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专利号: 2022115989656
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种强气流强振动坏境下线路绝缘子性能状态测评方法,其特征在于,首先搭建了一个测评平台,所述平台包括:上位机(1)、雷电冲击控制器(2)、雷电冲击发生器(3)、雷电冲击发生器接地极(31)、高压开关(41)、环境模拟试验箱(5)、高压实验电极一(51)、线路绝缘子(6)、高压实验电极二(52)、接地开关(42)、接地电缆(7)、接地网(71)、高精度分压器(8)、分压器接地极(81)、电流测试线圈(9)、实验数据采集单元(10)、无线数据处理传输模块1(11)、气流控制器(12)、气流发生器(13)、气流流速测量仪(14)、无线数据处理传输模块

2(15)、振动控制模块(16)、高频振动模拟与测量平台(17);

所述雷电冲击控制器(2)输入端与上位机(1)相连,雷电冲击控制器(2)输出端与雷电冲击发生器(3)的输入端相连,高压开关(41)的左右两端分别与高压实验电极一(51)、雷电冲击发生器(3)的输出端连接,线路绝缘子(6)的上下两端分别与高压实验电极一(51)、高压实验电极二(52)固定连接,接地开关(42)的上下两端分别与高压实验电极二(52)、接地电缆(7)相连,接地电缆(7)与接地网(71)相连;

所述雷电冲击发生器(3)的接地端与雷电冲击发生器接地极(31)相连;

所述高精度分压器(8)的输入端与高压实验电极一(51)相连,高精度分压器(8)的接地端与分压器接地极(81)相连;所述电流测试线圈(9)套接在接地电缆(7)上;所述高精度分压器(8)的输出端与实验数据采集单元(10)的输入端相连;所述电流测试线圈(9)的输出端与实验数据采集单元(10)的输入端相连;

所述实验数据采集单元(10)的输出端与无线数据处理传输模块1(11)的输入端相连;

所述无线数据处理传输模块1(11)与上位机(1)无线连接;

所述气流控制器(12)的输入端与上位机(1)连接,气流控制器(12)输出端与气流发生器(13)连接;所述气流流速测量仪(14)的输出端与无线数据处理传输模块2(15)连接;所述无线数据处理传输模块2(15)与上位机(1)无线连接;

所述振动控制模块(16)的输入端与上位机(1)连接,振动控制模块(16)的输出端与高频振动模拟与测量平台(17)相连;所述高压实验电极二(52)固定在高频振动模拟与测量平台(17)上;

所述高压实验电极一(51)、线路绝缘子(6)、高压实验电极二(52)、高频振动模拟与测量平台(17)、气流发生器(13)、气流流速测量仪(14)固定在环境模拟试验箱(5)内部;

所述气流发生器(13)的气流流出平面(131)与线路绝缘子(6)轴向方向垂直;

一种强气流强振动坏境下线路绝缘子性能状态测评方法,包括以下步骤:

S1:在上位机(1)设定气流流速Va,上位机(1)通过控制气流控制器(12)控制气流发生器(13)的转速n从0开始均匀增加;同时气流流速测量仪(14)实时测量环境模拟试验箱(5)内的气流流速v,无线数据处理传输模块2(15)将气流流速测量仪(14)测量结果无线传输至上位机(1),上位机(1)对气流流速v进行判断,若满足|Va‑v|

S2:在上位机(1)设定线路绝缘子振动频率为fa、振动幅值为Aa,上位机(1)通过控制振动控制模块(16),控制高频振动模拟与测量平台(17)开始工作,产生振动频率为fa、振动幅值为Aa的振动;

S3:在上位机(1)设定雷电压U1,闭合高压开关(41)、接地开关(42);

S4:上位机(1)通过控制雷电冲击控制器(2),控制雷电冲击发生器(3)产生雷电压至高压实验电极一(51),实验数据采集单元(10)通过电流测试线圈(9)测量接地电缆(7)上的电流值为Ir,同时实验数据采集单元(10)通过高精度分压器(8)测量线路绝缘子(6)的电压值Ur;

S5:实验数据采集单元(10)的采集数据经无线数据处理传输模块1(11)无线传输至上位机(1),判断Ir是否满足Ir>Iε;若满足,则上位机(1)设定的雷电压幅值减小∆U,重复步骤S4‑S5;若不满足,则记录此时的Ur,同时断开高压开关(41)、接地开关(42),转至步骤S6;

S6:改变上位机(1)设定的线路绝缘子振动频率,重复Q‑1次步骤S2‑S5,产生Q组测量数据;

所述上位机(1)设定的线路绝缘子振动频率的范围为[fa,fd],间隔H均匀取值;

所述H的值为(fd‑fa)/(Q‑1);

S7:计算线路绝缘子(6)的暂态特性电压U的理论计算值:

  (1)

式(1)中,f为线路绝缘子(6)的振动频率,f0为工频,v为气流流速,φ为线路绝缘子(6)轴向方向与水平方向的夹角;δ、γ为高斯误差系数,x为积分变量;

S8:采用粒子群优化算法对公式(1)进行优化建模,得出使线路绝缘子(6)的暂态特性电压的理论计算值和测量值之间误差最小的一组γ、δ值,具体步骤为:

1)、生成具有均匀分布的粒子和速度的初始总体,设置停止条件;

2)、按照式(2)计算目标函数值:

                    (2)

式(2)中O(δ,γ)表示目标函数,Uri为第i组实验中线路绝缘子(6)的电压实测值,Ui为第i组实验中线路绝缘子(6)的暂态特性电压的理论计算值,Q为测量数据组数;

3)、更新每个粒子的个体历史最优位置与整个群体的最优位置;

4)、更新每个粒子的速度和位置;

5)、若满足停止条件,则停止搜索,输出搜索结果,否则返回第2)步;

6)、得出使绝缘气体特征电流计算值和测量值误差最小的γ0,δ0值;

S9:将S8中得出的使误差最小γ0,δ0值代入公式(1)得到优化后的线路绝缘子(6)的暂态特性电压Ub的理论计算公式:     (3)

S10:基于优化后的线路绝缘子(6)的暂态特性电压Ub计算线路绝缘子(6)的性能状态测评因子β:                               (4)式(4)中Ub为优化后的线路绝缘子(6)的暂态特性电压,Us为优化后的线路绝缘子(6)的暂态特性电压基准值;

S11:基于β进行线路绝缘子(6)的性能状态测评,当β∈[1,+∞)时,表明线路绝缘子(6)性能状态正常;当β∈(0,1)时,表明线路绝缘子(6)状态异常,需要检修。