CN109459639A - 一种预防gis设备温度过热的评估方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种预防GIS设备温度过热的评估方法，该方法提高了对GIS设备导体测温的准确度，减少红外测温方法受金属表面发射率和对红外线吸收的干扰以及电子测温受电磁干扰所带来的误差，通过三种测量方法的综合，大幅度提高了测量的可信度，从而预防GIS设备的导体温度过热的隐患，提升了GIS设备的安全稳定运行能力。并且该方法简单易操作，能够测量GIS内部多部位的实时温度，提升了GIS内部各个结构的安全性。

Description

一种预防GIS设备温度过热的评估方法

技术领域

本申请涉及电气检测技术领域，尤其涉及一种预防GIS设备温度过热的评估方法。

背景技术

气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulted Switchgear,简称GIS)设备以其先进性、发展性以及较高的开放性而备受青睐，然而GIS导电回路中包含了大量的电接触设备，并且其密封严、体积小、电流较大，随着GIS的运行时间逐渐增长以及负荷的不断增长，对其电接触设备温度也不断提升，如果温度过高，引起绝缘老化甚至击穿，并且GIS设备故障时涉及停电范围广，停电时间长的特点，大多分布在重要的工业区和密集的城市居民区及商贸中心等地区若这些地区的GIS设备运行中发生事故造成停电事件，可能会带来严重的经济损失和很大社会影响。因此，对GIS设备的温度实现在线监测并进行评估，预防过热性故障，对GIS安全可靠的运行具有十分重要的意义。

实际运行GIS设备时所处的环境较为复杂，其温度分布收到多种因素共同影响，主要包括内部电流产生的焦耳热，金属外壳产生的涡流损耗以及设备、外壳材料以及气体的传热，并且还会收到光照、风速、环境温度的影响，所以从单一角度来进行温度测量是不符合需求的。目前，对于GIS设备过热问题，主要采用的方法有三种：红外测温法、测量回路电阻法以及电子式测温法，测量回路电阻方法简单，但是误差较大，并且需要关闭GIS设备进行测量；电子式测温是指在内部设备放置热敏传感器，使用传感器对温度进行测量，但是GIS内部运行环境要求较高，植入传感器较为困难，并且传感器易受电磁干扰，精度同样难以保证；而红外测温法受内部设备金属表面发射率、传输介质对红外线吸收的影响，其测量精度以及图像分辨率难以达到需求。

发明内容

本申请提供了一种预防GIS设备温度过热的评估方法，以解决现有测温方法测量误差较大且精度低的问题。

本申请提供了一种预防GIS设备温度过热的评估方法，所述方法包括：

步骤101：根据边界条件，利用耦合测温法，得到耦合测温矩阵；所述边界条件包括恒温边界条件、辐射边界条件和速度边界条件；

步骤102：根据预设波长λ1和λ2的辐射功率，利用红外测温法，得到红外测温矩阵；

步骤103：根据多个热敏传感器在GIS设备中的电子测量温度值，利用电子测温法，得到电测测温矩阵；

步骤104：将所述耦合测量温度矩阵、红外测量温度矩阵和电子测量温度矩阵合并，得到总温度矩阵；

步骤105：计算所述总温度矩阵的方差；

步骤106：若所述方差大于或等于预设阈值，则跳转至步骤107；若所述方差小于预设阈值，则跳转至步骤102；

步骤107：获取红外测温影响系数、电子测温影响系数和耦合测量影响系数；

步骤108：计算所述红外测温影响系数、电子测温影响系数和耦合测量影响系数的比值，得到判别矩阵；

步骤109：根据所述判别矩阵，计算得到检验系数；

步骤110：若所述检验系数大于或等于预设检验系数，则跳转至步骤111；若检验系数小于预设检验系数，则跳转至步骤107；

步骤111：根据所述判别矩阵，计算得到所述GIS设备的导体温度值；

步骤112：根据所述GIS设备的导体温度值，采取对应的预防策略。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种预防GIS设备温度过热的评估方法，该方法提高了对GIS设备导体测温的准确度，减少红外测温方法受金属表面发射率和对红外线吸收的干扰以及电子测温受电磁干扰所带来的误差，通过三种测量方法的综合，大幅度提高了测量的可信度，从而预防GIS设备的导体温度过热的隐患，提升了GIS设备的安全稳定运行能力。并且该方法简单易操作，能够测量GIS内部多部位的实时温度，提升了GIS内部各个结构的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供了一种预防GIS设备温度过热的评估方法的的流程图。

具体实施方式

参见图1，本申请提供了一种预防GIS设备温度过热的评估方法，所述方法包括：

步骤101：根据边界条件，利用耦合测温法，得到耦合测温矩阵；所述边界条件包括恒温边界条件、辐射边界条件和速度边界条件。

具体地，步骤101包括如下步骤：

(1)建立边界条件，所述边界条件包括恒温边界条件、辐射边界条件和速度边界条件。

(2)对GIS设备的电磁场、流体场和温度场进行多场耦合。

(3)根据所述边界条件，利用守恒方程进行耦合场计算，得到耦合测量温度值，所述守恒方程包括动量守恒方程、质量守恒方程和能量守恒方程。

(4)根据耦合测量温度值，得到耦合测量温度矩阵和耦合温度均值。

步骤102：根据预设波长λ1和λ2的辐射功率，利用红外测温法，得到红外测温矩阵。

具体地，步骤102包括如下步骤：

(1)获取预设波长λ1和λ2的辐射功率。

(2)根据λ1和λ2的辐射功率，利用比色测温法，得到红外测温温度值。

比色测温法利用两个相邻狭窄波段内辐射强度的比值测温。比色法测温采用波长窄带比较技术，根据维恩偏移定律，当温度增高时绝对黑体的最大单色辐射强度向波长减小的方向移动，使两个固定波长的亮度比随温度变化，因此测量其亮度比值即可知相应温度。尤其在中间介质吸收较大以及在点或局部很小区域应用等场合，由于辐射能量的衰减在两个波长下几乎相同，因此不会影响它们之间的比值。比色测温法采用波长窄带比较技术，它克服了上述方法的诸多不足，即使是在非常恶劣的条件下，如有烟雾、灰尘、蒸汽和颗粒的环境以及目标表面发射率变化的条件下，仍可获得较高的精度。

