CN108917934B - Gis设备外壳温度分布量化分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种GIS设备外壳温度分布量化分析方法。其特点是，包括如下步骤：(1)对被试GIS设备外壳的温度分布进行测量，得到红外热像图；(2)根据红外热像图计算温度分布，提取距离发热点不同距离、位置的若干个温度值，绘制出等温线；(3)根据等温线绘制距离‑温度梯度曲线，并进行归一化处理；(4)计算归一化后距离‑温度梯度曲线的等效面积百分比；(5)根据得到的等效面积百分比进行温度分布的量化分析，从而判断热源是来自设备内部还是在设备外壳表面。经过试用证明，采用本发明的方法后，可以通过对红外热像图进行进一步量化分析，提炼特征参数，进而准确判断出热源位置，以提高现场检测精度。

Description

GIS设备外壳温度分布量化分析方法
技术领域
本发明涉及一种GIS设备外壳温度分布量化分析方法。
背景技术
大型电力变压器及气体绝缘全封闭式组合电器(Gas-insulated metal-enclosedswitchgear,GIS)是目前电力系统中最重要的设备，其运行可靠性直接关系到电网系统的安全稳定。GIS设备在运行过程中会出现局部热点，并由此导致异常发热。导致局部热点的原因主要有涡流所引起的外壳出现局部热点，由于内部高压导体接触不良出现的内部局部热点等。当GIS设备出现局部热点后，会导致设备的热像图出现异常，具体热点温度可能超过环境温度40度以上。
由于GIS设备内部是密闭空间，一旦内部出现局部热点，则热量不易散发，极易导致温度持续升高，甚至导致气体分解，危害到绝缘性能。而当局部热点出现在外壳上时，则表明出现了涡流损耗，会导致设备金属性损耗严重。目前对于GIS设备温度测量多采用红外成像仪进行，而红外成像仪测量得到的热像图只是设备外壳温度的体现，无法探知设备内部的温度分布，因此单独从热像图中无法判断热源是位于设备表面还是设备内部。因此对红外热像图进行进一步量化分析，提炼特征参数，进而判断热源位置是提高现场检测精度的关键步骤。
发明内容
本发明的目的是提供一种GIS设备外壳温度分布量化分析方法，能够为GIS设备红外成像检测结果提供可靠地量化分析方法，从而有助于准确判断出发热源的来源。
一种GIS设备外壳温度分布量化分析方法，其特别之处在于，包括如下步骤：
(1)对被试GIS设备外壳的温度分布进行测量，得到红外热像图；
(2)根据红外热像图计算温度分布，提取距离发热点不同距离、位置的若干个温度值，绘制出等温线；
(3)根据等温线绘制距离-温度梯度曲线，并进行归一化处理；
(4)计算归一化后距离-温度梯度曲线的等效面积百分比；
(5)根据得到的等效面积百分比进行温度分布的量化分析，从而判断热源是来自设备内部还是在设备外壳表面。
步骤(1)中的红外热像图采用红外热像仪测量得到。
步骤(5)中的判断具体是指当等效面积百分比小于等于30％，判断热源位于设备外壳表面；当等效面积百分比大于30％，判断热源位于设备内部。
经过试用证明，采用本发明的方法后，可以通过对红外热像图进行进一步量化分析，提炼特征参数，进而准确判断出热源位置，以提高现场检测精度。
附图说明
附图1为距离-温度梯度曲线绘制方法示意图；
附图2为等效百分比面积计算示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种GIS设备外壳温度分布量化分析方法，具体是利用红外成像仪对GIS设备进行外壳表面温度测量，得到的温度分布图，对温度分布图进行温度提取，进行等温线绘制，进而得到温度梯度曲线，将温度梯度曲线归一化处理，计算其等效面积百分比，根据等效面积百分比的大小进行GIS设备外壳温度的分析，进而判断热源是来自GIS内部还是外壳表面。
为便于本领域技术人员理解本发明，本发明依据附图作进一步说明。
步骤(1)：对被试GIS设备外壳温度分布进行测量，得到其红外热像图；
步骤(2)：根据红外热像图计算其温度分布，提取距离热点不同距离位置的温度值，绘制等温线；
步骤(3)：根据等温线绘制距离-温度梯度曲线，并将其归一化处理；
步骤(4)：计算归一化后温度梯度曲线的等效面积百分比；
步骤(5)：根据等效面积百分比进行温度分布的量化分析，判断热源是来自设备内部还是在设备外壳表面。
对于一个具体的实施例，如附图1所示。GIS设备外壳，通过红外热像仪记录GIS设备外壳的热像图，热像图可给出每个部位的具体温度值，由于GIS为同轴结构，其热像图通常为沿一热点呈圆形辐射状，每一点距离热点的温度基本一致，因此可以根据红外热像图绘制其等温线图。图中包括待测GIS外壳1、线条2和(发)热点3。所示1为待测GIS外壳，线条2为距离热像图中热点3某一距离的等温度分布线，则可根据不同位置处温度的不同绘制距离-温度梯度曲线。
距离-温度梯度曲线如图2中所示，L为距离热像图中热点3不同的距离的值。为了避免测量绝对值对结果的影响，可将距离-温度梯度曲线进行归一化处理，具体方法为：
Figure BDA0001688352790000041
式中T为不同距离的温度值，T1为环境温度，Tmax为热点3的温度，即温度最大值。根据公式(1)可将距离-温度梯度曲线归一化到[0-1]。附图2中L1为热像图中温度达到环境温度时距离热点3的距离值。
根据归一化曲线计算等效面积百分比，具体方法为：
Figure BDA0001688352790000042
式中A为等效面积百分比，A1为距离-温度梯度曲线所围成的面积，其计算方法可采用数值积分等方法求解，这是常用的微积分方法，本发明不做赘述。则可根据公式(2)得到等效面积百分比。
当热源位于外壳上时，由于外部风、环境等因素所用，其距离-温度梯度曲线下降较快，而当热源位于设备内部时，由于气体散热困难，则表现为期距离-温度梯度曲线下降较缓慢。则判断依据为：当等效面积百分比小于(包含)30％，热源判断位于设备外壳表面，是涡流等原因造成；当等效面积百分比大于30％，热源判断位于设备内部，是导杆接触不良引起。
以上实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员可根据上述说明对本发明作出不同变化的实施方式，因为实施例中的某些细节仅仅是更优方式，并不构成对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种GIS设备外壳温度分布量化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）对被试GIS设备外壳的温度分布进行测量，得到红外热像图；
（2）根据红外热像图计算温度分布，提取距离发热点不同距离、位置的若干个温度值，绘制出等温线；
（3）根据等温线绘制距离-温度梯度曲线，并进行归一化处理；
（4）计算归一化后距离-温度梯度曲线的等效面积百分比；
（5）根据得到的等效面积百分比进行温度分布的量化分析，从而判断热源是来自设备内部还是在设备外壳表面；
步骤（5）中的判断具体是指当等效面积百分比小于等于30%，判断热源位于设备外壳表面；当等效面积百分比大于30%，判断热源位于设备内部。
2.如权利要求1所述的GIS设备外壳温度分布量化分析方法，其特征在于：步骤（1）中的红外热像图采用红外热像仪测量得到。
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