CN102798783B - 一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法和系统 - Google Patents

一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法和系统 Download PDF

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本发明公开一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法,包括:确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测点,分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相接头的接头温度值;根据三个所述接头检测点,确定气体绝缘开关设备母线三相导体的三个导体检测点,分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相导体的导体温度值;根据三个所述接头温度值与对应的三个所述导体温度值,判断所述气体绝缘开关设备母线每相接头是否发生过热故障。对应地本发明还提供一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断系统。本发明能判断出母线接头的过热故障、确定三相接头的故障类型,诊断结果不受环境因素的影响。

Description

一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电气设备故障诊断领域,特别是涉及一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法,以及一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断系统。
背景技术
[0002] 气体绝缘开关设备具有占地面积小、可靠性高、维护量少以及使用寿命长等优点,目前已在国内外输配电系统中广泛应用。然而,由于制造、现场安装以及验收等各个环节质量控制不严格,气体绝缘开关设备母线因接头接触电阻过大造成的母线过热甚至烧毁故障严重影响电网的供电可靠性和稳定性。
[0003]当气体绝缘开关设备母线接头接触劣化时,接触热损耗增大,接头温度升高,热量以自然对流以及热辐射的方式由接头传递至母线外壳。由于接触劣化属于自我加速过程,因此出现接触缺陷后,随着运行时间的推移外壳表面温升逐渐增大。
[0004]目前,运行现场主要采用红外热像仪对气体绝缘开关设备进行定期巡检,根据检测温度与周围部件温度的对比判断是否发生过热故障,该方法的不足之处在于:①红外热像仪不能实现在线检测,难以在早期发现隐患检测结果不仅与检测距离以及位置有关,而且受到变化环境温度与负荷电流的影响,需要巡检人员具备较丰富的运行经验,主观性较强;③缺乏有效的故障判断准则与故障类型判断方法。
发明内容
[0005] 基于此,本发明提供一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法和系统,能判断出母线接头的过热故障、确定三相接头的故障类型,诊断结果不受环境因素的影响。
[0006] 一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法,包括如下步骤:
[0007] 确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测点;
[0008] 在三个所述接头检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相接头的接头温度值;
[0009] 根据三个所述接头检测点,确定气体绝缘开关设备母线三相导体的三个导体检测占.V ,
[0010] 在三个所述导体检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相导体的导体温度值;
[0011] 根据三个所述接头温度值与对应的三个所述导体温度值,判断所述气体绝缘开关设备母线每相接头是否发生过热故障;
[0012] 其中,所述确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测点的步骤具体包括:
[0013] 根据所述气体绝缘开关设备母线的外壳参数建立有限元模型,计算所述气体绝缘开关设备母线的焦耳热损耗值;
[0014] 根据所述焦耳热损耗值,计算所述气体绝缘开关设备母线外壳的温度场分布;
[0015] 根据所述温度场分布确定所述三相接头的三个接头检测点。
[0016] 一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断系统,包括第一确定模块、第一检测模块、第二确定模块、第二检测模块和判断模块:
