0引言

絕緣子覆冰是一種特殊形式的污穢。覆冰絕緣子閃絡機理與污穢放電一樣，也是由泄漏電流引起的，泄漏電流變化與發展是導致其是否發展成完全閃絡的主要因素之一。高壓輸電線路由于強電、磁場環境的干擾，泄漏電流的噪聲影響顯著，所以利用先進的信號處理方法研究泄漏電流有著重要的意義。

長期以來，國內外學者對泄漏電流的分析理論和方法做了大量的研究，提出了各種各樣的泄漏電流信號處理方法。利用先進的信號處理方法，提取了泄漏電流信號的有用特征量。常用的泄漏電流信號處理方法主要包括時域法(臨閃前最大泄漏電流法、泄漏電流變化率法、脈沖計數法等)和頻域法(FFT分析法、小波分形判別法、功率譜分析方法等)。本文從檢測冰閃全過程的泄漏電流信號入手，采用雙譜分析的新方法，分析了冰閃放電過程中不同階段泄漏電流變化。實驗證明：雙譜是分析非高斯信號的有力工具，它從更高階概率結構表征隨機信號。雙譜分析為冰閃區段預警提供新的理論指導。

1雙譜估計的原理

1.1雙譜的定義

對零均值平穩隨機信號x(t)，把二階累積量定義為

式中：E(·)為數學期望，由式(1)可以看出二階累積量就是隨機信號的自相關。

三階累積量為

功率譜定義為自相關函數的傅立葉變換，仿照這個定義，可以定義隨機信號的高階譜。其中二階譜定義為功率譜：

三階譜定義為雙譜：

1.2參數化雙譜估計的原理

雙譜的計算方法有2種：

1)直接法(定義法)2)間接法。本研究利用直接法估計算法來估計雙譜。

雙譜的直接法估計算法步驟如下：

1)將長度為N的實驗數據{x(k)}(k=1,2，…，N)分為k段，每段為M個數據。

2) 對k段數據依次進行FFT計算，對于第i段數據{x(i)(k)}有

3)根據各段數據FFT的結果，分別求它們的雙譜估計

4)對步驟3)求得的結果進行統計平均，即得雙譜估計值

2實驗與分析

泄漏電流數據取自以下絕緣子覆冰閃絡實驗：實驗采用絕緣子帶電覆冰，恒壓、融冰閃絡實驗。實驗原理圖如圖1所示。實驗時使用帶電覆冰的方法對試品噴水覆冰，覆冰達到重覆冰程度(一般覆冰橋接位置厚度>20mm)后停止覆冰，停止帶電，冷凍15min以上進行冰的硬化，然后開始融冰，當冰面濕潤并開始有水滴時加壓進行融冰閃絡試驗，加壓采用耐受法。支柱絕緣子布置圖如圖2所示。實驗一共有3組支柱絕緣子試品!試品參數如表1和表2所示"，按照污穢度由重到輕分No.1~No.3，分別取ρESDD=0.1mg/cm2，ρNSDD=1.0mg/cm2;ρESDD=0.05mg/cm2，ρNSDD=0.5mg/cm2;ρESDD=0.025mg/cm2，ρNSDD=0.25mg/cm2。

表1 500KV支柱絕緣子試品參數

表2 支柱絕緣子均壓環參數

圖1 實驗原理接線圖

圖2 500KV支柱絕緣子布置圖

本文分析了重污穢度下No.1覆冰絕緣子的泄漏電流雙譜特性。根據實驗室觀測到覆冰絕緣子電弧的發展和冰層的融化狀態，可以將泄漏電流劃分3個區段，初始階段、發展階段、臨閃階段。當絕緣子覆冰后施加電壓時，外觀上觀察不到放電現象，泄漏電流波形平穩，隨著電壓的升高，泄漏電流增大，高壓端絕緣子鋼腳出現藍紫色局部電暈放電%進入發展階段，傘群間冰棱尖端空氣間隙的流注放電特別明顯，融冰現象也逐漸加劇，藍紫色的火花放電變成粉紅色電弧放電，隨后將變成間歇性白弧%進入臨閃階段，白弧迅速連通，連接串長的40%~70%左右，融冰大片散落，白弧與接地端的小弧連通而完成全面閃絡。如圖3所示，全過程泄漏電流波形圖初始、發展、臨閃階段根據放電的發展已用虛線隔開。

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不同放電階段下覆冰支柱絕緣子的雙譜特性如圖4~6所示。

圖3 泄漏電流波形圖

（a）初始階段參數化雙譜的3D圖

（b）初始階段雙譜等高值圖

圖4 初始階段泄漏電流參數化雙譜的3D圖及等高值圖

（a）發展階段參數化雙譜的3D圖

（b）發展階段雙譜等高值圖

        圖5 發展階段泄漏電流參數化雙譜的3D圖及等高值圖

對照圖4~6，可發現隨著支柱絕緣子放電的不斷發展，在參數化雙譜的3D圖上表現為泄漏電

流幅值明顯增加，從初始階段到臨閃階段泄漏電流增加了5個數量級。在雙譜等高值圖上表現為二次相位耦合的范圍變小，分布變得更加集中，圖4(b)初始階段的主體部分超出0.02范圍內到圖6(b)臨閃階段的主體部分在0.15范圍內。在初始放

電階段雙譜中，雙頻率軸除對應500hz處，其它頻率處有小峰值出現，表明了該成分的二次非線性相位耦合性質。二次相位耦合成分的變化可以反映出絕緣子的內在變化。

對比發生閃絡的不同污穢度的覆冰絕緣子試品可知，冰閃過程中泄漏電流雙譜的變化規律具有同樣類似變化特性，任何一串污穢絕緣子在發生閃絡的過程中，其泄漏電流雙譜特性的變化均呈現類似試品串No.1的特點。雙譜是處理非高斯、非線性信號的有力工具。

（a）臨閃階段參數化雙譜的3D圖

（b）臨閃階段雙譜等高值圖

圖6 臨閃階段泄漏電流參數化雙譜的3D圖及等高值圖

3結論

為了盡可能早地提供支柱絕緣子的冰閃預警，本文分析了泄漏電流雙譜變化特性和冰閃過程的關系。本研究以發生冰閃的試品絕緣子串的雙譜特性為研究基礎，得出了下列的結論：

1)支柱絕緣子的雙譜變化特性：隨著放電的不斷發展，二次相位耦合的范圍變小，分布變得更加集中，特征頻率處的振動幅值相應有明顯的增加。

2)泄漏電流雙譜特征可為覆冰絕緣子泄漏電流各個階段發展做出判別，是絕緣子泄漏電流分析的有力工具，并可有效地用于絕緣子在線監測，為絕緣子預警分析提供了新的依據。