CN105203161A - 一种sf6高压电气设备内部温度在线监测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，包括：测量SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，并根据第一压力值和第一温度值，得到SF₆高压电气设备内部的气体的密度值；测量SF₆高压电气设备内部的气体的第二压力值，并根据第二压力值和SF₆高压电气设备内部的气体的密度值，得到SF₆高压电气设备的内部温度。通过连续的监测和系统修正，及时得到SF₆高压电气设备内部气体准确密度，利用SF₆气体的压力-温度特性关系进行数据处理，得到相应的SF₆高压电气设备内部温度值。本发明还提供了SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置及系统，实现对电气设备内部温度和/或密度实时、准确的测量，降低检测成本，使之更适于工程应用。

Description

一种SF6高压电气设备内部温度在线监测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及高压电气设备温度监测装置，尤其涉及一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法、装置及系统。

背景技术

目前，随着经济高速发展，我国电力系统容量急剧扩大，特别是GIS等高压电气设备用量越来越多，六氟化硫(GIS)高压电气设备已广泛应用在电力部门、工矿企业。GIS电气设备工作时，温度是衡量电气设备运行状态的重要参数之一，各部件(特别是气室内部的各部件)正常发热不应超过其最高允许温度，才能保证设备的可靠安全运行。而现有的检测方法在GIS、SF6高压断路器等高压电气设备温度检测时存在的困难。

如红外检测仪检测GIS高压电气设备温度时存在以下主要问题：预防高压电气设备温度过热的措施是国家电网公司十八项电网重大反事故措施之一，对开关设备温度监测已引起电力系统的高度关注。《带电设备红外诊断技术应用导则》已经被普遍用于高压电气设备温度检测，从而保障了电网的安全运行。但是，由于GIS高压电气设备的气室是全封闭的，红外温度检测仪只能检测到设备的表面温度；在检测设备的某些地方时，红外检测仪的红外辐射会受到部件的阻挡，就只能检测到温度在表面的“投影”，而无法检测到内部的真实温度；红外检测仪是属于离线监测，不能及时反映气室温度的变化过程和及时发现设备异常，不能反映设备运行的动态变化，无法对设备内部温度变化趋势进行预测，不能实现设备的状态检修和真正意义上的电网自动化；并且检测成本高昂，供电公司为完成检测工作需配备巡检人员、设备车辆和高价值的检测仪器。包括检测时的停电营业损失在内，粗略计算，每个高压开关站的每年分摊的检测费用约在几万到几十万元左右。

红外辐射非接触式和采用热敏器件接触式温度在线监测也存在以下缺陷：非接触式测温的准确度和可靠性受镜头光学变形、拍摄角度、拍摄距离、表面形状、温度等因素影响测量温度不准；由于GIS高压电气设备的气室是全封闭的，难以测量，且GIS高压电气设备的电压等级高，对绝缘要求更高，接触式产品目前主要有无线电磁发射型、光纤型和敞开空气红外型三种产品，而这些产品只能是针对敞开式的12KV开关柜、环网柜，对于全封闭的GIS高压电气设备，还无能为力。

随着无人值守变电站向网络化、数字化方向发展以及对遥控、遥测的要求不断加强，在线远程监测六氟化硫高压电气设备内部的温度具有非常重要的实际意义，成为六氟化硫高压电气设备应用中重要研究方向。但是对SF₆高压电气设备气室内部进行温度在线测量一直是个难题。由于高压电气设备气室是一个全密封的系统，其静止气体中的各点温度是不一样的，并且SF₆气体的传热性能很差，所以不能简单在出气口进行直接测量其内部温度。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种能够解决在线测量不准及难以反映主气室温度问题的新型SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法及装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法、装置及系统，实现对电气设备内部温度实时、准确的测量，降低检测成本，使之更适于工程应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，包括：

测量所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，并根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值；

