CN102809444B - 气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法 - Google Patents

气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法，包括：确定气体绝缘开关设备母线的外壳表面与三相母线接头相对应的温升最敏感点；获取设备母线的负荷电流、环境温度和温升最敏感点的三相温度；得出所述设备母线的接头温度与设备母线的负荷电流、环境温度和温升最敏感点的三相温度之间的对应关系；利用所述对应关系与最敏感点的三相温度，对所述三相母线接头的接头温度进行检测。本发明可实现气体绝缘开关设备母线接头温度的在线准确检测，无需断电操作，检测结果不受外界环境因素的影响。无需对设备结构进行任何更改，安全性与可行性高。并且，借助本发明可对变电站所有的母线接头同时进行检测，便于实现检测自动化。

Description

气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法
技术领域
本发明涉及电气设备母线接头的温度检测技术领域，尤其涉及一种气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法。
背景技术
气体绝缘开关设备在结构性能上具有占地面积小、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取得了广泛应用。然而，气体绝缘开关设备母线因接头接触电阻过大而造成的母线过热甚至烧毁等故障却严重影响了电网供电的可靠性和稳定性。
针对气体绝缘开关设备母线接头过热而产生故障的问题，目前主要采用的一般测量手段包括定期测量回路电阻、局部放电检测、定期红外检测以及光纤光栅温度检测等方法。测量回路电阻的方法不能进行带负荷检测，并且存在不能确定故障接头数量以及故障接头位置的问题。局部放电检测方法难以制定出行之有效的故障判据，而且过热与局部放电之间的关系有待深入研究，就现场运行情况看，母线接头过热未能监测出局放信号的现象存在。定期采用手持式红外热像仪进行巡检的方法，只能检测母线外壳表面温度，通过外壳温度与正常值以及母线周围部件的温度对比判断母线内部接头是否过热，该方法的检测结果受天气情况以及人为因素的影响较大，因此很难捕获故障特征。另一种红外温度检测方法是将红外探头置于气体绝缘开关设备母线内部以实现接头温度的直接检测，该方法需要对母线外壳结构进行改造，对于已投入运行的气体绝缘开关设备缺乏可行性。光纤光栅温度检测的方法同样通过检测母线外壳表面温度变化判断接头是否过热，该方法能够实现在线检测，但无法准确检测母线接头温度。
发明内容
基于此，本发明提供了一种气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法。
一种气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法，包括以下步骤：
步骤1，通过气体绝缘开关设备母线的温度场分布，确定气体绝缘开关设备母线的外壳表面与三相母线接头相对应的温升最敏感点；
步骤2，获取所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流、环境温度和所述温升最敏感点的三相温度；
步骤3，采用有限元数值计算方法，分别得出所述设备母线的A相接头、B相接头和C相接头的接头温度与所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流、环境温度和所述温升最敏感点的三相温度之间的对应关系；
步骤4，根据得出的所述对应关系以及获取的所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流、环境温度和所述温升最敏感点的三相温度，对所述三相母线接头的接头温度进行检测。
与一般技术相比，本发明气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法，可实现气体绝缘开关设备母线接头温度的在线准确检测，无需断电操作，检测结果不受外界环境因素的影响。无需对设备结构进行任何更改，安全性与可行性高。并且，借助本发明可对变电站所有的母线接头同时进行检测，便于实现检测自动化。
附图说明
图1是本发明气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法的流程示意图；
图2是本发明气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法的测温原理图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
请参阅图1，为本发明气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法的流程示意图。本发明气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法包括以下步骤：
S101步骤1，通过气体绝缘开关设备母线的温度场分布，确定气体绝缘开关设备母线的外壳表面与三相母线接头相对应的温升最敏感点；
作为其中一个实施例，采用有限元数值计算方法，确定气体绝缘开关设备母线的外壳表面与三相母线接头相对应的温升最敏感点。
由于不同位置接头发热反映在外壳表面的最热点位置不同，通过有限元数值计算方法，计算母线温度场分布，根据温度场分布确定母线外壳表面与三相接头相对应的温升最敏感点。
S102步骤2，获取所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流、环境温度和所述温升最敏感点的三相温度；
作为其中一个实施例，在所述温升最敏感点处安装温度传感器，获取所述温升最敏感点的三相温度。在距离所述气体绝缘开关设备母线的外壳1米至2米范围内安装温度传感器，获取所述气体绝缘开关设备母线的环境温度。通过负荷监测系统获取所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流。
在最敏感点处以及母线附近安装温度传感器，分别检测三相接头温度与环境温度。为了减小母线发热对于周围环境温度的影响，环境温度传感器安装高度位于母线中部，距离母线外壳1米至2米。
假设气体绝缘开关设备母线负荷电流为I，环境温度为Te，母线三相接头温度分别为TA、TB和TC，母线外壳表面三相温度为TtA、TtB和TtC。
S103步骤3，采用有限元数值计算方法，分别得出所述设备母线的A相接头、B相接头和C相接头的接头温度与所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流、环境温度和所述温升最敏感点的三相温度之间的对应关系；
由于母线各相接头温度确定时，环境温度一定的条件下，外壳表面最敏感点温度必然随之确定。利用有限元数值计算方法，计算不同环境温度（例如0～40℃范围内）与负荷电流（例如0～4000A）条件下气体绝缘开关设备母线接头温度与最敏感点温度，并将计算结果进行曲线拟合，分别得出母线A相接头温度与最敏感点温度的对应关系TA=F1(Te,I,TtA,TtB,TtC)、B相接头温度与最敏感点温度的对应关系TB=F2(Te,I,TtA,TtB,TtC)以及C相接头温度与最敏感点温度的对应关系TC=F3(Te,I,TtA,TtB,TtC)。由于接头温度与环境温度近似呈线性关系，从而消除环境温度变化对接头温度检测的影响。
S104步骤4，根据得出的所述对应关系以及获取的所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流、环境温度和所述温升最敏感点的三相温度，对所述三相母线接头的接头温度进行检测。
处理器实时采集温度与电流数据，根据母线接头温度与最敏感点温度的对应关系计算母线接头温度，实现间接测量。
作为一个优选的实施例，图2展示了本发明的测温原理图。其中，1为A相接头；2为B相接头；3为C相接头；4为外壳；5为A相接头温度传感器；6为B相接头温度传感器；7为C相接头温度传感器；8为环境温度传感器；9为处理器。
根据传热学与流体力学理论，气体绝缘开关设备母线不同位置接头过热会在外壳4表面产生不同的温度分布特征，利用该分布特征能够确定与三相接头相对应的温升最敏感点。利用有限元数值计算方法，确定A相接头1、B相接头2以及C相接头3的温升最敏感点分别为图中A相接头温度传感器5、B相接头温度传感器6以及C相接头温度传感器7所在位置。在母线附近安装环境温度传感器8。由于母线各相接头温度确定时，环境温度一定的条件下，外壳表面最敏感点温度必然随之确定。通过有限元数值计算方法，模拟不同环境温度（例如，0～40℃）与负荷电流（例如，0～4000A）条件下气体绝缘开关设备母线接头温度与最敏感点温度，并将计算结果进行曲线拟合，得出母线各相接头温度与其最敏感点温度的对应关系。处理器利用这一关系实现接头温度间接检测。
与一般技术相比，本发明气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法，可实现气体绝缘开关设备母线接头温度的在线准确检测，无需断电操作，检测结果不受外界环境因素的影响。无需对设备结构进行任何更改，安全性与可行性高。并且，借助本发明可对变电站所有的母线接头同时进行检测，便于实现检测自动化。
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 (5)

