摘要：通过对绝缘子污秽闪络的分析，比较了泄漏电流法和其他方法的区别，并对高压输电线路上的绝缘子引出了数学模型和测量方法，同时也对泄漏电流在线监测系统做了简要的介绍。
关键词：绝缘子；泄漏电流；在线监测
0引言
外绝缘污闪事故是威胁电力系统安全运行的灾难性事故之一。污闪的发生与污秽的导电性能、污秽在绝缘子表面的附着及受潮程度等有关。目前运行部门常采取定期清扫、涂防尘材料、加强绝缘以及采用耐污或复合绝缘子等措施来提高线路和变电所的运行可靠性。尽管上述措施能够明显降低污闪事故的发生概率，但是考虑到提高防污闪措施的有效性和可靠性，必须对外绝缘设备的染污状态进行及时准确的了解、掌握，绝缘子染污状态在线监测技术应运而生。
泄漏电流是目前作为在线监测绝缘子染污状态的主要参量，它是指运行电压下污秽受潮后测得的流过绝缘子表面污层的电流。随着计算机和测量技术的飞速发展，基于泄漏电流的绝缘子染污状态在线监测技术也逐渐应用于实际中。
1表征绝缘子污秽程度的方法
在长期的绝缘子积污特性和污秽试验研究中，为了定量地评价污秽水平，国际大电网会议（CIGRE）提出了多种表征污秽度的方法：绝缘子表面等值附盐密度（简称盐密，ESDD)、污层电导率、表面电导率、泄漏电流、污闪电压与污闪梯度等方法。
这里，等值盐密法以其测量方法简单等优点被广大电力运行部门及实验研究人员接受，但是它在某些情况下反映的污秽度与真实值有很大差异，从而无法真实反映污层的受潮状况。而污层电导率，定义为绝缘子单位表面污层的电导值，实际上是由加在污层上的电流与电压之比求出的电导与绝缘子的形状系数相乘求得。为测量污层表面电导，应在污层饱和受潮条件下，在绝缘子上加适当高的工频电压，测其泄漏电流，从而求得电导，但上述测量分散性较大，受污秽分布不均匀影响也较大。另外，测量时要用容量较大的电源，测量比较麻烦。表面电导率：表面电导率的测量方法与等值盐密的测量方法相同，但电导率受温度变化影响较大。
污闪电压及污闪梯度，是表征绝缘子性能的最直接最理想的污秽参数，现场污秽试验还能真实地测得绝缘子污闪性能，但由于自然污秽和积污水平达到临界状态与引起污闪的气象条件的产生不一定同时存在，往往是污秽已经达到临界水平但没有充分的潮湿条件而测量不到临界污闪电压，因而进行闪络电压的测量还应结合其他污秽度参数的测量。试验设备容量大，试验不方便，现场不具备条件。
泄漏电流表示污秽度的参数较多，如运行电压下泄漏电流的最大脉冲幅值；超过一定幅值的泄漏电流脉冲数；临闪前最大泄漏电流值等。测量这些参数需要对绝缘子施加一定电压，可以进行在线、连续测量，是真正的动态参量，并且所需设备并不复杂。因此，适合将泄漏电流用于绝缘染污状态的评价及污闪报警。
2 高压绝缘子泄漏电流的测量原理和模型
本节以高压输电线路上的绝缘子为例，说明泄漏电流的测量机理和基于泄漏电流建立的数学模型。
高压绝缘子是输配电线路支撑和悬挂导线用的绝缘部件，其作用是使高压输电线路与支撑和承重铁塔（地）的电隔离。如果高压绝缘子表面存在污秽，在工频电压（对地）电场的作用下，就会产生沿绝缘子表面的电导电流，称之为高压绝缘子泄漏电流，其形成如图1所示，其中绝缘子泄漏电流传感器套装在高压绝缘子串最上端一个绝缘子的尾部与铁塔支臂连接处上，在二次侧感应出电流经并联电阻转换成电压信号。这样，这里的泄漏电流就能反映高压绝缘子正常运行情况下的工频电流。基于上述建立数学模型，测量电路所测的泄漏电流是在工频电压作用下的工频泄漏电流。将泄漏电流传感器输入信号经低通滤波器滤波得工频泄漏电流，设在任意时刻t1采样电流瞬时值为i1，在滞后Δt的t2时刻采样电流瞬时值为i2，则有