测量所述SF₆高压电气设备内部的气体的第二压力值，并根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

进一步的，第一压力值和第一温度值为同一时间节点下测量得到的。

第二压力值为对应于当前所述SF₆高压电气设备的内部温度的、测量的所述SF₆高压电气设备内部的气体的压力值。

所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤还包括：对得到的所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值进行修正。

进一步地，所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤具体包括：

根据第一气体密度曲线方程(1)计算所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值，所述第一气体密度曲线方程(1)如下：

p₁＝0.57×10^-4ρ₁T₁(1+B₁)-ρ₁ ²A₁

A₁＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₁)

B₁＝2.51×10^-3ρ₁(1-0.85×10^-3ρ₁)

式中，ρ₁为所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值，T₁为所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一温度值，p₁为所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值。

进一步地，所述根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度的步骤具体包括：

根据第二气体密度曲线方程(2)反推所述SF₆高压电气设备的内部温度，所述第二气体密度曲线方程如下：

p₂＝0.57×10^-4ρ₂T₂(1+B₂)-ρ₂ ²A₂

A₂＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₂)

B₂＝2.51×10^-3ρ₂(1-0.85×10^-3ρ₂)

式中，ρ₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值，T₂为所述SF6高压电气设备的内部温度，p₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值，ρ₂和ρ₁相等。

进一步地，所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤具体包括：根据理想气体状态方程、SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值。

所述SF₆状态参数曲线可以由所述第一气体密度曲线方程(1)、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据得到。

进一步地，所述根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值和所述SF6高压电气设备内部的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度的步骤具体包括：根据理想气体状态方程、SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。理想气体状态方程为：P1/T1＝P2/T2。

本发明还提供了一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，包括：

壳体，所述壳体内构成与待测量的SF₆高压电气设备的内部连通的空间；压力监测器和温度监测器；所述压力监测器用于测量所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第二压力值；所述温度监测器用于测量所述SF₆高压电气设备的气体的第一温度值；

还包括数据处理模块，所述数据处理模块包括：

所述第一计算单元，用于根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值；

所述第二计算单元，用于根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

进一步地，所述第一计算单元具体用于根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值、第一温度值和第一气体密度曲线方程(1)计算所述SF₆高压电气设备内部内气体的密度值，所述第一气体密度曲线方程(1)如下：

p₁＝0.57×10^-4ρ₁T₁(1+B₁)-ρ₁ ²A₁

A₁＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₁)

B₁＝2.51×10^-3ρ₁(1-0.85×10^-3ρ₁)

式中，ρ₁为所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，T₁为所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一温度值，p₁为所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值。

进一步地，所述第二计算单元具体用于根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值、所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值和第二气体密度曲线方程(2)，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度，所述第二气体密度曲线方程(2)如下：

p₂＝0.57×10^-4ρ₂T₂(1+B₂)-ρ₂ ²A₂

A₂＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₂)

B₂＝2.51×10^-3ρ₂(1-0.85×10^-3ρ₂)

式中，ρ₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值，T₂为所述SF₆高压电气设备的内部温度，p₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值，ρ₂和ρ₁相等。

进一步地，所述压力监测器为压力传感器或压力变送器。

进一步地，所述压力传感器或变送器为绝对压力型压力传感器或变送器，或相对压力型压力传感器或变送器。绝对压力型压力传感器：就是其测量原理为绝对压力的压力传感器。

进一步地，所述温度监测器为温度传感器或温度变送器。

进一步地，所述SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置还包括感温放置件，所述温度监测器安装在所述感温放置件内。

进一步地，所述SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置还包括通讯模块，所述通讯模块用于与外部设备通信。

本发明还提供了一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测系统，包括一个或多个前述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置。

进一步地，所述SF₆高压电气设备内部温度在线监测系统还包括微水传感器或变送器，所述微水传感器或变送器可对SF₆高压电气设备的SF₆气体水分监测。

进一步地，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用均值法(平均值法)对SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值进行计算处理得到。

