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发电厂升压站外绝缘现场灰密在线监测系统 李 彬 （河南三门峡华阳发电有限责任公司，河南三门峡 472143） 摘要：发电厂升压站外绝缘设备灰密精确测量是指导设备清扫及防污闪管理工作的重点。文章首先介绍了随着我国国民经济的飞速发展，电网安全运行这一关乎国计民生的大事，已经引起了社会各方的高度关注。从国家电网公司到各网、省公司都将安全生产、杜绝电网事故作为重要的日常工作常抓不懈，而避免大面积停电事故又是保障电网运行安全的工作中的重中之重。从20世纪80年代以来的电网事故调查表明，导致我国电网大面积停电的首要原因是污闪事故，占全部电网大面积停电原因的三分之二以上。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。根据国家电网公司在2006年底颁布的新企业标准：Q/GDW 152-2006《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》，对污区分布图的划分从单纯考虑盐密值向综合考虑盐密值、灰密值方向发展，也就是说，今后在重新标定污区分布图时将不仅需要测取盐密值，更要强调同时测取灰密值。 灰密的测取实质是灰密与等值盐密的比值问题。大量积污试验与现场测试数据表明，无论是同一串绝缘子各片间，还是同一地点或环境条件相似的地区，甚至不同地域之间，所测得的绝缘子表面灰密对等值盐密之比都呈正态分布。也就是说，污秽物中的盐和灰对绝缘子的闪络电压均有重要影响，而这种灰盐比对污秽等级的划分和用污耐受电压法选择绝缘子片数具有重要作用。目前，灰密测量国内外一般采用的测量方法是人工清扫绝缘子上的污秽物，然后利用精密天平和烤箱测量非可溶沉积物（灰）的重量，即可得所求的灰密（NSDD）。这种方法最大的缺点在于人为影响因素较大、测量结果不准确、无法对同一绝缘子的积污特性进行长期监测。 式中表示光波导芯的标准化传播系数,表示为光波导包层的标准化传播系数, Jí表示光散射 常数，V表示为光的场强分布： 式中表示光波长，表示光波导的数值孔径,为芯半径, 表示光波导芯折射率，表示光波导包层折射率，表示真空中的波数，表示归一化传播常数。显然我们可以通过调整、和来改变传输光的场强分布，如图1和图2所示： 图1 两种不同波长的能量分布 图2 归一化半径与光场幅的关系 对于基模而言，对应于（式中ｒ表示光功半径，Wｏ表示模场半径）的光功为最大值的，即将有13.53%的光功率在光波导包层中传输。对光传感器芯来说，就是将有部分光功率在大气中传输，这部分功率的大小可以通过参数、、进行调整。当光传感器表面无污染时，即形成了以大气为包层,光传感器为芯的光波导,光功率的传输基本无损耗。 2.2光能损耗机理及分析 当石英玻璃棒上附着有污染时，它将对光能产生损耗： 一是由于污染粒子的折射率大于石英的折射率，破坏了高次模的全反射传输条件。由于灰污的折射率大于石英的折射率，当传感器的石英玻璃棒上有灰污时，全反射条件被破坏，产生强漏模，使光能损耗。 二是由于污染粒子对光能的吸收和散射使光能产生损耗。实验证明，大气中的各种灰、酸、碱、氨、重金属微粒、过渡金属微粒、氢氧根、灰尘等污染物对光能产生吸收作用。染物粒子对光能的散射损耗也将使光能产生损耗。光能损耗机理如图3所示： 图3 光能损耗 光能损耗的程度就可以反映出污染的大小。实验表明，光波导中所改变的光能参数，是由于污秽中的盐份电离成离子态和污秽中无法电离的灰份共同作用而成的。通过连续监测不同温度、湿度条件下，光能参数的变化，就可以计算得出污秽物的盐灰比，从而可以计算出灰密值。“光传感器灰密在线监测系统”主要由数据监测终端和数据监测中心两部分组成。数据监测终端安装在送电线路杆（塔）或变电站绝缘子附近，完成对现场污秽物（灰密）、温度、湿度的实时监测。监测数据通过GSM无线网络以短信方式，向监测中心发送。数据监测中心完成对监测数据的转换和处理。 监测终端 监测终端结构分为3个部分： 太阳能接受器：提供主机工作电源， 采用倾斜式结构； 光传感器：采集积污量；主机： 它完成现场设备控制，并实时发射有关监测数据。 图1 监测终端现场终端需要将其固定安装在铁塔横担上，靠近某相绝缘子串。装置安装调试后即可投入运行，并不需维护。整个监测和数椐传送自动完成。本系统主要由实时监测、数椐通信和数椐处理三部分组成, 实时监测单元完成对现场污秽物参数的实时自动监测, 监测数椐包括：监测时间、温度、湿度、光传感器监测参数等数椐, 数椐通信单元完成实时采集数椐的传送；本机采用GSM短信发送方式；数椐处理单元完成监测数椐的转换和处理运算。现场终端装置可以存储三个月的灰密数据。2.3.2监测中心 监测中心结构分为3个部分： 信息收发模块：接受所控制监测终端发回的监测信息，并可以存储三个月的灰密数据，保障主机出现问题时，不会丢失任何监测信息。