絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及到絕緣子閃絡(luò)電壓與泄露電流的關(guān)系， 具體涉及一種絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線路絕緣子污閃事故嚴(yán)重危害到電網(wǎng)的安全運(yùn)行，特別是隨著"西電東送、南 北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)"的實(shí)施和超、特高壓輸電工程的建設(shè)，大氣環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，輸電線路 絕緣子將面臨更加嚴(yán)重的污閃威脅。因此，迫切需要在污閃發(fā)生之前預(yù)知絕緣子的閃絡(luò)電 壓，及時(shí)對(duì)絕緣子表面污穢進(jìn)行清掃或者更換，才能有效避免污閃事故的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，因?yàn)樾孤?電流是污穢、濕潤(rùn)氣候條件、電壓等因素的綜合反映，并且能夠連續(xù)對(duì)絕緣子進(jìn)行檢測(cè)。因 此利用泄漏電流來(lái)反映絕緣子閃絡(luò)電壓，建立絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)模型，為輸電線路絕緣 子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)提供科學(xué)的理論依據(jù)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，首先，對(duì)染污玻璃絕緣子的 泄露電流和濕度進(jìn)行采樣，得到初始的原始信號(hào)，然后對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行特征量提取，以泄露 電流的特征量和相對(duì)濕度作為輸入，以閃絡(luò)電壓為輸出，建立閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)的廣義回歸神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并選取樣本對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和神經(jīng)元的連接權(quán)值進(jìn)行訓(xùn)練。所述 泄露電流的特征量包括脈沖幅值熵S、脈沖幅值I h、能量比K和能量E。所述訓(xùn)練樣本采取 相對(duì)濕度大于75%時(shí)的泄露電流特征量及其對(duì)應(yīng)的閃絡(luò)電壓對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 和神經(jīng)元的連接權(quán)值進(jìn)行訓(xùn)練。所述訓(xùn)練樣本在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練之前進(jìn)行歸一化處理，輸入 輸出量按下式進(jìn)行歸一化處理：
其中Xi表示輸入量或者 輸出量。所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光滑因子取0.089。所述訓(xùn)練樣本是通過(guò)人工閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)獲取，實(shí)驗(yàn) 用絕緣子采用3片串LXY4-160絕緣子，模擬35kV輸電線路絕緣子串，利用超聲波霧發(fā)生器 控制實(shí)驗(yàn)濕度，實(shí)驗(yàn)用霧水經(jīng)過(guò)去離子處理，霧水電導(dǎo)率小于10 μ S/cm，閃絡(luò)電壓采取同一 條件下的10次閃絡(luò)電壓的平均值。所述脈沖幅值、為：
Ih為幅值最大的 10個(gè)泄露電流脈沖幅值的均值，I_(k)為所有脈沖幅值中最大的10個(gè)脈沖幅值。所述脈 沖幅值熵S為：
為第k個(gè)脈沖幅 值與1_之比，I _為N個(gè)脈沖幅值之和，I (k)為脈沖幅值。所述能量比K為：K = E H/\，其 中，E1S O-IOOHz頻段泄露電流能量，E H為ΙΟΟ-ΙΟΟ0Hz頻段泄露電流能量。
[0005] 本發(fā)明有如下積極效果：因此利用泄漏電流來(lái)反映絕緣子閃絡(luò)電壓，建立絕緣子 閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)模型，為輸電線路絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)提供科學(xué)的理論依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0008] 玻璃絕緣子表面流過(guò)泄漏電流大小主要取決于污穢度與相對(duì)濕度，泄漏電流隨著 污穢度和相對(duì)濕度的變化而變化。提取能夠反映絕緣子運(yùn)行狀態(tài)的泄漏電流特征量成為玻 璃絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)的關(guān)鍵，基于泄漏電流的特性與玻璃絕緣子污閃沿面放電的特點(diǎn)， 本發(fā)明提取了以下4個(gè)特征量：脈沖幅值熵S、脈沖幅值I h、能量比K和能量E。
[0009] 脈沖幅值熵S :反映泄漏電流脈沖幅值的復(fù)雜程度。污穢度越大，相對(duì)濕度越高， 則絕緣子沿面放電越明顯，泄漏電流脈沖幅值越不均勻，熵值就越??；污穢度越小，相對(duì)濕 度越低，絕緣子沿面放電越不明顯，泄漏電流脈沖幅值越均勻，熵值就越大。因此脈沖幅值 熵反映了脈沖數(shù)的多少與沿面放電的頻率，其定義如下：
[0010]
為第k個(gè)脈沖幅值與1_ 之比，Isun為N個(gè)脈沖幅值之和，I (k)為脈沖幅值。
[0011] 脈沖幅值Ih:反映了絕緣子沿面放電的強(qiáng)弱，是一個(gè)受污穢度及相對(duì)濕度變化影 響最顯著的特征量，污穢度越大、相對(duì)濕度越高則泄漏電流脈沖幅值也就越大。為減小泄漏 電流隨機(jī)性及干擾信號(hào)帶來(lái)的誤差，取幅值最大的10個(gè)泄漏電流脈沖幅值求均值作為最 大脈沖幅值I h。
[0012]
Ih為幅值最大的10個(gè)泄露電流脈沖幅值的均值，I _(k)為所有 脈沖幅值中最大的10個(gè)脈沖幅值。
[0013] 能量比K :反映絕緣子沿面電弧出現(xiàn)后的熄滅和重燃所引起的泄漏電流正弦波 形的畸變程度。本發(fā)明利用IIR濾波器從泄漏電流原始波形中提取0~IOOHz和100~ 1000Hz2個(gè)頻段的波形。K = EH/\，其中，E力O-IOOHz頻段泄露電流能量，E H為ΙΟΟ-ΙΟΟ0Hz 頻段泄露電流能量。
[0014] 能量E :反映了泄漏電流的整體大小，污穢度越大，相對(duì)濕度越高，絕緣子表面電 導(dǎo)率越大，表面電阻則越小，在相同的電壓作用下，流過(guò)其表面的電流越大，從而能量E也 越大，E = Eh+El。
