CN107102235B - 一种gis母线接头的电接触状态判别方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力设备状态监测技术领域，尤其涉及一种GIS母线接头的电接触状态判别方法和装置，方法包括1、根据GIS母线接头的空间位置和装配参数，通过数值计算建立待测GIS母线接头的等效电路模型；2、通过数学建模和物理模拟试验，获取不同电接触状态下GIS母线接头的频谱特性曲线分布，建立监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系；3、根据步骤2建立的监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系，通过获取待测GIS母线接头的频谱特性曲线实现对待测GIS母线接头的电接触状态检测。该方法能判别GIS母线接头的对接深度、对接偏移度和对接角度等电接触状态的变化，实现对GIS母线接头电接触状态的全面准确测量。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备状态监测技术领域，尤其涉及一种GIS母线接头的电接触状态判别方法和装置。
背景技术
GIS作为电力系统运行中必不可少的设备，其突出的占地面积小、可靠性高、维护量少以及使用寿命长的优点，使得GIS在国内外输配电系统中备受推崇，得以广泛应用。但也因此使得GIS能否安全运行将直接影响供电的可靠性。实际上，电气设备在运输、安装的过程中受到冲撞或日常运行环境十分恶劣等因素都有可能使接头接触不良或故障，所以监测判别电气设备接头是否具有良好的工作状态对于保证电网的可靠性和稳定性是很有必要的。
目前，GIS母线接头的接触状态的判别方法主要包括回路电阻法、振动法、局部放电法、红外检测法等。GIS回路直流电阻是通过电阻阻值大小以衡量接触触头状况好坏的最为直接的方法，但只能用于GIS设备停电检查，并且存在不能确定母线故障接头数量及母线接头位置的问题。局部放电检测法是基于电气设备内部的放电现象进行检测，通过示波器及相关诊断系统对放电现象引起的电磁波等进行诊断以评估；但只对于较严重的电接触故障才有较高的灵敏度。采用手持式红外热像仪进行巡检的方法，测量结果受天气条件、光照、工作环境等环境因素影响较大且不准确，同时也只能判断出母线接头是否存在过热故障的问题，对于电气设备的额定母线接头的其他类型故障无法判断。其实上述的几种判别方法大部分都是针对热故障在电气设备的母线接头所产生的严重后果加以判别的，不具有通用性，并不能针对其他类型的故障进行良好的判别，同时也不具有故障预见性，不能很好地保障GIS的运行可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种不仅能判别GIS母线接头的整体电接触状态，还能判别GIS母线接头的对接深度、对接角度和对接偏移度电接触状态的变化，实现对GIS母线接头电接触状态的全面准确测量的方法和装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种GIS母线接头的电接触状态判别方法，包括以下步骤：
步骤1、根据GIS母线接头的空间位置和装配参数，通过数值计算建立待测GIS母线接头的等效电路模型；
步骤2、通过数学建模和物理模拟试验，获取不同电接触状态下GIS母线接头的频谱特性曲线分布，建立监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系；
步骤3、根据步骤2建立的监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系，通过获取待测GIS母线接头的频谱特性曲线实现对待测GIS母线接头的电接触状态检测。
在上述的GIS母线接头的电接触状态判别方法中，步骤1中所述的装配参数包括对接角度、对接偏移度和对接深度。
在上述的GIS母线接头的电接触状态判别方法中，步骤1的实现包括以下步骤：
步骤1.1、将GIS母线接头作为监测对象，根据GIS母线接头种类及型号，结合机械装配情况，通过机械场数值建模，获取各触点空间位置和接触压力/接触电阻分布；
步骤1.2、将机械场分析结果导入电磁场数值计算模型计算GIS母线接头各元件之间的集中频变元件参数；
步骤1.3、根据GIS母线接头各部件的空间位置以及集中频变元件参数建立GIS母线接头的等效电路模型。
