本發(fā)明涉及電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計的絕緣子污穢度評估方法。

背景技術(shù)：

架空輸電線路絕緣子受自然條件下固體、液體和氣體導(dǎo)電物質(zhì)污染積污后，在大霧、露、毛毛雨、融冰、融雪等潮濕氣象條件下，其絕緣性能將顯著降低，可能在運行電壓下發(fā)生污閃事故。隨著工業(yè)的發(fā)展、污染的加劇，污閃事故頻繁發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，2001年冬季華北和東北地區(qū)的雨、雪、霧天氣共導(dǎo)致238條66～500kV輸電線路、34座變電站先后發(fā)生污閃事故；2006年冬季山東、河北及京津部分地區(qū)大霧天氣導(dǎo)致500kV線路相繼發(fā)生7次閃絡(luò)事故；2010年10月投運的±660kV銀東直流輸電線路共發(fā)生了5次污閃事故，造成了巨大的經(jīng)濟損失。

在污閃防治方面，電力部門制定了一系列諸如加大爬電距離、涂防塵涂料、采用有機合成絕緣子、定期清掃、更換不良或零值絕緣子等防污閃措施，取得了一定的效果。但上述防污閃措施本質(zhì)上均為被動型的預(yù)防，由于缺少對絕緣子污穢度有效的評估，導(dǎo)致污閃防治效果不是很理想。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要以等值鹽密為污穢特征量，并根據(jù)輸電線路所經(jīng)地區(qū)的污濕特征和運行經(jīng)驗進行輸電線路設(shè)計、運行維護及污閃事故分析。目前，獲取絕緣子鹽密值的主要方法是人工取樣測量，不僅需要在停電狀態(tài)下開展離線的測量實驗，而且這種方法耗時長、費用高、效率低，對于基于設(shè)備狀態(tài)的檢修策略所起到的作用有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計的絕緣子污穢度評估方法。本發(fā)明從輸電線路絕緣子動態(tài)積污過程出發(fā)，通過統(tǒng)計評估時間段內(nèi)與絕緣子動態(tài)積污有關(guān)的氣象參數(shù)，分別計算絕緣子在污穢累積過程后的鹽密增加量以及在降雨清洗過程后的鹽密減少量，并結(jié)合初始時刻絕緣子的鹽密值完成評估時刻絕緣子污穢等級的確定。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開的一種基于氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計的絕緣子污穢度評估方法，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟S1、氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計：以天為單位，統(tǒng)計初始時刻至評估時刻待評估段輸電線路桿塔處的氣象數(shù)據(jù)；

步驟S2、積污過程劃分：根據(jù)步驟S1得到的氣象數(shù)據(jù)中的降雨量信息，將絕緣子的動態(tài)積污過程劃分成為污穢累積和降雨清洗相互交替的過程；

步驟S3、鹽密變化計算：在經(jīng)典的污穢累積和降雨清洗模型基礎(chǔ)上，考慮氣象參數(shù)對絕緣子污穢累積速率和降雨清洗效果的影響，計算絕緣子經(jīng)歷動態(tài)積污過程后的鹽密變化量；

步驟S4、污穢等級評估：求取絕緣子在整個評估時間段內(nèi)的鹽密變化量，結(jié)合初始時刻的鹽密值，確定絕緣子當(dāng)前的污穢等級。

本發(fā)明的有益效果：

通過統(tǒng)計絕緣子表面等值鹽密的變化以及所對應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)，分析絕緣子動態(tài)積污與氣象數(shù)據(jù)之間的耦合關(guān)系，可提出一種基于氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計的絕緣子污穢度評估方法。該方法只需輸入與絕緣子動態(tài)積污有關(guān)的氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合由歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到的污穢累積以及降雨清洗計算參數(shù)，即可完成絕緣子污穢度的評估，為污穢在線監(jiān)測裝置匱乏而又處于高污染地區(qū)的輸電線路絕緣子提供一個可行、有效的污穢度評估方法，對基于絕緣子污穢度的防污閃措施制定與實施具有重要的實用意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例的絕緣子動態(tài)積污過程劃分圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明：

本發(fā)明提出的基于氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計的絕緣子污穢度評估方法，如圖1，它包括以下步驟：

步驟S1、氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計：以天為單位，統(tǒng)計初始時刻至評估時刻待評估段輸電線路桿塔處的氣象數(shù)據(jù)；

步驟S2、積污過程劃分：根據(jù)步驟S1得到的氣象數(shù)據(jù)中的降雨量信息，將絕緣子的動態(tài)積污過程劃分成為污穢累積和降雨清洗相互交替的過程，如圖2所示；

步驟S3、鹽密變化計算：在經(jīng)典的污穢累積和降雨清洗模型基礎(chǔ)上，考慮氣象參數(shù)對絕緣子污穢累積速率和降雨清洗效果的影響，計算絕緣子經(jīng)歷動態(tài)積污過程后的鹽密變化量；

