一種用于在線監(jiān)測(cè)gis罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，利用紅外傳感器接受溫升部位發(fā)射的紅外線，并將紅外線能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過放大器、信號(hào)處理電路和AD轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體的輻射功率，再通過斯蒂芬-波爾茲曼定律，計(jì)算出導(dǎo)體的絕對(duì)溫度，最后對(duì)絕對(duì)溫度再進(jìn)行修正，得到準(zhǔn)確的導(dǎo)體絕對(duì)溫度。本發(fā)明用于在帶電運(yùn)行情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)GIS內(nèi)部導(dǎo)體溫升，避免事故的發(fā)生。
【專利說明】—種用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)方法，具體講涉及一種用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]任何高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)以電磁波的形式向外發(fā)射出能量，這種能量叫做輻射能，波長(zhǎng)在0.76?40 μ m的紅外線短波部分電磁波熱效應(yīng)最明顯。因此可以利用紅外傳感器，接受發(fā)熱部位發(fā)出的紅外線來測(cè)量溫升部位溫度。
[0003]行業(yè)內(nèi)目前已有用于GIS測(cè)溫方法主要有通過對(duì)GIS導(dǎo)體局部材料進(jìn)行改造，提高導(dǎo)體表面的發(fā)射率，再利用紅外傳感器接受紅外線測(cè)量溫度，但此方法對(duì)GIS改造成本相當(dāng)大，且對(duì)已投入運(yùn)行的GIS并不適用。
[0004]與常規(guī)電器相比，氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)在結(jié)構(gòu)性能上具有占地面積小、可靠性高、維護(hù)量少以及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已在國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。調(diào)研顯示，由于工廠組裝、現(xiàn)場(chǎng)安裝以及交接驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量控制不嚴(yán)格，GIS設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)體插接部位因接觸不良等造成的過熱甚至燒毀故障，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)供電可靠性。
[0005]溫度監(jiān)測(cè)作為電力系統(tǒng)故障診斷的一個(gè)重要手段，有利于發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備初期故障，防止事故擴(kuò)大，為GIS設(shè)備的正常運(yùn)行提供保障。GIS負(fù)荷電流過大、連接部件松動(dòng)接觸不良或開關(guān)合閘不到位等均可能造成導(dǎo)電部件溫升過高。例如:在正常運(yùn)行時(shí)，GIS導(dǎo)電回路長(zhǎng)期通過工作電流產(chǎn)生熱能，使電器材料溫度升高，一般不會(huì)超出規(guī)定值，但導(dǎo)電回路一旦發(fā)生接觸不可靠時(shí)，接觸電阻會(huì)顯著增加，使電器材料溫度升高超出規(guī)定值，造成電器材料的機(jī)械強(qiáng)度或物理性能下降，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生接觸部位燒熔，甚至擊穿放電故障。由于GIS是全封閉設(shè)備，無法通過常規(guī)測(cè)溫方法對(duì)導(dǎo)電部件的溫度進(jìn)行檢測(cè)，因此，研究GIS溫度在線監(jiān)測(cè)對(duì)于發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部過熱現(xiàn)象，避免設(shè)備故障具有重要意義。
[0006]針對(duì)導(dǎo)體接觸不良缺陷，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)通常采用測(cè)量回路電阻、局放監(jiān)測(cè)等方法，但測(cè)量GIS回路電阻需要停電，且一般GIS母線較長(zhǎng)，受測(cè)試儀器功率限制通常只能檢測(cè)出明顯接觸不良的缺陷。局放監(jiān)測(cè)目前仍缺少行之有效的故障判據(jù)，而且過熱與局放的對(duì)應(yīng)關(guān)系有待深入研究。此外，國(guó)內(nèi)外一些廠家利用熱敏電阻、光纖傳感器等方法進(jìn)行測(cè)溫，但較多應(yīng)用于高壓開關(guān)柜，如ABB公司用石英溫度傳感器對(duì)開關(guān)柜母線溫升進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。由于GIS是全封閉設(shè)備，預(yù)埋熱敏電阻或光纖傳感器后其內(nèi)部絕緣性能，光纖引出接口的密封方式以及傳感器使用壽命等存在許多尚難以解決的技術(shù)難題，使得上述方法均未能在GIS設(shè)備中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，利用紅外傳感器接受溫升部位發(fā)射的紅外線，并將紅外線能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過放大器、信號(hào)處理電路和AD轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體的輻射功率，再通過斯蒂芬-波爾茲曼定律，計(jì)算出導(dǎo)體的絕對(duì)溫度，最后對(duì)絕對(duì)溫度再進(jìn)行修正，得到準(zhǔn)確的導(dǎo)體絕對(duì)溫度。