，并记录、绘制曲线；
4）从绝缘子串空间电场分布数据库中调取与实测试品一致的模型计算结果，与现场测试的曲线进行比较：若现场测试曲线明显高于计算曲线，说明绝缘子串高压侧可能存在零值绝缘子；若现场测试曲线较曲线出现局部凹陷，说明凹陷对应坐标处绝缘子可能为零值。
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