步驟S4、污穢等級評估：求取絕緣子在整個評估時間段內(nèi)的鹽密變化量，結(jié)合初始時刻的鹽密值，確定絕緣子當(dāng)前的污穢等級。

上述技術(shù)方案的步驟S1中統(tǒng)計的氣象數(shù)據(jù)為初始時刻至評估時刻輸電線路桿塔處每天的空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)以及降雨量。

上述技術(shù)方案的步驟S2中判斷評估時間段內(nèi)每天降雨量的大小，如降雨量為零，則劃分成污穢累積過程；如降雨量大于零，則劃分成為降雨清洗過程，將連續(xù)的污穢累積或降雨清洗歸為一個過程，進而將絕緣子整個動態(tài)積污過程劃分成為污穢累積和降雨清洗相互交替的過程。

上述技術(shù)方案的步驟S3中采用的經(jīng)典污穢累積模型忽略了空氣污染程度對污穢累積的動態(tài)影響，計算公式為：

$S_d=A(1-K_l{e}^{-\frac{t}{\mathrm{\τ}}})$

式中，S_d為等值鹽密，單位mg/cm²；A為飽和等值鹽密，A的值與絕緣子的結(jié)構(gòu)型號和運行環(huán)境有關(guān)，單位mg/cm²；K_l為常數(shù)；t為積污時間；τ為表征積污速率的常數(shù)；e為自然常數(shù)。

引入空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)的影響后，對于第i個動態(tài)積污過程為污穢累積過程后的鹽密增長量ΔS_i計算公式為：

${\mathrm{\ΔS}}_i=k_1{\mathrm{A\λ}}^{-m}{e}^{-\frac{k_2{\mathrm{\Δt}}_i}{{\mathrm{\λ}}^m}}$

式中，S_i為從初始時刻起第i個動態(tài)積污過程后絕緣子表面的等值鹽密，單位mg/cm²；λ為積污過程中空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)的平均值；Δt_i為積污過程的持續(xù)時間，單位為天；A為飽和等值鹽密；k₁為絕緣子鹽密增長修正系數(shù)；k₂為絕緣子鹽密增長速率修正系數(shù)；m為空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)對絕緣子表面鹽密增長速率的影響因子；e為自然常數(shù)。

上述技術(shù)方案的步驟S3中采用的經(jīng)典降雨清洗模型認(rèn)為沉積污染物的清洗率與累積污穢量成正比，可表示為：

$\frac{{\mathrm{dS}}_d}{d\mathrm{\ω}}=-k_q{S}_d$

式中，S_d為等值鹽密，ω為累計降雨量，單位mm；k_q為降雨清洗絕緣子表面鹽密效果的衰減系數(shù)，單位mm^-1；

考慮降雨時間對絕緣子表面污穢清洗效果的影響，對于第j個動態(tài)積污過程為降雨清洗過程后的鹽密減少量ΔS_j計算公式可表示為：

${\mathrm{\ΔS}}_j=S_{j-1}\[1-k_3(1-e^{-k_q\mathrm{\ω}})(1+k_4{\mathrm{\Δt}}_j)\]$

式中，S_j為從初始時刻起第j個動態(tài)積污過程后絕緣子表面的等值鹽密，單位mg/cm²；Δt_j為清洗過程的持續(xù)時間，單位為天；k₃為絕緣子表面可清洗部分的比例；k₄為降雨時間對絕緣子表面污穢清洗效果的影響因子；e為自然常數(shù)。

上述技術(shù)方案的步驟S4中計算任意一動態(tài)積污過程k后絕緣子的鹽密變化量ΔS_k計算公式為：

${\mathrm{\ΔS}}_k=(1-n)(S_{k-1}+k_1{\mathrm{A\λ}}^{-m}{e}^{-\frac{k_2{\mathrm{\Δt}}_k}{{\mathrm{\λ}}^m}})+{\mathrm{nS}}_{k-1}\[1-k_3(1-e^{-k_q\mathrm{\ω}})(1+k_4{\mathrm{\Δt}}_k)\]$

式中，n取值為0或1，n＝0表示污穢累積過程，n＝1表示降雨清洗過程；Δt_k為該過程的持續(xù)時間，單位為天；A為飽和等值鹽密；λ為積污過程中空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)的平均值；m為空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)對絕緣子表面鹽密增長速率的影響因子；k₁為絕緣子鹽密增長修正系數(shù)；k₂為絕緣子鹽密增長速率修正系數(shù)；k₃為絕緣子表面可清洗部分的比例；k₄為降雨時間對絕緣子表面污穢清洗效果的影響因子；e為自然常數(shù)；ω為降雨清洗過程中的累計降雨量，單位mm。

上述技術(shù)方案的步驟S4中計算評估時刻絕緣子的鹽密S_p有

$S_p=S_0+\underset{k=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\ΔS}}_k$

式中，S₀為初始時刻待評估絕緣子表面的等值鹽密，單位為mg/cm²；N為評估時間段內(nèi)包含的污穢累積和降雨清洗過程總數(shù)。完成絕緣子表面等值鹽密的計算后，依據(jù)國家電網(wǎng)公司制定的《Q/GDW 152-2006電力系統(tǒng)污穢分級與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》，評估絕緣子的污穢等級。

本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。