进一步地，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其内部密度值。

进一步地，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的第一压力值(N个)进行平均值计算，得到第一压力值的平均值P_平，把全部采集得到的不同时间点的第一温度值(N个)进行平均值计算，得到第一温度值的平均值T_平，依据第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，得到其内部密度值。

进一步地，所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤具体包括：根据气体密度曲线方程、理想气体状态方程、SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值。

进一步地，所述采集时间间隔和/或采集频率可以在线设定调整。

进一步地，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用均值法(平均值法)对SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值进行计算处理得到。

进一步地，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其内部密度值。

进一步地，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的第一压力值(N个)进行平均值计算，得到第一压力值的平均值P_平，把全部采集得到的不同时间点的第一温度值(N个)进行平均值计算，得到第一温度值的平均值T_平，依据第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，得到其内部密度值。

进一步地，所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤具体包括：根据气体密度曲线方程、理想气体状态方程、SF6状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值。

进一步地，所述采集时间间隔和/或采集频率可以在线设定调整。

进一步地，所述在线监测装置还包括通讯模块，所述通讯模块用于与外部设备通信，把所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值实现远传或在线监测。

进一步地，包括一个或多个以上所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，系统的实现SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的在线监测。

通过上述方式采集周期和采集时间间隔可以在线设定调整。在线监测装置还包括通讯模块，通讯模块用于与外部设备通信，把SF₆高压电气设备内部的气体的密度值实现远传或在线监测，能够在后台在线实时监测设备内部气体密度。甚至多个SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置联网组成一个系统，实现SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的在线监测系统。

本发明公开的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，通过对监测装置压力和温度的测量，得到SF₆高压电气设备的SF₆气体密度，然后根据SF₆状态方程或状态参数曲线或数据，得到相应的SF₆高压电气设备内部温度值。

由于SF₆高压电气设备具有良好的密封性能，其密度变化是一个缓慢的过程，极端情况下发生严重泄露等突发事件通过密度继电器可及时发现。通过连续的监测和系统修正，可以及时得到SF₆高压电气设备的SF₆气体准确密度，利用SF₆气体的压力-温度特性关系进行数据处理，得到相应的SF₆高压电气设备内部温度值，完成对SF₆高压电气设备内部温度的准确监测。具体可以根据SF₆状态方程或状态参数曲线或数据，得到相应的SF₆高压电气设备内部温度值、压力值、密度值、环境温度值以及输出报警信号等，这样能够解决在线测量GIS等高压电气设备全封闭的气室的内部温度。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法的流程图；

图2是本发明的一个较佳实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法的原理示意图；

图3是本发明的一个较佳实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置的示意图；

图4是本发明的一个较佳实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置的数据处理模块的示意图；

图5是本发明的一个较佳实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1是本发明的一个较佳实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法的流程图；本实施例提供了一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，包括：

S1：测量所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，并根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值(外部的温度)，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值；其方法和原理是：由于SF₆高压电气设备具有良好的密封性能，其密度变化是一个极其缓慢的过程，在一个阶段期内，是没有漏气的，其内部密度是不变的。这样一来，我们通过连续的监测其压力值(内部气体)和温度值(外部)，并利用软件进行系统修正，可以得到SF₆高压电气设备的内部的SF₆气体准确密度。

S2：接着测量所述SF₆高压电气设备内部的气体的第二压力值，并根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

实施例1的方法应用于一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，所述装置包括：壳体，所述壳体内构成与待测量的SF₆高压电气设备的内部连通的空间；所述壳体内设置有压力监测器和温度监测器；所述压力监测器用于测量所述SF₆高压电气设备内部内的气体的压力值，包括第一压力值和第二压力值；所述温度监测器用于测量所述SF₆高压电气设备气体的第一温度值；还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值、第二压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

