CN102829885B - 气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法 - Google Patents

气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法。该方法包括：在母线的外壳上选取三个测温点，分别测量所述母线内的三相导体的温度；在距离所述外壳的预设范围内，设置环境温度检测点，获取环境温度；将所述三相导体的温度与所述环境温度进行比较，分别获取三相导体的温升；当所述温升大于预设的最大允许温升时，判断所述母线过热故障；否则，存储该三相导体的所述温升，根据存储的温升，获取温差变化趋势表；当在预设时间内，当所述温化趋势表显示所述温升持续升高时，判断所述母线过热故障。采用本发明，可以实现母线过热故障准确在线检测，无需断电操作，也不需要对母线结构进行改造，安全性与可靠性好。

Description

气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法
技术领域
本发明涉及电气工程领域，特别是涉及气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法。
背景技术
气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear，GIS)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，GIS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。
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，热量主要以自然对流以及热辐射的方式由接头传递至母线外壳。在相当长的时期内，地区负荷不会发生太大变化，每日负荷具有明显的规律性。由于室内母线温度仅与环境温度、负荷电流以及接头接触电阻有关，因此排除环境温度变化的影响后，接头未发生接触劣化时每日最高温升应不会发生较大变化。相反，如果接头发生接触劣化，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。
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；②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。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法，能够通过检测母线外壳温度判断接头是否存在过热缺陷，无需更改母线结构，并且检测结果不受环境因素影响。
一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法，包括：
在母线的外壳上选取三个测温点，分别测量所述母线内的三相导体的温度；
在距离所述外壳的预设范围内，设置环境温度检测点，获取环境温度；
将所述三相导体的温度与所述环境温度进行比较，分别获取三相导体的温升；
当所述温升大于预设的最大允许温升时，判断所述母线过热故障；否则，存储该三相导体的所述温升，根据存储的温升，获取温差变化趋势表；
当在预设时间内，当所述温差变化趋势表显示所述温升持续升高时，判断所述母线过热故障。
在其中一个实施例中，所述的气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法，还包括：
在与所述母线相邻的母线外壳上选取三个测温点，分别测量相邻母线的三相导体的温度；
将所述母线的三相导体的温度与相邻母线的三相导体的温度对应比较，获取三相导体的相对温差；
根据各个相对温差与其相应的测温点的温度的比值，判断所述母线过热故障。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明可实现母线过热故障准确在线检测，无需断电操作，也不需要对母线结构进行改造，安全性与可靠性好。有效地排除了环境温度与负荷电流对检测结果的影响，而且方法简单，便于编程实现。
附图说明
图1为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法的示意图；
图2为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法的第一实施例流程图；
图3为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法的第一实施例的补充流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
图1为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法的示意图。图中：1-A相接头；2-B相接头；3-C相接头；4-A相导体；5-B相导体；6-C相导体；7-外壳；8-A相接头温度检测点；9-B相接头温度检测点；10-C相接头温度检测点；11-环境温度检测点。
本发明的一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法，首先，通过在母线外壳表面特定位置选取3个测温点，间接检测A、B、C三相母线接头温度。然后，在母线附近设置一个环境温度检测点。最后，利用外壳表面检测点温度的温升、相邻母线间隔检测点的相对温差以及历史温度变化趋势判断母线接头是否过热故障。
图2为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法的第一实施例流程图，包括：
S101：在母线的外壳上选取三个测温点，分别测量所述母线内的三相导体的温度；
S102：在距离所述外壳的预设范围内，设置环境温度检测点，获取环境温度；
S103：将所述三相导体的温度与所述环境温度进行比较，分别获取三相导体的温升；
S104：当所述温升大于预设的最大允许温升时，判断所述母线过热故障；否则，
S105：存储该三相导体的所述温升，根据存储的温升，获取温差变化趋势表；
S106：当在预设时间内，当所述温差变化趋势表显示所述温升持续升高时，判断所述母线过热故障。
在本实施例中，在距离所述外壳的预设范围内，设置环境温度检测点，获取各检测点温度。优选地，所述预设范围为：距离所述母线的外壳1至2米的范围内。计算外壳表面各检测点温度与环境温度的差值，判断其是否超过外壳最大允许温升，排除环境温度变化对测量结果的影响，如果超过最大允许温升则诊断为过热故障，否则，将三相导体的所述温升数据存储起来，继续下一步判断。
判断当前检测点温度与环境温度差值的历史数据是否持续升高，若持续升高则判断相应的母线接头过热故障，否则认为接头温度正常。
图3为本发明气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法的第一实施例的补充流程图。与图2相比，图3的流程图补充了一种判别步骤，该步骤可以在判断所述温差变化趋势表显示所述温升持续升高之前或之后，用于排除负荷电流变化对测量结果的影响。
S201：在母线的外壳上选取三个测温点，分别测量所述母线内的三相导体的温度；
S202：在与所述母线相邻的母线外壳上选取三个测温点，分别测量相邻母线的三相导体的温度；
S203：将所述母线的三相导体的温度与相邻母线的三相导体的温度对应比较，获取三相导体的相对温差；
S204：根据各个相对温差与其相应的测温点的温度的比值超过预设比率，判断所述母线过热故障。
在一个实施例当中，当相对温差与其相应的测温点的温度的比值超过10％，判断所述母线过热故障。
分别判断当前各特定检测点温度与相邻母线间隔检测点的温差与当前检测点温度的比值是否超过10％，排除负荷电流变化对测量结果的影响，若比值超过10％，则诊断为过热故障。
下面结合图2、图3列举一具体实施例，对本发明实施过程做进一步的详细介绍。
利用温度场分布原理，在所述母线的外壳的表面选取最热的位置作为各个单相导体的测温点。
根据气体绝缘开关设备母线尺寸建立数值计算模型，通过给定适当边界条件，分别计算A相接头(1)、B相接头(2)以及C相接头(3)出现过热故障时母线外壳(7)温度场分布，分别找出故障时外壳最热点位置，即A相接头温度检测点(8)、B相接头温度检测点(9)以及C相接头温度检测点(10)。
根据温度检测结果，判断故障。
首先，计算A相接头温度检测点(8)、B相接头温度检测点(9)以及C相接头温度检测点(10)与环境温度检测点(11)温度的差值，判断差值是否超过外壳最大允许温升，若超过允许温升则诊断为过热故障，否则进入下一步判断；
然后，分别判断当前各检测点温度值与相邻间隔检测点温度的差值与各检测点温度的比值是否超过10％，进一步排除负荷电流变化对测量结果的影响，若比值超过10％，则判断当前接头出现过热故障，否则进入下一步判断；
最后，根据A相接头温度检测点(8)、B相接头温度检测点(9)以及C相接头温度检测点(10)与环境温度检测点(11)温度差值的历史数据是否持续升高判断是否过热故障，如果持续升高则判断接头出现过热故障，反之接头温度正常。
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 (3)

