光传感器输变电设备盐密在线监测系统研究

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1、光传感器输变电设备盐密在线监测系统研究刘振华1，2季华3(1．华北电力大学，北京102206；2．宁夏银川供电局，银川750011；3.宁夏泰和房地产开发有限公司，银川750002)摘要：在介绍了目前国内常用的输变电设备防污监测手段的不足之处的基础上，介绍了一种新型的光传感器输变电设备在线盐密监测系统的技术原理、工作方式及技术特点等。关键词：光传感器；在线监测；盐密1概述输变电设备外绝缘的特性对输变电线路的安全运行具有重大影响，电力系统中大量使用的绝缘子，其表面污染并受潮将严重影响绝缘子的电气特性，以致绝缘子表面积累的污物受潮时引起绝缘击穿闪络，影响输变电设备运行的可靠性，危及电网的

2、运行安全。电气设备污闪事故在全国电网时有发生，特别是2001年初，全国电网发生了大面积的污闪给电力生产造成了巨大损失，对电力企业的形象带来严重影响，因此预防、减少污闪事故的发生对于电网安全可靠运行具有十分重要的意义[1][2]。输变电设备外绝缘污秽物质的化学成分是影响绝缘污耐受能力的关键，其中污秽物的盐密是最重要，也是唯一的可以定量的参数。因此，盐密的测量对输变电设备安全运行具有极其重要的作用。目前盐密测量最主要有两种方法：等值盐密法与泄漏电流法[2]。前者要利用线路停电检修的机会将外绝缘上的积污取回实验室进行分析试验；后者则需将积污的绝缘子整串（或部分）换下，运回实验室加压测量泄露

3、电流，或者在线路上装设在线测量泄露电流的装置。两种方法都存在着要求停电，测量误差大，即使是可以在线测量泄露电流，也存在着电磁的干扰以及气候影响等方面的困难。其中，最关键的一点是无法测量实时准确盐密值，而“防污闪”工作的重点之一是测量实时准确盐密值，因此“等值盐密法与泄漏电流法”都不能很好的作为“防污闪”工作的实施依据。光传感器输变电设备盐密在线监测系统是一种科学、简单、准确、实时监测盐密的新手段，它实现了运行绝缘子等值盐密的在线连续测取，对输变电设备防污工作的状态检修及防止污闪事故发生具有重大意义[1]。2光传感器输变电设备盐密在线监测系统简介在对输变电设备的污秽状况评估中，盐密是唯

4、一的可以定量的参数。光传感器输变电设备盐密在线监测系统是采用“光传感器输变电设备盐密在线监测法”对输变电线路的输变电设备的盐密进行实时监测。即采用先进的光传感技术，在高压环境下运行而不受电磁场干扰及环境气候的影响，且能够在不停电的情况下测取准确盐密值，实时、方便地掌握输变电外绝缘设备的积污情况，为防污闪管理工作提供科学准确的数据，从而指导对输变电外绝缘设备的清扫，实现输变电外绝缘设备的状态检修。它主要由数据监测终端和数据监测中心两部分组成，是一种智能化大范围远程分布式盐密实时监测系统，可实现自动、连续在线监测绝缘子污秽状况，有效提高了预防性维修工作效率，保证了电网的安全运行[1][2

5、]。3系统技术原理与工作方式3.1技术原理光传感器测量盐密是基于介质光波导中的光场分布理论和光能损耗机理。置于大气中的低损耗石英棒是一个以棒为芯、大气为包层的多模介质光波导[2]。在光传感器上无污染时，由光波导中的基模和高次模共同传输光的能量，其中绝大部分光能在光波导的芯中传输，但有少部分光能将沿芯包界面的包层传输，光波传输过程中光的损耗很小。当光传感器上有污染时，由于污染物改变了高次模及基模的传输条件；同时，污染粒子对光能的吸收和散射等产生光能损耗；通过检测光能参数可计算出传感器表面盐份多少。将光传感器与绝缘子串置于相同环境，通过计算可得出绝缘子表面的盐密值（图1）。图1光波导系统

6、原理图3.2工作方式光传感器输变电设备盐密在线监测系统主要利用现场安装的数据监测终端，采集现场的温度、湿度、以及光能参数等，通过GSM/GPRS/CDMA的数据通信模块，将现场采集的数据发送到盐密监测中心，盐密监测中心的工作站根据盐密数学模型的计算、得到盐密数据，并采用数据库技术进行数据管理，可实现自动、连续在线监测绝缘子污秽状况。3.3技术特点3.3.1光传感器测量盐密的准确性由于该系统是通过监测光传感器的光能参数变化来测量光传感器盐份的多少，再通过换算得出绝缘子表面的盐密，该系统在我国北方、中部、南方等地已成功实施，通过各种检测报告及用户使用报告来看，采用光传感器技术测量盐密是成

7、功的，所测得盐密值与等值盐密法所测得的盐密值是一致的。3.3.2光传感器测量盐密系统的稳定性光传感器输变电设备盐密在线监测系统能够不受电场干扰、不受各种环境气候因素的影响而正常运行，系统采用“蓄电池+太阳能电池”的供电方式可保证系统长时间工作。3.3.3数据传输、接收及存储的稳定性本系统采用GSM/GPRS/CDMA进行数据通讯，利用监测终端和监测中心的双重数据存储备份功能，可以在主机断电3个月内，自动保存数据。充分保障了数据的安全性。同时，本系统利用通讯