在上述的GIS母线接头的电接触状态判别方法中，步骤2的实现包括根据所建立的GIS母线接头的等效电路模型，计算分析不同电接触状态下的传递函数和频谱特性，获取对接角度、对接深度、对接偏移度电接触状态的变化对GIS母线接头频谱特性的影响，从而实现对不同接触失效模式下的GIS母线接头的状态判别。
在上述的GIS母线接头的电接触状态判别方法中，步骤3的实现包括在现场测试中，根据GIS母线接头空间位置，搭建GIS母线接头的测试平台；获得GIS母线接头的频谱特性曲线，根据频谱特性曲线与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系，通过对频谱特性对比分析获取 GIS母线接头的实时电接触状况。
一种GIS母线接头的电接触状态检测装置，包括GIS母线设备、保护电阻、测量电阻、示波器和信号发生器，保护电阻、测量电阻、信号发生器串联再并联在GIS母线设备两端，示波器并联在测量电阻上。
本发明的有益效果是：可以实现GIS母线接头的接触状态的较精准判别，不仅能够判断接触电阻值的大小，还能判断GIS母线接头的相对位移，解析各种不同的接触工况，包括对接深度、对接角度和对接偏移度。能够较早的发现预防GIS母线接头由于发热、摩擦、磨损或其他原因导致的故障发生，提高设备结构的安全性和可靠性，保证电网稳定运行。
附图说明
图1为本发明一个实施例GIS母线接头的电接触状态判别方法流程示意图；
图2为本发明一个实用例建立GIS母线接头等效电路模型流程图；
图3为本发明一个实施例GIS母线接头的电接触状态检测装置示意图；
其中，1-GIS母线设备、2-示波器、3-信号发生器、4-保护电阻、5-测量电阻。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实施例采用以下技术方案来实现，一种GIS母线接头的电接触状态判别方法，包括以下步骤：
步骤1、根据GIS母线接头的空间位置和装配参数，通过数值计算建立待测GIS母线接头的等效电路模型；
步骤2、通过数学建模和物理模拟试验，获取不同电接触状态下GIS母线接头的频谱特性曲线分布，建立监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系；
步骤3、根据步骤2建立的监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系，通过获取待测GIS母线接头的频谱特性曲线实现对待测GIS母线接头的电接触状态检测。
并且，步骤1中所述的装配参数包括对接角度、对接偏移度和对接深度。
并且，步骤1的实现包括以下步骤：
步骤1.1、将GIS母线接头作为监测对象，根据GIS母线接头种类及型号，结合机械装配情况，通过机械场数值建模，获取各触点空间位置和接触压力/接触电阻分布；
步骤1.2、将机械场分析结果导入电磁场数值计算模型计算GIS母线接头各元件之间的集中频变元件参数；
步骤1.3、根据GIS母线接头各部件的空间位置以及集中频变元件参数建立GIS母线接头的等效电路模型。
并且，步骤2的实现包括根据所建立的GIS母线接头的等效电路模型，计算分析不同电接触状态下的传递函数和频谱特性，获取对接角度、对接深度、对接偏移度电接触状态的变化对GIS母线接头频谱特性的影响，从而实现对不同接触失效模式下的GIS母线接头的状态判别。
并且，步骤3的实现包括在现场测试中，根据GIS母线接头空间位置，搭建GIS母线接头的测试平台；获得GIS母线接头的频谱特性曲线，根据频谱特性曲线与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系，通过对频谱特性对比分析获取 GIS母线接头的实时电接触状况。
一种GIS母线接头的电接触状态检测装置，包括GIS母线设备、保护电阻、测量电阻、示波器和信号发生器，保护电阻、测量电阻、信号发生器串联再并联在GIS母线设备两端，示波器并联在测量电阻上。
具体实施时，一种GIS母线接头的电接触状态判别方法，包括以下步骤：
1）根据所述GIS母线接头的空间位置和装配参数（对接角度、偏移度和对接深度），再通过数值计算建立待测GIS母线接头的等效电路模型；
2）通过数学建模和物理模拟试验，获取不同电接触状态下GIS母线接头的频谱特性曲线分布，建立监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系；
3）根据所建立的GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的函数对应关系，通过获取待测GIS母线接头的频谱特性曲线来实现对GIS母线接头的电接触状态检测。
