[发明专利]一种计及多污秽影响下棒形瓷绝缘子的老化特性评估方法

权利要求书

1.一种计及多污秽影响下棒形瓷绝缘子的老化特性评估方法，其特征在于，首先搭建了一种计及多污秽影响下棒形瓷绝缘子的老化特性测试平台，平台包括：上位机(1)、操作过电压控制器(2)、操作过电压发生器(3)、开关(4)、分压器(5)、试验箱(6)、污秽发生装置(7)、污秽导管一(71)、污秽导管二(72)、污秽导管三(73)、污秽导管四(74)、污秽A控制开关(711)、污秽B控制开关(721)、污秽A试品(712)、污秽B试品(722)、棒形瓷绝缘子(8)、接地装置一(91)、接地装置二(92)、接地装置三(93)、污秽智能分析控制装置(10)、污秽A浓度测试仪(11)、污秽B浓度测试仪(12)、电压数据采集器(13)、高压铠装电缆(14)、信号电缆(15)；

所述上位机(1)与操作过电压控制器(2)、污秽智能分析控制装置(10)、电压数据采集装置(13)相连接；

所述操作过电压发生器(3)的输入端经过操作过电压控制器(2)与上位机(1)相连，操作过电压发生器(3)的输出端通过开关(4)、高压铠装电缆(14)与分压器(5)相连，分压器再与棒形瓷绝缘子(8)的顶部高压端相连；

所述棒形瓷绝缘子(8)、分压器(5)与操作过电压发生器(3)的接地端分别与接地装置一(91)、接地装置二(92)、接地装置三(93)相连；

所述分压器(5)的通信端通过信号电缆(15)连接到电压数据采集器(13)；

所述试验箱(6)内包含了污秽发生装置(7)、棒形瓷绝缘子(8)、污秽A浓度测试仪(11)、污秽B浓度测试仪(12)；

所述污秽A控制开关(711)上端通过污秽导管一(71)与污秽发生装置(7)相连，下端经污秽导管三(73)与污秽A试品(712)连接；污秽B控制开关(721)上端通过污秽导管二(72)与污秽发生装置(7)相连，下端经污秽导管四(74)与污秽B试品(722)相连；

所述污秽A浓度测试仪(11)、污秽B浓度测试仪(12)、污秽A控制开关(711)、污秽B控制开关(721)均与污秽智能分析控制装置(10)相连；

上述实验平台的实验方法，包括以下步骤：

S1：通过上位机(1)设定试验箱(6)内污秽A的浓度H_A、污秽B的浓度H_B，上位机(1)向污秽智能分析控制装置(10)发出污秽A与污秽B的浓度设定信号，污秽智能分析控制装置(10)控制污秽A控制开关(711)、污秽B控制开关(721)，污秽A试品(712)经污秽导管三(73)、污秽A控制开关(711)、污秽导管一(71)传输至污秽发生装置(7)，同理，污秽B试品(722)经污秽导管四(74)、污秽B控制开关(721)、污秽导管(72)传输至污秽发生装置(7)，污秽发生装置(7)向试验箱(6)内部喷洒污秽A试品(712)与污秽B试品(722)，以此调节试验箱(6)内污秽A与污秽B的浓度；污秽A浓度测试仪(11)、污秽B浓度测试仪(12)每隔t₀秒同步测量试验箱(6)内部污秽A与污秽B的浓度，并将检测结果上传至污秽智能分析控制装置(10)，污秽智能分析控制装置(10)分别计算两个测量结果中污秽A浓度平均值H_η与污秽B浓度平均值H_k,若H_η与H_A、H_k与H_B的绝对误差均小于ΔH，则将H_η与H_k同时上传至上位机(1)，此时，上位机(1)通过污秽智能分析控制装置(10)控制污秽A控制开关(711)、污秽B控制开关(721)关闭；

S2：闭合开关(4)，通过上位机(1)向操作过电压控制器(2)发送信号，操作过电压控制器(2)接收到信号后，控制操作过电压发生器(3)产生操作过电压；电压数据采集器(13)通过分压器(5)监测棒形瓷绝缘子(8)在操作过电压冲击作用下的最高电压参量，并将监测数据传输至上位机(1)中；

S3：断开开关(4)，在污秽A与污秽B浓度的范围内进行等间隔均匀取值，并改变上位机(1)中设定的试验箱(6)内污秽A与污秽B浓度，重复S1、S2，每次操作仅改变一种污秽浓度，得到n组最高电压参量试验数据；

所述S3中污秽A浓度范围具体为H_A至5H_A，污秽B浓度范围具体为H_B至5H_B；

所述S3中间隔具体为|H_A至5H_A|/(m-1)与|H_B至5H_B|/(i-1)，且m×i＝n；

S4：计算棒形瓷绝缘子的最高电压参量理论值：

式(1)中，U_an是最高电压参量理论值，H_η为第η个污秽A浓度，H_k为第k个污秽B浓度，a为误差系数，y为积分变量；

S5：采用粒子群优化算法对公式(1)进行优化，得出使得出使棒形瓷绝缘子最高电压参量理论计算值和试验实测值误差最小的α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)计算每个粒子位置的目标函数值：

式中，f(a)表示目标函数，n为对应棒形瓷绝缘子最高电压参量数据组数，U_anj为在第η个污秽A浓度、k个污秽B浓度下棒形瓷绝缘子的最高电压参量理论值，U_bnj为在第η个污秽A浓度、k个污秽B浓度下棒形瓷绝缘子的最高电压参量试验测量值；

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)根据优化得出最优误差系数α₀代入公式(1)，得到棒形瓷绝缘子的最高电压参量优化后的理论公式：

式(3)中，U_anx为优化后的最高电压参量理论计算值，H_η为第η个污秽A浓度，H_k为第k个污秽B浓度，α₀为优化得出的最优误差系数；

S6：计算棒形瓷绝缘子老化评估因子c:

当c∈(0，8.5]时，表征避雷器的可靠性状态正常，无需检修；当c∈(8.5，+∞)时，表征避雷器可靠性状态异常，需要尽快停电检修或换新。