SF₆高压电气设备具有良好的密封性能，内部气体的密度变化是一个非常缓慢的过程，极端情况下发生严重泄露等突发事件通过密度继电器可及时发现。本实施依据SF₆高压电气设备内部气体的密度的不变性，通过对压力值的准确测量，反推SF₆高压电气设备内部的当前温度。第一压力值和第一温度值为同一时间节点下测量得到的；根据连续测量到的SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值、第一温度值，根据在一个阶段期内，SF₆高压电气设备是没有漏气的，其内部密度是不变的。这样一来，我们通过连续的监测其压力值(内部气体)和温度值(外部)，并利用软件进行系统修正，可以得到SF₆高压电气设备内部内的气体的准确密度值；依据SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值、SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值以及“压力、温度和密度”三者之间的特性关系，得到相应的SF₆高压电气设备内部温度值；其中，第二压力值为对应于当前所述SF₆高压电气设备的内部温度的、测量的所述SF₆高压电气设备内部的气体的压力值。

在本发明的优选实施例中，为了进一步确保得到的SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值的精确性，可采用均值法(平均值法)对SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值进行修正。具体更详细的方法在此就不叙述了。

图2示出了本实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法的原理示意图。

所述根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值的步骤具体包括：

根据第一气体密度曲线方程(1)计算所述SF₆高压电气设备内部内气体的密度值，所述第一气体密度曲线方程(1)如下：

p₁＝0.57×10^-4ρ₁T₁(1+B₁)-ρ₁ ²A₁

A₁＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₁)

B₁＝2.51×10^-3ρ₁(1-0.85×10^-3ρ₁)

式中，ρ₁为所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，T₁为所述SF₆高压电气设备气体的第一温度值，p₁为所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值。根据连续测量到的SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值、第一温度值，根据在一个阶段期内，SF₆高压电气设备是没有漏气的，其内部密度是不变的。这样一来，我们通过连续的监测其压力值(内部气体)和温度值(外部)，并利用软件进行系统修正，可以得到SF₆高压电气设备内部内的气体的准确密度值。

所述根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度的步骤具体包括：

根据第二气体密度曲线方程(2)反推所述SF₆高压电气设备的内部温度，所述第二气体密度曲线方程如下：

p₂＝0.57×10^-4ρ₂T₂(1+B₂)-ρ₂ ²A₂

A₂＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₂)

B₂＝2.51×10^-3ρ₂(1-0.85×10^-3ρ₂)

式中，ρ₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值，T₂为所述SF₆高压电气设备的内部温度，p₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值，ρ₂和ρ₁相等。

在本发明的其他实施例中，所述根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值的步骤还可以具体包括：根据SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备内部内气体的密度值。

同样地，所述根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度的步骤还可以具体包括：根据SF₆状态参数曲线或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

通过连续的监测，可以及时得到SF₆高压电气设备的SF₆气体准确密度，利用SF₆气体的压力-温度特性关系进行数据处理，得到相应的SF₆高压电气设备内部温度值，完成对SF₆高压电气设备内部温度的准确监测。本实施提供的方法，实现了对电气设备内部温度实时、准确的测量，降低检测成本，更适于工程应用。

实施例2

图3示出了本实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置的示意图。本实施例提供了一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，包括：

壳体7，所述壳体7内构成与待测量的SF₆高压电气设备的内部连通的空间；所述壳体内设置有压力监测器1和温度监测器2；所述压力监测器1用于测量所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值和第二压力值；所述温度监测器2用于测量所述SF₆高压电气设备的气体的第一温度值；

还包括数据处理模块3，所述数据处理模块包括：

所述第一计算单元，用于根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值；其方法和原理是：由于SF₆高压电气设备具有良好的密封性能，其密度变化是一个极其缓慢的过程，在一个阶段期内，是没有漏气的，其内部密度是不变的。这样一来，我们通过连续的监测其压力值(内部气体)和温度值(外部)，并利用软件进行系统修正，可以得到SF₆高压电气设备的内部的SF₆气体准确密度。