[0017] 所述第一确定模块用于确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测占.V ,
[0018] 所述第一检测模块用于在三个所述接头检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相接头的接头温度值;
[0019] 所述第二确定模块用于根据三个所述接头检测点,确定气体绝缘开关设备母线三相导体的三个导体检测点;
[0020] 所述第二检测模块用于在三个所述导体检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相导体的导体温度值;
[0021] 所述判断模块用于根据三个所述接头温度值与对应的三个所述导体温度值,判断所述气体绝缘开关设备母线每相接头是否发生过热故障;
[0022] 其中,所述确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测点的步骤具体包括:
[0023] 根据所述气体绝缘开关设备母线的外壳参数建立有限元模型,计算所述气体绝缘开关设备母线的焦耳热损耗值;
[0024] 根据所述焦耳热损耗值,计算所述气体绝缘开关设备母线外壳的温度场分布;
[0025] 根据所述温度场分布确定所述三相接头的三个接头检测点。
[0026] 上述气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法和系统,通过检测母线三相接头的温度以及三相导体的温度,根据两者的温度进行判断,能够实时诊断出母线接头的过热故障、确定三相接头的故障类型,诊断结果不受环境因素的影响。
附图说明
[0027]图1为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法在一较佳实施例中的流程示意图。
[0028]图2为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法在一较佳实施例中的应用示意图。
[0029]图3为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法在一较佳实施例中的故障诊断流程图。
[0030]图4为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断系统在一较佳实施例中的结构示意图。
具体实施方式
[0031] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
[0032] 如图1所示,是本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法在一较佳实施例中的流程示意图,包括:
[0033] S11、确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测点;
[0034] 三相接头的温度变化是判断接头过热故障的依据,接头温度升高,热量以自然对流以及热辐射的方式由接头传递至母线外壳,因此需在母线外壳上确定三个接头检测点,用于采集每相接头的温度变化;
[0035] 在一较佳实施例中,步骤Sll可包括:
[0036] 根据所述气体绝缘开关设备母线的外壳参数建立有限元模型,计算所述气体绝缘开关设备母线的焦耳热损耗值;
[0037] 根据所述焦耳热损耗值,计算所述气体绝缘开关设备母线外壳的温度场分布;
[0038] 根据所述温度场分布确定所述三相接头的三个接头检测点。
[0039] 可采用有限元法,根据母线的外壳参数,建立有限元模型,通过施加电磁场边界条件计算母线的焦耳热损耗;将该损耗作为温度场计算的热源,再通过施加温度场边界条件计算母线温度场分布;根据温度场分布,即可获得每相接头过热故障时外壳温升最敏感点的位置,将其作为每相接头的温度检测点,能够对母线的过热故障进行精确的检测。
[0040] S12、在三个所述接头检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相接头的接头温度值;可在三个接头检测点对应安装温度传感器,实时检测每相接头的接头温度值。
[0041] S13、根据三个所述接头检测点,确定气体绝缘开关设备母线三相导体的三个导体检测点;
[0042] 在确定了接头检测点后,需再确定导体检测点,用于消除环境温度变化,得到三相接头精确的温度变化值;
[0043] 在一较佳实施例中,每个所述导体监测点与对应的每个所述接头检测点的水平距离大于或等于I米;
[0044] 为了将接头的温升对于导体温升的影响降至最低,可在外壳表面距离接头温度检测点Im或以上的位置确定导体检测点,获得接头温度的参考值,消除了环境温度变化对于诊断结果的影响。
[0045] S14、在三个所述导体检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相导体的导体温度值;可在三个导体检测点对应安装温度传感器,实时检测每相导体的导体温度值。