[0015] 廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由4層構(gòu)成，如圖1所示，分別為輸入層、模式層、求和層和輸出 層。選取泄露電流的特征量和相對(duì)濕度作為輸入，以閃絡(luò)電壓為輸出，由于相對(duì)濕度小于 75 %時(shí)，監(jiān)測(cè)絕緣子表面的泄漏電流特征量變化不明顯，因此，無(wú)法對(duì)絕緣子的閃絡(luò)電壓做 出預(yù)測(cè)，即使絕緣子表面污穢度很大，流過(guò)其表面的泄漏電流也很小，絕緣子仍然處于安全 運(yùn)行狀態(tài)，分析此時(shí)絕緣子表面的泄漏電流特性沒有實(shí)際意義。選取相對(duì)濕度大于75%時(shí) 的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)GRNN模型進(jìn)行訓(xùn)練與驗(yàn)證，述訓(xùn)練樣本在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練之前進(jìn)行歸一化處 理，輸入輸出量按下式進(jìn)行歸一化處理：
> 其中Xi表不輸入 量或者輸出量。訓(xùn)練樣本是通過(guò)人工閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)獲取，實(shí)驗(yàn)用絕緣子采用3片串LXY4-Ieo絕 緣子，模擬35kV輸電線路絕緣子串，利用超聲波霧發(fā)生器控制實(shí)驗(yàn)濕度，實(shí)驗(yàn)用霧水經(jīng)過(guò) 去離子處理，霧水電導(dǎo)率小于10 μ S/cm，閃絡(luò)電壓采取同一條件下的10次閃絡(luò)電壓的平均 值。
[0016] 廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與神經(jīng)元的連接權(quán)值會(huì)隨著模型學(xué)習(xí)樣本的確定而確 定，且無(wú)法修改。網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)幾乎完全依賴于數(shù)據(jù)樣本，僅需要調(diào)整光滑因子，降低了人為 主觀因素對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，本發(fā)明選取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光滑因子為〇. 089。
[0017] 上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改 進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，其特征在于，首先，對(duì)染污玻璃絕緣子的泄露電流和 濕度進(jìn)行采樣，得到初始的原始信號(hào)，然后對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行特征量提取，以泄露電流的特征 量和相對(duì)濕度作為輸入，以閃絡(luò)電壓為輸出，建立閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)的廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型， 并選取樣本對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和神經(jīng)元的連接權(quán)值進(jìn)行訓(xùn)練。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述泄露電流的特 征量包括脈沖幅值熵S、脈沖幅值Ih、能量比K和能量E。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述訓(xùn)練樣本采取 相對(duì)濕度大于75%時(shí)的泄露電流特征量及其對(duì)應(yīng)的閃絡(luò)電壓對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 和神經(jīng)元的連接權(quán)值進(jìn)行訓(xùn)練。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述訓(xùn)練樣本在進(jìn) 行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練之前進(jìn)行歸一化處理，輸入輸出量按下式進(jìn)行歸一化處理：寫=(? - (義- Xnun)'其中叉;表不輸入直或者輸出直。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光 滑因子取0.089。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述訓(xùn)練樣本是通 過(guò)人工閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)獲取，實(shí)驗(yàn)用絕緣子采用3片串LXY4-160絕緣子，模擬35kV輸電線路絕 緣子串，利用超聲波霧發(fā)生器控制實(shí)驗(yàn)濕度，實(shí)驗(yàn)用霧水經(jīng)過(guò)去離子處理，霧水電導(dǎo)率小于 10yS/cm，閃絡(luò)電壓采取同一條件下的10次閃絡(luò)電壓的平均值。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述脈沖幅值I :Ih為幅值最大的10個(gè)泄露電流脈沖幅值的均值，I_(k)為所有脈沖幅值 中最大的10個(gè)脈沖幅值。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述脈沖幅值熵S 為：S: = -￡|=1:p0c) * %m8[p(/〇]，p(k) =I(k) /1_，p(k)為第k個(gè)脈沖幅值與 1_之比， 1_為N個(gè)脈沖幅值之和，I(k)為脈沖幅值。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述能量比K為：K =EH/\，其中，匕為O-IOOHz頻段泄露電流能量，E"為100-1000HZ頻段泄露電流能量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)方法,首先，對(duì)染污玻璃絕緣子的泄露電流和濕度進(jìn)行采樣，得到初始的原始信號(hào)，然后對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行特征量提取，以泄露電流的特征量和相對(duì)濕度作為輸入，以閃絡(luò)電壓為輸出，建立閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)的廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并選取樣本對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和神經(jīng)元的連接權(quán)值進(jìn)行訓(xùn)練。泄漏電流是污穢、濕潤(rùn)氣候條件、電壓等因素的綜合反映，并且能夠連續(xù)對(duì)絕緣子進(jìn)行檢測(cè)。因此利用泄漏電流來(lái)反映絕緣子閃絡(luò)電壓，建立絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)模型，為輸電線路絕緣子閃絡(luò)電壓預(yù)測(cè)提供科學(xué)的理論依據(jù)。
【IPC分類】G01R31/12
【公開號(hào)】CN105137299
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510537544
【發(fā)明人】陳波
【申請(qǐng)人】蕪湖市凱鑫避雷器有限責(zé)任公司
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日