所述第二计算单元，用于根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

在本实施例中，SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置通过连接接头5连接到SF₆高压电气设备本体连接口6上。

图4示出了本实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置的数据处理模块。所述压力监测器测量所述SF₆高压电气设备内部内的气体的压力值，并将所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值传输给所述第一计算单元。所述温度监测器用于测量所述SF₆高压电气设备的气体的第一温度值，并将所述SF₆高压电气设备的气体的第一温度值传输给所述第一计算单元。所述第一计算单元，根据“压力、温度和密度”三者之间的关系，得到所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，其方法和原理是：由于SF₆高压电气设备具有良好的密封性能，其密度变化是一个极其缓慢的过程，在一个阶段期内，是没有漏气的，其内部密度是不变的。这样一来，我们通过连续的监测其压力值(内部气体)和温度值(外部)，并利用软件进行系统修正，可以得到SF₆高压电气设备的内部的SF₆气体准确密度。并将所述SF₆高压电气设备内部内的气体的准确密度值传输给所述第二计算单元。

SF₆高压电气设备内部气体的密度变化是一个非常缓慢的过程，极端情况下发生严重泄露等突发事件通过密度继电器可及时发现。本实施依据SF₆高压电气设备内部气体的密度的不变性，通过对压力值的准确测量，反推SF₆高压电气设备内部的当前温度。

所述压力监测器测量所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值，并将所述SF₆高压电气设备内部气体的压力值传输给所述第二计算单元；所述第二计算单元根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值、所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值以及“压力、温度和密度”三者之间的关系，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

本实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置还包括通讯模块4，所述通讯模块用于与外部设备通信。

在本实施例中，所述第一计算单元具体用于根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的压力值、温度值和第一气体密度曲线方程(1)计算所述SF₆高压电气设备内部内气体的密度值，所述第一气体密度曲线方程(1)如下：

p₁＝0.57×10^-4ρ₁T₁(1+B₁)-ρ₁ ²A₁

A₁＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₁)

B₁＝2.51×10^-3ρ₁(1-0.85×10^-3ρ₁)

式中，ρ₁为所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，T₁为所述SF₆高压电气设备的气体的第一温度值，p₁为所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值。

在本发明的其他实施例中，所述根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的压力值和温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值还可以根据SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据。

所述第二计算单元具体用于根据所述SF₆高压电气设备内部气体的压力值、所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值和第二气体密度曲线方程(2)，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度，所述第二气体密度曲线方程(2)如下：

p₂＝0.57×10^-4ρ₂T₂(1+B₂)-ρ₂ ²A₂

A₂＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₂)

B₂＝2.51×10^-3ρ₂(1-0.85×10^-3ρ₂)

式中，ρ₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值，T₂为所述SF₆高压电气设备的内部温度，p₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值，ρ₂和ρ₁相等。

同样地，所述根据所述SF₆高压电气设备内部气体的压力值和所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度还可以根据SF₆状态参数曲线或SF₆压力和温度之间的关系数据。

图5示出了一种具有的感温放置件的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，所述温度监测器2安装在所述感温放置件8内，确保测量到的温度比较适当。所谓感温放置件就是感温放置件由隔热材料组成，在同一环境中，其内部温度变化和SF₆高压电气设备内部温度变化一致。也就是说温度传感器可以不放置在SF₆高压电气设备的气体中。