1.一种气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，通过气体绝缘开关设备母线的温度场分布，确定气体绝缘开关设备母线的外壳表面与三相母线接头相对应的温升最敏感点；
步骤2，获取所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流、环境温度和所述温升最敏感点的三相温度；
步骤3，采用有限元数值计算方法，分别得出所述设备母线的A相接头、B相接头和C相接头的接头温度与所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流、环境温度和所述温升最敏感点的三相温度之间的对应关系；
步骤4，根据得出的所述对应关系以及获取的所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流、环境温度和所述温升最敏感点的三相温度，对所述三相母线接头的接头温度进行检测。
2.根据权利要求1所述的气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法，其特征在于，在所述步骤1中采用有限元数值计算方法，计算气体绝缘开关设备母线的温度场分布，确定气体绝缘开关设备母线的外壳表面与三相母线接头相对应的温升最敏感点。
3.根据权利要求1所述的气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法，其特征在于，在所述步骤2中通过在所述温升最敏感点处安装温度传感器，获取所述温升最敏感点的三相温度。
4.根据权利要求1所述的气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法，其特征在于，在所述步骤2中通过在距离所述气体绝缘开关设备母线的外壳1米至2米范围内安装温度传感器，获取所述气体绝缘开关设备母线的环境温度。
5.根据权利要求1所述的气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法，其特征在于，在所述步骤2中通过负荷监测系统获取所述气体绝缘开关设备母线的负荷电流。
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