图1：绝缘子泄漏电流在线监测系统示意图
监控中心主要是对远程监测终端时钟进行校对，对绝缘子泄漏电流越限值进行设置，自动整点数据接收和人工实时数据采集、报警提示，生成和打印日报表、月报表以及所测参数曲线等。
远程监测终端的主要对高压网绝缘子泄漏电流、现场运行环境湿度和温度进行实时在线监测。
GSM无线通讯移动网是为了建立监控中心计算机和远程监测终端的通讯联络。
3.1监控中心
监控中心主要由服务器、系统管理终端、监控终端、无线数据分类管理终端、GSM调制解调器、监控和数据处理软件等构成。
监控中心计算机通过串口与GSM调制解调器连接便建立起与远程监测终端的通讯。这里采用数据采集处理和无线数传系统软件，该软件采用VF语言编制，具有良好的人机界面，操作方便。可通过它直接观察到反映电力系统高压绝缘子运行的的各种参数，如绝缘子泄漏电流、运行环境湿度和温度。
它的功能有以下几点：
1.通过在监控中心计算机上输入远程监测终端设备号（即SIM卡编号）就可以直接读取远程监测终端的实时采集数据或历史记录数据。
2.可实现实时报警，即当远程监测终端的某一采集数据超过预先设定的上限值时，远程监测终端能够及时将越限数据传送给监控中心计算机，并由计算机给出一个报警信号。
监控中心计算机通过GSM无线通讯移动网将采集到的各远程终端的测量数据保存在数据库中，以便运行管理人员查看或定时打制报表和曲线。
3.2 远程监测终端
远程监测终端主要由测量控制器，NS型泄漏电流传感器，湿度传感器，温度传感器， GSM调制解调器，太阳能电池板，充电控制器和蓄电池等构成。
3.3 GSM无线通讯移动网
GSM是我国现有覆盖范围最广、网络设施最健全、应用最成熟的移动通信网络，能够提供语音、数据短信、漫游等多项业务。这里基于GSM无线通讯移动网的数据传输系统，是利用目前已有的GSM无线通讯移动网，在监控中心计算机和远程监测终端上加装GSM调制解调器来实现的。其特点如下：
1.运行成本低
在现有GSM无线通讯移动网基础上开发远程监测终端数据采集系统，无需用户组网，只需加装GSM调制解调器即可实现无线数据传输。采用短消息模式传输数据每次 0.1元。
2.系统扩容容易
目前GSM网已几乎覆盖全国，所以要扩大使用区域，只需加装用
户终端即可，不存在用户扩网问题。
3.工作可靠性高
在 GSM系统中采用了自适应均衡技术，工频及卷积编码技术，交织编码技术，使无线信号传输质量大大提高。
4 结束语
近年来，高压绝缘子的在线监测技术已经有了很大的发展，从单一的监测泄漏电流的一项特征量（如超过一定幅值的泄漏电流脉冲数N或电流的最大值Ik）发展到监测两项特征量；并同时监测环境的温度和湿度等信息，通过模糊理论进行综合判断。信号的传输方式也从有线发展到了无线通信，并有一定的可靠性。笔者认为同时监测泄漏电流的三个特征量 ：脉冲数N、有效值I以及局放电电流的幅值将更为全面地判断绝缘子的表面状况。监测环境温度、湿度的同时监测绝缘子表面的温度，再送人专家系统进行识别，可更准确地报警。另外，如何获得更为可靠，使用寿命更长的监测系统的电源，以及如何提高整个系统的抗干扰性，将是有待解决的问题。在通信中如何缩短传输时间，降低传输成本，提高传输可靠性是未来的发展方向。
论文作者:赵京
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/10
标签：绝缘子论文; 电流论文; 污秽论文; 终端论文; 在线论文; 测量论文; 高压论文; 《电力设备》2017年第32期论文;