本发明涉及的内部密度测量原理是：依据SF₆高压电气设备内部气体的密度的不变性，通过对压力值(内部气体)和温度值(外部)的测量，即第一压力值和第一温度值为同一时间节点下测量得到的。根据在一个阶段期内，SF₆高压电气设备是没有漏气的，其内部密度是不变的。这样一来，我们通过连续的监测其压力值(内部气体)和温度值(外部)，并利用软件进行系统修正，可以得到SF₆高压电气设备内部内的气体的准确密度值。具体是采用均值法(平均值法)对SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值进行修正。即SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用均值法(平均值法)对SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值进行计算和/或修正处理得到。具体是SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定每次采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算和/或修正处理，得到其内部密度值。例如，我们可以把时间间隔(采集周期)设定为7天，每次采集频率(每次采集时间间隔)为0.5小时，那么我们就可以把这7天的全部采集得到的不同时间点的密度值(336个)进行平均值处理，得到内部密度值。采集周期和采集时间间隔可以在线设定调整。

另外，其内部密度测量原理或计算原理还可以：SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定每次采集频率，把全部采集得到的不同时间点的第一压力值(N个)进行平均值计算，得到第一压力值的平均值P_平，把全部采集得到的不同时间点的第一温度值(N个)进行平均值计算，得到第一温度值的平均值T_平，依据第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，根据气体密度曲线方程、理想气体状态方程、SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值。例如，我们可以把时间间隔(采集周期)设定为30天，每次采集频率(每次采集时间间隔)为1小时，那么我们就可以把这30天的全部采集得到的不同时间点的第一压力值(720个)进行平均值处理，得到第一压力值的平均值P_平，我们还可以把这30天的全部采集得到的不同时间点的第一温度值(720个)进行平均值处理，得到第一温度值的平均值T_平。依据第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，根据气体密度曲线方程，得到内部密度值。采集周期和采集时间间隔可以在线设定调整。

还有，参考图3示出了本实施例的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置的示意图。该实施例提供了一种SF₆高压电气设备内部温度和/或密度在线监测装置，包括：壳体7，所述壳体7内构成与待测量的SF₆高压电气设备的内部连通的空间；所述壳体内设置有压力监测器1(压力传感器)和温度监测器2(温度传感器)；所述压力监测器1用于测量所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值；所述温度监测器2用于测量所述SF₆高压电气设备的气体的第一温度值；还包括数据处理模块3，所述数据处理模块包括：

所述第一计算单元，用于根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值；其方法和原理是：由于SF₆高压电气设备具有良好的密封性能，其密度变化是一个极其缓慢的过程，在一个阶段期内，是没有漏气的，其内部密度是不变的。这样一来，我们通过连续的监测其压力值(内部气体)和温度值(外部)，并利用软件进行系统修正，可以得到SF₆高压电气设备的内部的SF₆气体准确密度。具体是：SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用均值法(平均值法)对SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值进行计算处理得到。更具体是：SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定每次采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其内部密度值。例如，我们可以把时间间隔(采集周期)设定为20天，采集频率(每次采集时间间隔)为0.25小时，那么我们就可以把这20天的全部采集得到的不同时间点的密度值(1920个)进行平均值处理，得到内部密度值。采集周期和采集时间间隔可以在线设定调整。在线监测装置还包括通讯模块，通讯模块用于与外部设备通信，把SF₆高压电气设备内部的气体的密度值实现远传或在线监测，能够在后台在线实时监测设备内部气体密度。甚至多个SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置联网组成一个系统，实现SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的在线监测系统。

或者，在线监测装置的内部密度测量实现原理：SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定每次采集频率，把全部采集得到的不同时间点的第一压力值(N个)进行平均值计算，得到第一压力值的平均值P_平，把全部采集得到的不同时间点的第一温度值(N个)进行平均值计算，得到第一温度值的平均值T_平，依据第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，根据气体密度曲线方程、理想气体状态方程、SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值。例如，我们可以把时间间隔(采集周期)设定为60天，采集频率(每次采集时间间隔)为1小时，那么我们就可以把这60天的全部采集得到的不同时间点的第一压力值(1440个)进行平均值处理，得到第一压力值的平均值P_平，我们还可以把这60天的全部采集得到的不同时间点的第一温度值(1440个)进行平均值处理，得到第一温度值的平均值T_平。依据第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，根据气体密度曲线方程，得到内部密度值。采集周期和采集时间间隔可以在线设定调整或根据季节自动设定和/或调整。