[0046] S15、根据三个所述接头温度值与对应的三个所述导体温度值,判断所述气体绝缘开关设备母线每相接头是否发生过热故障。
[0047] 在一较佳实施例中,步骤S15可具体包括:
[0048] 将各个所述接头温度值分别减去对应的所述导体温度值后,再分别除以各个所述导体温度值,获得所述每相接头的相对温升;
[0049] 将所述每相接头的相对温升与预设的判断阈值进行比较,判断所述每相接头是否出现过热故障;
[0050] 根据各个温度传感器的实时测量结果,用各个接头温度值分别减去对应的各个导体温度值,并将结果除以对应导体温度值,即可获得每相接头的相对温升;可根据实际情况设定判断阈值,将相对温升与所述判断阈值进行比较,若相对温升大于所述判断阈值,即可诊断该相接头出现过热故障。
[0051] 下面通过一具体实施例中进一步说明本发明。
[0052] 如图2所示,是本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法在一较佳实施例中的应用不意图;
[0053] 图2中示出了气体绝缘开关设备母线接头的结构,包括A相接头1、B相接头2以及C相接头3,以及A相导体4、B相导体5以及C相导体6,利用本发明确定得到三个接头检测点,即图中的接头检测点8〜10,对应地,在水平距离各个接头检测点I米处设有三个导体检测点11〜13。
[0054] 故障诊断流程如图3所示。首先读取母校外壳7表面各个温度传感器的测量结果;利用A、B、C三相接头温度值分别减去相应导体温度值,并将结果除以相应导体温度值,获得每相接头的相对温升;在本实施例中,判断阈值设为20%,依次判断A、B、C三相接头的相对温升是否超过20%,若任意一相温升超标,则诊断该相接头出现过热故障。以A相为例,设A相接头温度传感器的测量结果为T1, A相导体温度传感器的测量结果为Ttl,若(T1-Ttl) /T0>20%,则可诊断为A相接头出现过热故障。
[0055] 对应地,本发明还提供一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断系统,如图4所示,包括第一确定模块41、第一检测模块42、第二确定模块43、第二检测模块44和判断模块45:
[0056] 所述第一确定模块41用于确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测占.V ,
[0057] 三相接头的温度变化是判断接头过热故障的依据,接头温度升高,热量以自然对流以及热辐射的方式由接头传递至母线外壳,因此需在母线外壳上确定三个接头检测点,用于采集每相接头的温度变化;
[0058] 在一较佳实施例中,所述第一确定模块41包括建立模块、计算模块和检测点确定丰吴块;
[0059] 所述建立模块用于根据所述气体绝缘开关设备母线的外壳参数建立有限元模型,计算所述气体绝缘开关设备母线的焦耳热损耗值;
[0060] 所述计算模块用于根据所述焦耳热损耗值,计算所述气体绝缘开关设备母线外壳的温度场分布;
[0061] 所述检测点确定模块用于根据所述温度场分布确定所述三相接头的三个接头检测点;
[0062] 可采用有限元法,根据母线的外壳参数,建立有限元模型,通过施加电磁场边界条件计算母线的焦耳热损耗;将该损耗作为温度场计算的热源,再通过施加温度场边界条件计算母线温度场分布;根据温度场分布,即可获得每相接头过热故障时外壳温升最敏感点的位置,将其作为每相接头的温度检测点,能够对母线的过热故障进行精确的检测。
[0063] 所述第一检测模块42用于在三个所述接头检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相接头的接头温度值;可在三个接头检测点对应安装温度传感器,实时检测每相接头的接头温度值。
[0064] 所述第二确定模块43用于根据三个所述接头检测点,确定气体绝缘开关设备母线三相导体的三个导体检测点;
[0065] 在确定了接头检测点后,需再确定导体检测点,用于消除环境温度变化,得到三相接头精确的温度变化值;
[0066] 在一较佳实施例中,所述第二确定模块43中,每个所述导体监测点与对应的每个所述接头检测点的水平距离大于或等于I米;
[0067] 为了将接头的温升对于导体温升的影响降至最低,可在外壳表面距离接头温度检测点Im或以上的位置确定导体检测点,获得接头温度的参考值,消除了环境温度变化对于诊断结果的影响。
[0068] 所述第二检测模块44用于在三个所述导体检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相导体的导体温度值;可在三个导体检测点对应安装温度传感器,实时检测每相导体的导体温度值。
[0069] 所述判断模块45用于根据三个所述接头温度值与对应的三个所述导体温度值,判断所述气体绝缘开关设备母线每相接头是否发生过热故障;
[0070] 在一较佳实施例中,所述判断模块45包括相对温升计算模块和故障判断模块;