1.一种气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法，其特征在于，包括：
在母线的外壳上选取三个测温点，分别测量所述母线内的三相导体的温度，在与所述母线相邻的母线外壳上选取三个测温点，分别测量相邻母线的三相导体的温度；
在距离所述母线的外壳的预设范围内，设置环境温度检测点，获取环境温度；
将所述母线内的三相导体的温度与所述环境温度进行比较，分别获取所述母线内的三相导体的温升；
当所述温升大于预设的最大允许温升时，判断所述母线过热故障；否则，将所述母线的三相导体的温度与相邻母线的三相导体的温度对应比较，获取三相导体的相对温差；
当各个相对温差与其相应的测温点的温度的比值超过预设比率时，判断所述母线过热故障；否则，存储该母线内的三相导体的所述温升，根据存储的温升，获取温差变化趋势表；
当在预设时间内，当所述温差变化趋势表显示所述温升持续升高时，判断所述母线过热故障；
其中在母线的外壳上选取三个测温点的步骤，包括：
利用温度场分布原理，在所述母线的外壳的表面选取最热的位置作为各个单相导体的测温点。
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检测与判别方法，其特征在于：
当相对温差与其相应的测温点的温度的比值超过10％，判断所述母线过热故障。
3.根据权利要求1至2任一项所述的气体绝缘开关设备母线接头过热故障检测与判别方法，其特征在于，在距离所述母线的外壳的预设范围内，设置环境温度检测点的步骤中，所述预设范围为：距离所述母线的外壳1至2米的范围内。
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