[发明专利]一种考虑瓷外套积污因素的避雷器安全风险评估方法

权利要求书

1.一种考虑瓷外套积污因素的避雷器安全风险评估方法，其特征在于，首先建立一种考虑瓷外套积污因素的避雷器安全风险评估平台，该平台包括：综合接地装置(3)、试验箱(4)、工频电源模块(10)、上位机(7)、数据采集器(9)、污秽浓度分析控制装置(5)、污秽控制开关(171)、污秽试品(172)、污秽输入导管(1731)、污秽输出导管(1732)；

所述工频电源模块(10)包括依次连接的工频电源(101)、整流器(102)、逆变器(103)和变压器(104)；

所述试验箱(4)包含了避雷器(1)、高精度电流参量测试仪(2)、开关(11)、耐高压电缆(12)、喷污发生装置(6)、污秽浓度测试仪1(14)、污秽浓度测试仪2(15)、除湿排气扇(176)；

所述高精度电流参量测试仪(2)的电流输入端子IB与避雷器(1)的底部相连，高精度电流参量测试仪(2)的接地端子E与综合接地装置(3)连接，高精度电流参量测试仪(2)信号输出端子O与数据采集器(9)电连接，数据采集器(9)与上位机(7)电连接；

所述喷污发生装置(6)、高精度电流参量测试仪(2)、避雷器(1)、开关(11)、耐高压电缆(12)、污秽浓度测试仪1(14)、污秽浓度测试仪2(15)、除湿排气扇(176)均固定在试验箱(4)内部；

所述污秽控制开关(171)、污秽浓度测试仪1(14)、污秽浓度测试仪2(15)、除湿排气扇(176)均与污秽浓度分析控制装置(5)电连接，污秽浓度分析控制装置(5)与上位机(7)电连接；

所述污秽控制开关(171)上端经污秽输出导管(1732)与喷污发生装置(6)连接，下端经污秽输入导管(1731)与污秽试品(172)连接；

所述工频电源模块(10)的输出端通过耐高压电缆(12)电连接至开关(11)的输入端，开关(11)的输出端连接至避雷器(1)的顶部输入端；

包括以下步骤：

第一步：基于所建平台，开展极端复杂环境下避雷器的工频电流参量测试：

S1：在上位机(7)上设定试验箱(4)的污秽浓度为P₀，上位机(7)向污秽浓度分析控制装置(5)发出污秽浓度设定信号，污秽浓度分析控制装置(5)打开污秽控制开关(171)，污秽试品(172)经污秽输入导管(1731)、污秽控制开关(171)、污秽输出导管(1732)流至喷污发生装置(6)，喷污发生装置(6)向试验箱(4)内部喷洒污秽试品(172)进而调节试验箱(4)内的污秽浓度；污秽浓度测试仪1(14)、污秽浓度测试仪2(15)每隔t₀秒同时测量试验箱(4)内的污秽浓度，并将结果传至污秽浓度分析控制装置(5)，污秽浓度分析控制装置(5)计算两个测量结果的平均值P_i，若P_i与P₀的绝对误差小于ΔP，则将P_i传回至上位机(7)，同时关闭污秽控制开关(171)；

S2：打开工频电源(101)，同时闭合开关(11)，高精度电流参量测试仪(2)测量避雷器(1)在工频电源模块(10)作用下产生的工频电流参量，并通过数据采集器(9)传输至上位机(7)中；

S3：断开开关(11)，在污秽浓度的范围内进行等间隔均匀取值，并改变上位机(7)上设定的试验箱(4)内污秽浓度，重复S1、S2，得到m组试验工频电流参量数据；

所述S3中污秽浓度的范围具体为P₀至5P₀；

所述S3中间隔具体为|P₀-5P₀|/(m-1)；

第二步：计算避雷器的工频电流参量理论计算值：

式中P_i为第i个污秽浓度，U为避雷器工作电压，I_thi为避雷器在第i个污秽浓度下的工频电流参量理论计算值，α为误差系数，ζ为积分变量；

第三步、进行避雷器工频电流参量理论计算公式的优化，得出使避雷器工频电流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：

a)随机生成初始解α，建立适应度函数f(α)：

式(2)中，f(α)表示适应度函数，I_thi为第i个污秽浓度下避雷器工频电流参量理论计算值，I_meai为第i个污秽浓度下避雷器工频电流参量试验测量值，m为对应试验工频电流参量数据组数；

b)通过自然启发式搜索方式得到新解α'，若f(α)≤f(α')，α作为新解；反之α'作为新解；

c)判断是否满足终止条件，若满足，则运算结束输出最优解α₀，否则回到步骤b)；

d)将优化得出的最优α₀带入公式(1)，得到优化后的理论计算公式：

式(3)中，P为污秽浓度，I_th为优化后的工频电流参量理论计算值，α₀为优化得出的最优误差系数；

第四步：计算避雷器安全风险评估因子ρ，并进行避雷器安全风险评估：

ρ＝lnI_th-lnI_c (4)

式(4)中，I_c为避雷器临界基准工频电流参量；当ρ∈(-∞，0]时，表征避雷器的可靠性状态正常；当ρ∈(0，+∞)时，表征避雷器可靠性状态异常，需要尽快停电检修或换新。