[0071] 所述相对温升计算模块用于将各个所述接头温度值分别减去对应的所述导体温度值后,再分别除以各个所述导体温度值,获得所述每相接头的相对温升;
[0072] 所述故障判断模块用于将所述每相接头的相对温升与预设的判断阈值进行比较,判断所述每相接头是否出现过热故障;
[0073] 根据各个温度传感器的实时测量结果,用各个接头温度值分别减去对应的各个导体温度值,并将结果除以对应导体温度值,即可获得每相接头的相对温升;可根据实际情况设定判断阈值,将相对温升与所述判断阈值进行比较,若相对温升大于所述判断阈值,即可诊断该相接头出现过热故障。
[0074] 上述气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法和系统,通过检测母线三相接头的温度以及三相导体的温度,根据两者的温度进行判断,能够实时诊断出母线接头的过热故障、确定三相接头的故障类型,诊断结果不受环境因素的影响。
[0075] 本发明可实现母线过热故障准确在线检测,无需断电操作;无需对母线结构进行改造,安全性与可靠性好;排除了环境温度与负荷电流对检测结果的影响。
[0076] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法,其特征在于,包括如下步骤: 确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测点; 在三个所述接头检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相接头的接头温度值; 根据三个所述接头检测点,确定气体绝缘开关设备母线三相导体的三个导体检测点; 在三个所述导体检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相导体的导体温度值; 根据三个所述接头温度值与对应的三个所述导体温度值,判断所述气体绝缘开关设备母线每相接头是否发生过热故障; 其中,所述确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测点的步骤具体包括:根据所述气体绝缘开关设备母线的外壳参数建立有限元模型,计算所述气体绝缘开关设备母线的焦耳热损耗值; 根据所述焦耳热损耗值,计算所述气体绝缘开关设备母线外壳的温度场分布; 根据所述温度场分布确定所述三相接头的三个接头检测点; 其中,根据三个所述接头温度值与对应的三个所述导体温度值,判断所述气体绝缘开关设备母线每相接头是否发生过热故障的步骤包括: 将各个所述接头温度值分别减去对应的所述导体温度值后,再分别除以各个所述导体温度值,获得所述每相接头的相对温升; 将所述每相接头的相对温升与预设的判断阈值进行比较,判断所述每相接头是否出现过热故障。
2.根据权利要求1所述的气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断方法,其特征在于,每个所述导体检测点与对应的每个所述接头检测点的水平距离大于或等于I米。
3.—种气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断系统,其特征在于,包括第一确定模块、第一检测模块、第二确定模块、第二检测模块和判断模块: 所述第一确定模块用于确定气体绝缘开关设备母线三相接头的三个接头检测点;所述第一检测模块用于在三个所述接头检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相接头的接头温度值; 所述第二确定模块用于根据三个所述接头检测点,确定气体绝缘开关设备母线三相导体的三个导体检测点; 所述第二检测模块用于在三个所述导体检测点上分别检测所述气体绝缘开关设备母线每相导体的导体温度值; 所述判断模块用于根据三个所述接头温度值与对应的三个所述导体温度值,判断所述气体绝缘开关设备母线每相接头是否发生过热故障; 其中,所述第一确定模块包括建立模块、计算模块和检测点确定模块; 所述建立模块用于根据所述气体绝缘开关设备母线的外壳参数建立有限元模型,计算所述气体绝缘开关设备母线的焦耳热损耗值; 所述计算模块用于根据所述焦耳热损耗值,计算所述气体绝缘开关设备母线外壳的温度场分布; 所述检测点确定模块用于根据所述温度场分布确定所述三相接头的三个接头检测占.V , 其中,所述判断模块包括相对温升计算模块和故障判断模块; 所述相对温升计算模块用于将各个所述接头温度值分别减去对应的所述导体温度值后,再分别除以各个所述导体温度值,获得所述每相接头的相对温升; 所述故障判断模块用于将所述每相接头的相对温升与预设的判断阈值进行比较,判断所述每相接头是否出现过热故障。
4.根据权利要求3所述的气体绝缘开关设备母线接头过热故障诊断系统,其特征在于,所述第二确定模块中,每个所述导体检测点与对应的每个所述接头检测点的水平距离大于或等于I米。
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