[发明专利]一种直读式激光污秽度测试仪及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光测量技术在输变电设备外绝缘领域的应用，是利用激光透射散射衰减测量悬浊液的灰密功能的直读式仪器，特别是一种直读式激光污秽度测试仪。

背景技术

多年的运行经验表明：虽然我国长期坚持对输变电设备用绝缘子进行一年一次清扫的防污闪措施，并且大量使用了大爬距绝缘子、自洁性能优良的绝缘子和复合绝缘子以及RTV防污闪涂料等加强防污闪的措施，大面积污闪事故却依旧屡见不鲜。这些事实充分地说明以一年积污灰密为基础数据确定的污秽等级、按爬电比距方法配置的外绝缘已不能完全杜绝大面积污闪事故的发生。虽然国内外在这一领域已开展了大量的研究工作，尤其是我国还全面地开展了电力系统污区分布图的绘制工作，并制定了一系列与防污闪技术相关的电力行业标准，并得到了很好的贯彻执行，但自改革开放以来，我国经济发展快速，工农业污染十分严重，导致环境急剧恶化，使得大面积污闪事故并未完全杜绝，较大规模区域性的污闪事故仍频繁发生。地区污秽或地点污秽造成的污闪事故往往重合闸率低，跳闸率高，容易引发大面积、长时间的恶性停电事故。同时大规模污闪现象的频繁出现也表明，建立在一年一次清扫基础上的输变电设备外绝缘水平已无法满足现代化大电网安全、可靠运行的要求，不能杜绝大面积污闪事故的发生。

长期以来，运行部门和科研人员一直在不断地开展现场污秽度SPS(site pollution severity)的测量和研究工作，其目的包括三个方面：一是掌握绝缘子的现场污秽度SPS，以确定它是否能满足所要求的外绝缘水平。如果外绝缘水平不满足要求，就需要考虑采取防污闪措施，以保证电力系统的安全运行；二是测量该地区绝缘子的现场污秽度SPS，是为了准确地划分该地区的污秽等级，绘出电力系统污区分布图，用于检验现有外绝缘配置水平是否满足运行要求，并为设计新建输变电设备的绝缘水平提供依据；三是对现场污秽度SPS实施动态监测，得出该地区绝缘子的积污规律。对及时获得现场污秽度SPS、动态修订电力系统污区分布图、及时校核现有外绝缘配置水平和为输变电设备的运行维护提供依据具有极其重要意义。

然而现有污秽测试手段比较单一，操作过程过于复杂，特别是灰密测试中的过滤、烘干、称量环节过于繁琐，极易引入人为误差，无法准确反映现场污秽度，因此需研究出一套适合一线测试人员使用操作简单测试精度高的设备。

近二十年来，激光检测技术的迅速发展，激光本身具有高亮度、高方向性、高单色性以及高相干性，激光传感器测量速度快、精度高、抗干扰能力强，已被广泛应用于图像传感、信号处理、产品检测以及产品质量评估中。将激光检测技术应用到绝缘子污秽度测量中，有望解决长期以来污秽度测量的瓶颈问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中存在的问题，提供一种新型的直读式激光污秽度测试仪及其测试方法，解决传统输电线路污秽度检测中灰密测量精度低、步骤繁琐的问题，及时校核现有外绝缘配置水平和为输变电设备的运行维护提供依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直读式激光污秽度测试仪，包括机箱、机箱上盖和下机箱盖，所述的机箱上表面开设内置打印机的第一安装槽、内置显示窗口的第二安装槽、测试窗口、与测试窗口相连通的进水接口和与测试窗口相连通的排水结构，所述的机箱内部位于第一安装槽和第二安装槽下端固定连接有控制电路，所述的机箱内部位于测试窗口内部固定连接有水路循环系统、激光透射装置、激光接收装置、搅拌装置、水位传感器和温度传感器，所述的机箱上表面固定连接有电源总开关和USB接口。

优选地，为了检测污秽度，其灰密的测量方法如下：

所述的激光透射和散射法灰密测量方法具体为首先针对标准污秽物质开展激光衰减特性试验，获得激光透射和散射光强与悬浊液不溶物灰含量的关系，建立对应的数学模型，根据标准物质的透射光强-灰分含量数学模型推导实际混合污秽的数学模型，用激光发生组件、透射和散射激光接收模块测量实际污秽悬浊液的透射散射光强，利用所得数学模型推导得到实际灰分质量，并由绝缘子面积折算得到灰密值，并根据典型积污环境特征设定校正系数得到实际测量的灰密值。

其具体工作过程包括以下步骤：

步骤1：开展激光衰减特性试验，获得激光散射透射强度-灰分含量数学模型，并编程写入CPU中。

步骤2：悬浊液制备，仪器根据预先设定的水量进水，进水完成后通过电磁搅拌系统进行搅拌，形成稳定均一的待测悬浊液。

步骤3：采用激光透射及散射法进行灰密测量，由内置的激光透射装置、激光接收装置获得透射和散射光强信号。