如图1所示，本实施例GIS母线接头的电接触状态判别方法的流程：
S101 根据GIS母线接头的空间位置和装配参数，通过数值计算建立待测GIS母线接头的等效电路模型。具体步骤：
如图2所示，本实施例建立GIS母线接头的等效电路模型流程如下：
S201将GIS母线接头整体作为监测对象，根据其GIS母线接头种类及具体型号，结合其机械装配情况，通过机械场数值建模，获取各触点空间位置和接触压力/接触电阻分布；
S202将机械场分析结果导入电磁场数值计算模型计算GIS母线接头各元件之间的集中频变元件参数；
S203根据GIS母线接头各部件的空间位置以及集中频变元件参数建立GIS母线接头的等效电路模型。
S102 通过数学建模和物理模拟试验，获取不同电接触状态下GIS母线接头的频谱特性曲线分布，建立监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系。其实现过程为：根据S201建立的GIS母线接头等效电路模型，计算分析不同电接触状态下的传递函数和频谱特性，获取对接深度、对接偏移度和对接角度等电接触状态的变化对GIS母线接头频谱特性的影响，从而实现对不同接触失效模式下的GIS母线接头的状态判别。
S103 根据所建立的GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的函数对应关系，通过获取待测GIS母线接头的频谱特性曲线来实现对GIS母线接头的电接触状态检测。其实现过程为：在现场测试中，根据GIS母线接头空间位置，搭建GIS母线接头的测试平台；获得GIS母线接头的频谱特性曲线，根据检测的频谱特性曲线与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系，通过对频谱特性对比分析确定GIS母线接头的实时电接触状况。
如图3所示，一种GIS母线接头的电接触状态检测装置，包括用于待测GIS母线设备1、将保护电阻4和测量电阻5布置在设备接头两端的检测回路，通过信号线与测量电阻5相连接的示波器2，和连接在检测回路中的信号发生器3。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (2)
1.一种GIS母线接头的电接触状态判别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据GIS母线接头的空间位置和装配参数，通过数值计算建立待测GIS母线接头的等效电路模型；
步骤2、通过数学建模和物理模拟试验，获取不同电接触状态下GIS母线接头的频谱特性曲线分布，建立监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系；
步骤3、根据步骤2建立的监测GIS母线接头的频谱特性与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系，通过获取待测GIS母线接头的频谱特性曲线实现对待测GIS母线接头的电接触状态检测；
步骤1中所述的装配参数包括对接角度、对接偏移度和对接深度；
步骤1的实现包括以下步骤：
步骤1.1、将GIS母线接头作为监测对象，根据GIS母线接头种类及型号，结合机械装配情况，通过机械场数值建模，获取各触点空间位置和接触压力/接触电阻分布；
步骤1.2、将机械场分析结果导入电磁场数值计算模型计算GIS母线接头各元件之间的集中频变元件参数；
步骤1.3、根据GIS母线接头各部件的空间位置以及集中频变元件参数建立GIS母线接头的等效电路模型；
步骤2的实现包括根据所建立的GIS母线接头的等效电路模型，计算分析不同电接触状态下的传递函数和频谱特性，获取对接角度、对接深度和对接偏移度电接触状态的变化对GIS母线接头频谱特性的影响，从而实现对不同接触失效模式下的GIS母线接头的状态判别；
步骤3的实现包括在现场测试中，根据GIS母线接头空间位置，搭建GIS母线接头的测试平台；获得GIS母线接头的频谱特性曲线，根据频谱特性曲线与GIS母线接头电接触状态之间的对应关系，通过对频谱特性对比分析获取 GIS母线接头的实时电接触状况。
2.用于权利要求1所述GIS母线接头的电接触状态判别方法的装置，其特征在于，包括GIS母线设备、保护电阻、测量电阻、示波器和信号发生器，保护电阻、测量电阻、信号发生器串联再并联在GIS母线设备两端，示波器并联在测量电阻上。
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