覆冰形态对绝缘子闪络特性影响及其预警应用

线路覆冰是危及电网安全运行的重要影响因素之一。随着覆冰监测和融冰等新技术的应用，线路覆冰后最大的事故隐患将是绝缘子冰闪。绝缘子覆冰闪络特性和冰闪预警是线路覆冰研究的基础科学问题，但现有研究成果还无法直接应用到线路覆冰监测、状态评估中，线路覆冰预警更是空白。本项目提出围绕影响绝缘子闪络的根本因素覆冰形态这一研究思路，面向实际应用，通过在人工气候室进行绝缘子覆冰闪络试验研究，结合数值仿真研究、现场监测数据分析和理论分析，重点研究绝缘子覆冰形态监测的图像处理技术和表征方法、绝缘子各覆冰形态下的电场分析、覆冰形态对绝缘子覆冰闪络特性（闪络电压、泄漏电流、光学特性）的影响，提出可在线监测的、与覆冰闪络特性相关的绝缘子覆冰形态特征量，建立覆冰形态特征量与绝缘子覆冰闪络特性的数据库，为覆冰形态特征量在绝缘子覆冰状态评估、预警及决策支持等高级应用提供科学依据和技术方案，提高电网智能化水平和抵御冰雪能力。

线路覆冰是危及电网安全运行的重要影响因素之一。随着覆冰监测和融冰等新技术的应用，线路覆冰后最大的事故隐患将是绝缘子冰闪。本项目围绕影响绝缘子闪络的决定因素之一是覆冰形态的思路，结合数值仿真研究、现场监测数据分析和理论分析，重点研究绝缘子覆冰形态监测的图像处理技术和表征方法、绝缘子各覆冰形态下的电场分析、覆冰形态对绝缘子覆冰闪络特性的影响，结果表明：1）覆冰形态对绝缘子沿面电场分布影响显著，其中覆冰类型、冰棱长度和覆冰厚度是重要因素；2）从流体力学角度揭示了绝缘子表面形成雨凇、软雾凇和硬雾凇形态的特点及其成因，对作用在绝缘子上的覆冰形态规律给出了微观解释；3）在线监测数据分析表明现场绝缘子覆冰类型分类与气象数据存在相关性，按覆冰形态可将带电运行绝缘子的自然覆冰分为积雪、冰凌覆冰、轻雾凇覆冰、中雾凇覆冰、重雾凇和偏雾凇覆冰等6种形态类型，并进一步给出来其气象参数范围；4）利用纹理特征的图像处理技术，可实现对不同覆冰类型的自动识别，深刻揭示了覆冰形态的图形学规律；5）新的利用图像处理技术和新的光纤传感技术的输电线路覆冰在线监测方法具有可行性。研究结果解决了覆冰形态形成机理问题，为绝缘子覆冰在线监测提供了一定参考依据。