基于行波原理的高压架空线路绝缘在线监测方法研究

论文摘要

目前,各种架空线路绝缘在线监测方法均需自绝缘子串处取得监测信号,户外安装的监测装置工作于强电磁场和多变气象环境中,难以维持自身稳定运行；需人员现场操作的监测方法无法实现所有绝缘子串全天候在线监测。本文的工作是应用双端行波测距原理,根据线路两端获取的污秽绝缘子串电弧放电暂态波形进行放电绝缘子串定位和其绝缘性能估计的一种新尝试。为此,本文进行了以下几个方面的研究：(1)应用叠加原理和附加网络分析污秽绝缘子串电弧放电产生行波的机理。污秽绝缘子串表面干带被击穿瞬间产生电弧,最后一环干带产生电弧时,所有干带都被电弧桥络,放电回路形成,行波传入线路。从附加为网络看,不稳定电弧放电期间,附加电势源在附加网络中反复接入与断开,每次接入均产生行波；稳定电弧燃起时,附加电势源接入后不再断开,仅该次接入产生行波。(2)以绝缘子污闪数学物理模型为理论依据,构建污秽绝缘子串电弧放电仿真模型的关键是确定电弧伏安特性和污秽层电阻。首先建立精细的绝缘子串电弧放电模型,根据串中每一个绝缘子的状态对所有绝缘子建立模型。在此基础上,建立简化模型,将整串绝缘子等效为一个圆柱体,将所有干带电弧等效为一条电弧。(3)分析线路两端获取的电弧放电暂态波形特征。应用附加网络和网格图来分析,不稳定电弧放电期间,线路两端获取的暂态波形包含每次电弧燃起时产生的初始波和其在对端母线的反射波；稳定电弧燃起后,线路两端获取的暂态波形包含稳定电弧燃起时产生的初始波和其在对端母线的反射波。分别建立线路中某处绝缘子串处于两个电弧放电阶段的仿真模型,在线路两端获取暂态电流波形,不稳定电弧放电阶段,放电相波形无明显变化规律,非放电相波形波动幅值逐渐增大,该暂态波形的起始时刻标志着第一次电弧燃起时的初始行波到达线路端点；稳定放电阶段,放电相波形波动幅值逐渐减小,且各个浪涌波形有明显相关性。本文研究发现,根据线路两端获取的暂态波形可以实现污秽绝缘子串的在线监测。该监测方法无需在杆塔处分布安装监测装置,无需人员携带监测设备现场操作,不但节省人力成本,而且大大降低监测装置自身维护工作量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 行波测距原理
• 1.2.2 高压架空线路绝缘在线监测的研究现状和发展趋势
• 1.3 本文研究的主要思路和所作的主要工作
• 第二章 污秽绝缘子串电弧放电行波机理
• 2.1 污闪机理
• 2.2 绝缘子污闪模型
• 2.3 电弧放电行波产生机理
• 2.3.1 轻污秽电弧放电产生行波的特征
• 2.3.2 重污秽电弧放电产生行波的特征
• 2.4 电弧放电行波在线路中的传播过程
• 2.5 电弧放电行波的提取
• 2.6 电弧放电初始行波浪涌到达时刻的标定
• 2.7 本章小结
• 第三章 基于电弧放电行波的污秽绝缘子串在线监测方法
• 3.1 污秽绝缘子串电弧放电特征
• 3.1.1 不同绝缘子串同时电弧放电的概率问题
• 3.1.2 行波源特征
• 3.1.3 电弧放电行波强度的特征
• 3.2 污秽绝缘子串的定位
• 3.2.1 双端行波测距原理
• 3.2.2 电弧放电初始行波的确定
• 3.3 污秽绝缘子串状态的估计
• 3.3.1 污秽绝缘子串状态分区
• 3.3.2 轻污秽状态的判断
• 3.3.3 重污秽状态的判断
• 3.4 本章小结
• 第四章 污秽绝缘子串仿真模型的构建
• 4.1 ATPDRAW简介
• 4.2 污秽绝缘子串等效模型
• 4.3 污秽绝缘子串仿真模型
• 4.3.1 单个污秽绝缘子的仿真模型
• 4.3.2 污秽绝缘子串电弧放电仿真模型
• 4.4 仿真参数设置
• 4.4.1 电弧电阻伏安特性设置
• 4.4.2 电弧的燃起与熄灭与压控开关元件
• 4.4.3 剩余污秽层电阻的估算
• 4.4.4 各个绝缘子的参数设置
• 4.4.5 简化模型
• 4.5 本章小结
• 第五章 仿真结果与分析
• 5.1 污秽绝缘子串模型仿真结果与分析
• 5.2. 简化绝缘子串模型仿真结果与分析
• 5.3 放电绝缘子串定位仿真与分析
• 5.4 污秽程度估计仿真与分析
• 5.4.1 轻污秽情况
• 5.4.2 重污秽情况
• 5.4.3 污秽绝缘子串电弧状态变化的过渡
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文