基于遥测技术的高压绝缘子在线监测系统的实际应用

基于遥测技术的高压绝缘子在线监测系统的实际应用刘宝升刘鹏（德州供电公司山东省德州市德城区新湖南路48号 253008）〔摘要〕据统计由于污秽而引起的绝缘子闪络事故，在目前电网总事故中居第二位，仅次于雷害事故，而污闪事故的损失却是雷害事故的10倍。

污闪事故涉及面广、停电时间长、经济损失大、是电网安全发、供电的一大威胁。

如果不加强预防将严重威胁着电力系统的安全运行。

而基于遥测技术的高压绝缘子在线监测系统的实际应用为我们防止污闪事故的发生提供了有效的指导和可靠的保证。

〔关键词〕污闪高压绝缘子在线监测1 引言几十年来国内外传统的绝缘子清扫、检测基本上全为计划方式，这种方式不仅耗费大量的人力、物力，而且绝大多数为停电清扫，光停电造成的损失就非常巨大，并且计划式的检修、清扫并不能做到完全杜绝事故的发生，许多由于污闪造成的事故均是在两次清扫之间发生的。

而绝缘子串由于灰尘、鸟粪、老化等原因造成的污闪事故也经常出现，这些问题的产生都是因为我们缺乏实时监测设备运行状况的手段，不能真正做到设备的“可控在控”，因此从提高工作效率，减少不必要的损失，严防大面积停电事故的角度出发，做到有的放矢地对设备进行状态检修，及时地引进高压绝缘子在线监测系统尤其必要。

1.1 高压绝缘子在线监测系统是集先进的计算机技术、弱信号传感技术、电磁屏蔽技术、信息处理技术、低功耗技术、新能源技术、网络通讯技术、远距离遥测遥控技术、高电压技术为一体的高新技术产品。

它的应用可以缩短我国电力在安全运行、供电可靠性等方面与国际先进水平的差距，提高供电可靠性，并且可以改变以往人工定期清扫、检查的老式劳动。

通过该系统对运行状态下多种绝缘子的24小时不间断监测，取得泄露电流、温度、湿度等大量数据。

将这些数据通过GSM网络传输至分析处理中心，中心根据一套专家分析系统进行分析处理，及时提供给相关人员进行决策。

实时监测绝缘子污秽情况，对于绝缘子的及时清污，实现由计划检修到状态检修，提高电网运行效率，保障供电可靠性具有重要意义。

系统主要实现如下功能：1、各种类型绝缘子的泄露电流的精确测量2、环境温度、湿度等气象参数的精确测量3、各测量数据的远程传输4、专家分析、查询系统的建立1.2 系统结构图如下：系统总体原理图如下：该系统主要由传感器、主保护与信号调理单元、环境监测单元、直流电源单元、GSM通讯单元组成。

1.3 高压绝缘子在线监测系统融高压、电子传感、通讯、新能源、机械、电磁技术为一体，利用泄漏电流法监测绝缘子的污秽程度，能有效改变输电线路传统的检修、维护方法，可以随时预期事故的发生。

本系统主要由各个采集单元实时采集所监测绝缘子的数据信息，实时地发回到中心，中心对数据进行接收，同时返回相关的应答；数据再经分析、处理，存储于数据库服务器上；所有客户端可以随时对数据进行各种查询、浏览、打印、存档，还可直观地通过数据曲线对某个具体绝缘子进行污秽监控；并且能实时地进行报警信息显示与提示。

系统功能及特点：☆在线、实时监测绝缘子的平均泄漏电流，确定运行的可靠性及老化程度。

☆分析软件采用理论曲线，计算表面等值附盐密度，结合专家系统确定污秽程度。

☆报警可靠，趋势分析可为制定线路维护计划提供依据。

☆不停电安装、调试，维护量很小。

系统主要技术参数:☆适用电压范围：110kV－500kV ☆报警电流：初始值据我国标准或现场实际情况设置，运行后由专家系统设置☆最小泄漏电流分辨率：20微安2 实际应用2.1 安装地点、时间德州供电公司经过充分的市场调研、综合考虑产品造价、产品原理和可靠性、售后服务等因素决定在所维护的220kV、110kV线路安装基于遥测技术的高压绝缘子在线监测系统，这是在我省首次使用。

并根据系统提出的目的进行了详细的监测点选择，选择了不同电压等级、不同绝缘子、不同污区等典型污秽点。

我公司线路的污秽源多为电厂粉尘，根据设备的布局情况先期安装5台作为试点。

这样即可监测线路又可监测变电站，初步形成整个辖区的绝缘子污秽监测图，由于绝缘子型号较多，针对监测设备能同时监测6串绝缘子的特点，此次安装点的选取多为双回路线路，其中合成绝缘子一处，进出站三处，县（市）一处。

具体运行安装地点：110kV西郊站内110kV2#赵西线50#塔，华德电厂旁边的220kV华中线、华临线双回2#塔，临邑靠近临商公路的220kV 的华临线200#杆，220kV苗庄变电站旁110kV苗陵线、苗刘线双回4#塔以及220kV赵庄变电站的220kV1#华赵线、2#华赵线双回32#塔。

安装时间为2003年10月20－29日，数据统计分析至2004年6月底。

具体的安装位置详见(图一)和(表一)。

图一紫框为安装点绝缘子在线监测系统安装位置表线路名称杆塔号塔型绝缘子类型电压等级选址理由2#赵西线50# DSn XW1-4.5 110kV 西郊站内四级污区华中线华临线双回2# SZT1(20) FXB-220/110 220kV 华德电厂四级污区华临线200# JG XWP-7 220kV 靠近临商路三级污区苗陵、苗刘线50# DSn XWP2-70 110kV 苗庄变电站三级污区1#、2#华赵线双回32# SDF XWP-7 220kV 赵庄变电站三级污区表一2.2系统运行情况2.2.1 系统的杆塔采集装置适用于110kV－500kV线路，可同时采集六串绝缘子数据，可以带电安装，简单易操作。