本發(fā)明用于在帶電運(yùn)行情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)GIS內(nèi)部導(dǎo)體溫升，避免事故的發(fā)生。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0009]本發(fā)明提供一種用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1:確定GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體的發(fā)射率； [0011]步驟2:監(jiān)測(cè)所述導(dǎo)體的輻射功率，并計(jì)算導(dǎo)體的絕對(duì)溫度；
[0012]步驟3:修正導(dǎo)體的絕對(duì)溫度。
[0013]所述步驟I包括以下步驟:
[0014]步驟1-1:將接觸式感溫傳感器的發(fā)射率線調(diào)整為I ;
[0015]步驟1-2:將所述導(dǎo)體保持為恒溫狀態(tài)，并將所述接觸式感溫傳感器貼在所述導(dǎo)體上；
[0016]步驟1-3:采用所述接觸式感溫傳感器測(cè)出導(dǎo)體的溫度標(biāo)準(zhǔn)值T溫度標(biāo)準(zhǔn)值；
[0017]步驟1-4:采用紅外測(cè)溫儀測(cè)出導(dǎo)體當(dāng)前的溫度實(shí)測(cè)值T溫度實(shí)測(cè)值；
[0018]步驟1-5:計(jì)算所述導(dǎo)體的發(fā)射率，發(fā)射率用ε表示，有:
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 步驟1:確定Gis罐體內(nèi)部導(dǎo)體的發(fā)射率； 步驟2:監(jiān)測(cè)所述導(dǎo)體的輻射功率，并計(jì)算導(dǎo)體的絕對(duì)溫度； 步驟3:修正導(dǎo)體的絕對(duì)溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，其特征在于:所述步驟I包括以下步驟: 步驟1-1:將接觸式感溫傳感器的發(fā)射率線調(diào)整為I ; 步驟1-2:將所述導(dǎo)體保持為恒溫狀態(tài)，并將所述接觸式感溫傳感器貼在所述導(dǎo)體上； 步驟1-3:采用所述接觸式感溫傳感器測(cè)出導(dǎo)體的溫度標(biāo)準(zhǔn)值； 步驟1-4:采用紅外測(cè)溫儀測(cè)出導(dǎo)體當(dāng)前的溫度實(shí)測(cè)值Tss_lHt ； 步驟1-5:計(jì)算所述導(dǎo)體的發(fā)射率，發(fā)射率用ε表示，有:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，其特征在于:所述步驟2中，采樣紅外傳感器監(jiān)測(cè)所述導(dǎo)體的輻射功率，具體包括以下步驟: 步驟2-1:給GIS罐體安裝紅外玻璃； 步驟2-2:所述導(dǎo)體發(fā)射的紅外線穿過所述紅外玻璃進(jìn)入所述紅外傳感器； 步驟2-3:所述紅外傳感器監(jiān)測(cè)所述導(dǎo)體的輻射功率； 步驟2-4:計(jì)算導(dǎo)體的絕對(duì)溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，其特征在于:所述紅外玻璃采用硫系紅外玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，其特征在于:所述步驟2-3中，所述紅外傳感器將紅外線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述電信號(hào)經(jīng)過放大器和信號(hào)處理電路,并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換為所述導(dǎo)體的輻射功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，其特征在于:所述紅外傳感器距離導(dǎo)體的距離大于GIS罐體內(nèi)壁距離導(dǎo)體的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，其特征在于:所述步驟2-4中，所述紅外傳感器中的微處理芯片依據(jù)斯蒂芬-波爾茲曼定律計(jì)算導(dǎo)體的絕對(duì)溫度，有: E= ε σ T4 (2) 其中，T為導(dǎo)體的絕對(duì)溫度，E為導(dǎo)體的輻射功率，σ為斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，其特征在于:所述步驟3中，通過參數(shù)擬合的方法對(duì)計(jì)算出導(dǎo)體的絕對(duì)溫度T進(jìn)行修正，以得出最終的導(dǎo)體溫度監(jiān)測(cè)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于在線監(jiān)測(cè)GIS罐體內(nèi)部導(dǎo)體溫升的方法，其特征在于:所述GIS罐體采用的材料是OCr 13Α1，其用碳含量為0.075%、硅含量為0.94%、錳含量為.0.97%、磷含量為0.035%、硫含量為0.025%、鉻含量為14.0%、余量為鐵的合金制備，所述的.百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK103604507SQ201310606697
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】馮英, 李煒, 和彥淼, 王承玉, 何潔, 張猛, 申春紅, 王園園, 高山, 楊景剛, 王國(guó)良, 盧軍, 陳敏 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 西安西電開關(guān)電氣有限公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院