关于时间间隔(采集周期)的说明：例如时间间隔(采集周期)为7天，如果我们从1月1日开始，那么1月1日～1月7日为1个时间间隔，把这7天的全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值处理，得到内部密度值；而1月2日～1月8日为1个时间间隔，把这7天的全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值处理，得到内部密度值；而1月3日～1月9日为1个时间间隔，把这7天的全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值处理，得到内部密度值，以此类推。或者这样说，当我们设定一个时间间隔(采集周期)C，以及采集频率(每次采集时间间隔)F后，当一个采集周期到了后，后面采集到的或是计算得到的数据(压力、温度、密度)就把该时段的最前面的数据给替换掉。例如，当我们设定一个时间间隔(采集周期)为24小时(1天)，以及采集频率(每次采集时间间隔)为1小时后，当一个采集周期24小时(1天)到了后，那么我们可以采集到或是计算得到24个数据(24个压力值、24个温度、或24个密度值)，那么我们可以把这24个密度值进行平均值处理，得到内部密度值；而再过一个采集时间间隔(为1小时)后，此时采集到或是计算得到的数据(第25个压力值、第25个温度值、或第25个密度值)就把该时段的最前面的数据(第1个压力值、第1个温度值、或第1个密度值))给替换掉，只计算该时段的最新的24个数据(最新24个压力值、最新24个温度值、或最新24个密度值)，那么我们可以把该时段里的最新24个密度值进行平均值处理，得到内部密度值，依次类推。压力值、温度值也依次类推。

通过对压力和温度的测量，得到SF₆高压电气设备的SF₆气体密度，然后根据SF₆状态方程或状态参数曲线或数据，得到相应的SF₆高压电气设备内部温度值。由于SF₆高压电气设备具有良好的密封性能，其密度变化是一个缓慢的过程，极端情况下发生严重泄露等突发事件通过密度继电器可及时发现。在一个阶段期内，是没有漏气的，其内部密度是不变的。我们通过连续的监测其压力值(内部气体)和温度值(外部)，并利用软件进行系统修正，可以得到SF₆高压电气设备的内部的SF₆气体准确密度。这样一来通过连续的监测，可以及时得到SF₆高压电气设备的SF₆气体准确密度，利用SF₆气体的压力-温度特性关系进行数据处理，得到相应的SF₆高压电气设备内部温度值，完成对SF₆高压电气设备内部温度的准确监测。具体可以根据SF₆状态方程或状态参数曲线或数据，得到相应的SF₆高压电气设备内部温度值、压力值、密度值、环境温度值，以及输出温度超标报警信号。

很多故障或事故都有一个过程，如果我们对GIS等高压电气设备全封闭的气室的内部温度进行监测，提前发现问题，及时处理，不会发生事故，对保障电网安全具有重大意义。这样能够解决在线测量GIS等高压电气设备全封闭的气室的内部温度，可以进行大规模推广，为电网的智能化做出重大创新性的贡献。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (22)

1.一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，包括：

测量所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，并根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值；

测量所述SF₆高压电气设备内部的气体的第二压力值，并根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

2.如权利要求1所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤具体包括：

根据第一气体密度曲线方程(1)计算所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值，所述第一气体密度曲线方程(1)如下：

p₁＝0.57×10^-4ρ₁T₁(1+B₁)-ρ₁ ²A₁

A₁＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₁)

B₁＝2.51×10^-3ρ₁(1-0.85×10^-3ρ₁)

式中，ρ₁为所述SF6高压电气设备内部的气体的密度值，T₁为所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一温度值，p₁为所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值。