一基双回路铁塔线路可在一小时内完成安装调试。

该系统运行到至今，设备运行正常，当出现雾、雨等异常天气时系统可将真实的突变现场数据发回监测中心，经过与当地的气象条件比较，采集的气象数据和泄露电流数据，真实可靠，特别是利用GSM技术作为数据传输的手段，解决了一直困扰绝缘子在线监测技术的传输问题，其可靠性稳定，运行费用经济合理。

后台的分析软件设计合理，非常便于数据分析和比较，维护方便。

2.2.2通过合成绝缘子与瓷瓶绝缘子安装在线监测系统的数据比较分析，合成绝缘子泄露电流约为0.01-0.24(毫安)，瓷瓶泄露电流约0.01-5.2(毫安)，合成绝缘子泄露电流明显低于瓷瓶绝缘子，相差一个数量级，同时也说明合成绝缘子有良好的绝缘性能，为合成绝缘子与瓷瓶绝缘子比较提供了真实依据，也为今后合成绝缘子的检查、检修积累了运行经验。

2.2.3 系统投运后我们安排了专职系统维护人员，系统运行至今，运行稳定可靠，达到了预期目的，积累了大量数据。

运行10个月共有六条线路发出报警信号33次，均在降温、小雨、雾等天气下出现。

其中空气湿度均在90％以上，急降雨时均未发生报警，且泄漏电流数值比晴朗天气变化不大。

时间在15:00-7:00之间较多，尤其是集中在23:00-2:00。

通过对报警杆塔的瓷瓶进行带电和停电检测均未发现零值，说明了该相瓷瓶串在当时的天气状况下由于污秽和潮湿条件的结合，泄漏电流明显的增大了，积累到一定程度势必造成污闪的严重后果，可见，该检测系统确实能起到实时监测、报警的作用，还应继续摸索更具参考价值的报警电流值。

2.3 经济效益分析：安装前线路运行状况靠人工检测，费时费力。

安装后能在办公室里实时监测线路数据，提高了工作效率。

该系统能及时测量绝缘子实时的泄漏电流值，将来还可以通过公式换算出表面放电强度以及表面附盐密度。

这样就能够在办公室里对运行中的绝缘子进行实时、有效地检测它的安全、可靠状况，对不明原因的闪络给出准确的判定，同时它还具有监测、发现运行中的绝缘子零值的功能并对绝缘子的不安全因素给予警报，大大减轻了人们对线路维护的工作强度。

减少了维护费用和人力，减少停电次数，提高供电可靠性，以达到节约生产支出、创造经济效益的目的。

以线路检修一年费用为例：A. 安装前检测零值：500元/班，110kV-220kV线路32条。

现在可以有针对性地进行监测。

B.日常巡视工作量大幅度减少，只检查杆塔本体部分部件即可。

减少了工作人员和车辆。

减少了雾、雨、雪等天气情况下的难走路段的特巡。

C.由于110kV-220kV线路直线杆塔均更换了合成绝缘子，目前没有指导清扫或更换的有效手段，闪络后更换一支需500-900元。

D.闪络后事故巡视、抢修准备、安排停电以及少供电量等带来的费用也相当可观。

估算一下每年节省费用2－3万元。

由于今后实时根据泄漏电流来指导检修，既减轻了劳动强度，又增强了监测力度和预防事故的能力，确保了线路设备的安全“可控在控”，可以取得很可观的经济效益和社会效益。

2.4 建议进一步深入地开展相关技术的研究、开发，比如怎样通过绝缘子串的泄漏电流值的变化来预测其发生闪络的可能性，提高数据分析能力，最大程度地反映实际运行情况，从大量的数据积累中摸索出具体设备的绝缘变化规律，尤其要找出绝缘子发生闪络的临界泄漏电流值，以便及时采取措施防止闪络事故的发生，为保障输电线路的安全运行提供更好的技术保证。

3. 结论该系统能通过在线、实时监测绝缘子的平均泄漏电流及局部放电，确定绝缘子运行的可靠性及老化程度，软件具有提前发出报警功能。

根据监测结果可以比较详尽的了解这些高压线路运行状况：A.确定该线路绝缘子是否应进行清扫，对线路的防污闪起到积极的作用；B.判断相同地区、相同环境的线路的绝缘子是否应进行清扫；C.为状态检修积累数据，指导线路绝缘子的清扫工作，及时地安排检修、瓷瓶检测和清扫计划。

D.可以减少很多维护费用和人力，也可以减少停电次数，提高供电可靠率。

借此来提高高压线路的运行水平和安全性能，科学地根据设备的状态安排检修，保证线路的安全运行，以达到节约生产支出，多创效益的目的。

4结束语该系统从立项、调研、开发、安装调试，项目进展顺利，达到预期设计目的，系统数据采集真实准确、通讯正常、总体运行稳定可靠，能真实反映现场绝缘子的绝缘性能，在同类产品中居国内领先水平，在我省是首次使用，具较好的推广应用价值。

经过一段时间的数据积累，我们将组织相关专家、运行人员、开发人员进行数据分析，结合以往盐密测试数据及气象资料等数据，总结出适合于我公司的绝缘子清扫标准，为绝缘子监督工作提供真实数据，为线路检修由计划检修过渡到状态检修提供科学的绝缘子清扫依据，以便进一步应用推广，为有效地预防污闪事故的发生和真正实现状态检修提供宝贵的经验。

2004.07.19。