3.如权利要求1所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度的步骤具体包括：

根据第二气体密度曲线方程(2)反推所述SF₆高压电气设备的内部温度，所述第二气体密度曲线方程如下：

p₂＝0.57×10^-4ρ₂T₂(1+B₂)-ρ₂ ²A₂

A₂＝0.75×10^-3(1-0.73×10^-3ρ₂)

B₂＝2.51×10^-3ρ₂(1-0.85×10^-3ρ₂)

式中，ρ₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值，T₂为所述SF₆高压电气设备的内部温度，p₂为所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值，ρ₂和ρ₁相等。

4.如权利要求1所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤具体包括：根据理想气体状态方程、SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值。

5.如权利要求1所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度的步骤具体包括：根据理想气体状态方程、SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

6.如权利要求1所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤还包括：对得到的所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值进行修正。

7.一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内构成与待测量的SF₆高压电气设备的内部连通的空间；压力监测器和温度监测器，所述压力监测器用于测量所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值和第二压力值；所述温度监测器用于测量所述SF₆高压电气设备的气体的第一温度值；

还包括数据处理模块，所述数据处理模块包括：

所述第一计算单元，用于根据所述SF₆高压电气设备内部内的气体的第一压力值和第一温度值，得到所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值；

所述第二计算单元，用于根据所述SF₆高压电气设备内部气体的第二压力值和所述SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值，得到所述SF₆高压电气设备的内部温度。

8.如权利要求7所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，其特征在于，所述SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置还包括感温放置件，所述温度监测器安装在所述感温放置件内。

9.如权利要求7所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，其特征在于，所述SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置还包括通讯模块，所述通讯模块用于与外部设备通信。

10.一种SF₆高压电气设备内部温度在线监测系统，其特征在于，包括一个或多个权利要求7～9任一项所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置。

11.如权利要求1所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用均值法(平均值法)对SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值进行计算处理得到。

12.如权利要求11所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其内部密度值。

13.如权利要求1所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的第一压力值(N个)进行平均值计算，得到第一压力值的平均值P_平，把全部采集得到的不同时间点的第一温度值(N个)进行平均值计算，得到第一温度值的平均值T_平，依据第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，得到其内部密度值。

14.如权利要求13所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤具体包括：根据气体密度曲线方程、理想气体状态方程、SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值。

15.如权利要求12或13所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测方法，其特征在于，所述采集时间间隔和/或采集频率可以在线设定调整。

16.如权利要求7所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，其特征在于，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用均值法(平均值法)对SF₆高压电气设备内部内的气体的密度值进行计算处理得到。

17.如权利要求16所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，其特征在于，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的密度值(N个)进行平均值计算处理，得到其内部密度值。

18.如权利要求7所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，其特征在于，所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值采用在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的第一压力值(N个)进行平均值计算，得到第一压力值的平均值P_平，把全部采集得到的不同时间点的第一温度值(N个)进行平均值计算，得到第一温度值的平均值T_平，依据第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，得到其内部密度值。

19.如权利要求18所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，其特征在于，所述根据所述SF₆高压电气设备内部的气体的第一压力值的平均值P_平和第一温度值的平均值T_平，得到所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的步骤具体包括：根据气体密度曲线方程、理想气体状态方程、SF₆状态参数曲线、SF₆压力-温度之间经验公式或SF₆压力和温度之间的关系数据，得到所述SF₆高压电气设备内部气体的密度值。

20.如权利要求17或18所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，其特征在于，所述采集时间间隔和/或采集频率可以在线设定调整。

21.如权利要求16～20任一项所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，其特征在于，所述在线监测装置还包括通讯模块，所述通讯模块用于与外部设备通信，把所述SF₆高压电气设备内部的气体的密度值实现远传或在线监测。

22.一种SF6高压电气设备内部温度在线监测系统，其特征在于，包括一个或多个权利要求16～22任一项所述的SF₆高压电气设备内部温度在线监测装置，系统的实现SF₆高压电气设备内部的气体的密度值的在线监测。