(3)根据红外测量温度值，得到红外测量温度矩阵和红外温度均值。

步骤103：根据多个热敏传感器在GIS设备中的电子测量温度值，利用电子测温法，得到电测测温矩阵。

具体地，步骤103包括如下步骤：

(1)获取多个热敏传感器在所述GIS设备中的电子测量温度值。

(2)根据电子测量温度值，得到电子测量温度矩阵和电子温度均值。

步骤104：将所述耦合测量温度矩阵、红外测量温度矩阵和电子测量温度矩阵合并，得到总温度矩阵。

步骤105：计算所述总温度矩阵的方差。

步骤106：若所述方差大于或等于预设阈值，则跳转至步骤107；若所述方差小于预设阈值，则跳转至步骤102。

步骤107：获取红外测温影响系数、电子测温影响系数和耦合测量影响系数。

具体地，步骤107包括如下步骤：

(1)根据所述GIS设备的导体金属表面的发射率和传输介质对红外线吸收率，计算得到红外测温影响系数。导体金属表面发射率越小，传输介质对红外线吸收率越低，红外测温影响系数越大。

(2)根据所述GIS设备内部电磁干扰的状态，确定电子测温影响系数。GIS内部电磁干扰越小，电子测温影响系数越大。

(3)根据所述边界条件与GIS设备所处环境，确定耦合测量影响系数。所处环境与边界条件越符合，耦合测量影响系数越大。

其中，红外测温影响系数、电子测温影响系数和耦合测量影响系数的取值范围为0-1之间。

步骤108：计算所述红外测温影响系数、电子测温影响系数和耦合测量影响系数的比值，得到判别矩阵。

判别矩阵法是对相对比较法的改进，也属于经验评分法，它将所有指标列出来，组成一个N×N的方阵，然后对各指标两两比较并打分，最后对各指标的得分求和，并作规范化处理。行列打分时按照：极端重要、强烈重要、明显重要、比较重要、稍微重要、同样重要分别赋以11、9、7、5、3、1，特别是方阵的对角线上的元素相对本身为同样重要。

步骤109：根据所述判别矩阵，计算得到检验系数。

步骤110：若所述检验系数大于或等于预设检验系数，则跳转至步骤111；若检验系数小于预设检验系数，则跳转至步骤107。

利用校验系数对判别矩阵的一致性进行校验。

步骤111：根据所述判别矩阵，计算得到所述GIS设备的导体温度值。

具体地，步骤111包括如下步骤：

(1)根据所述判别矩阵，利用层次分析法，计算得到耦合测温法、红外测温法、电子测温法的权重值。

层次分析法是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标(或准则、约束)的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序，以作为目标(多指标)、多方案优化决策的系统方法。

层次分析法是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的备投方案的顺序分解为不同的层次结构，然后用求解判断矩阵特征向量的办法，求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重，最后再加权和的方法递阶归并各备择方案对总目标的最终权重，此最终权重最大者即为最优方案。

(2)利用所述耦合测温法、红外测温法、电子测温法的权重值，计算得到所述GIS设备的导体温度值。

具体地，可根据各个测温法得到的温度均值与对应权重值的乘积求和即为GIS设备的导体温度值。

步骤112：根据所述GIS设备的导体温度值，采取对应的预防策略。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种预防GIS设备温度过热的评估方法，该方法提高了对GIS设备导体测温的准确度，减少红外测温方法受金属表面发射率和对红外线吸收的干扰以及电子测温受电磁干扰所带来的误差，通过三种测量方法的综合，大幅度提高了测量的可信度，从而预防GIS设备的导体温度过热的隐患，提升了GIS设备的安全稳定运行能力。并且该方法简单易操作，能够测量GIS内部多部位的实时温度，提升了GIS内部各个结构的安全性。

Claims (6)

1.一种预防GIS设备温度过热的评估方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤101：根据边界条件，利用耦合测温法，得到耦合测温矩阵；所述边界条件包括恒温边界条件、辐射边界条件和速度边界条件；

步骤102：根据预设波长λ1和λ2的辐射功率，利用红外测温法，得到红外测温矩阵；

步骤103：根据多个热敏传感器在GIS设备中的电子测量温度值，利用电子测温法，得到电测测温矩阵；

步骤104：将所述耦合测量温度矩阵、红外测量温度矩阵和电子测量温度矩阵合并，得到总温度矩阵；

步骤105：计算所述总温度矩阵的方差；

步骤106：若所述方差大于或等于预设阈值，则跳转至步骤107；若所述方差小于预设阈值，则跳转至步骤102；

步骤107：获取红外测温影响系数、电子测温影响系数和耦合测量影响系数；

步骤108：计算所述红外测温影响系数、电子测温影响系数和耦合测量影响系数的比值，得到判别矩阵；

步骤109：根据所述判别矩阵，计算得到检验系数；

步骤110：若所述检验系数大于或等于预设检验系数，则跳转至步骤111；若检验系数小于预设检验系数，则跳转至步骤107；

步骤111：根据所述判别矩阵，计算得到所述GIS设备的导体温度值；

步骤112：根据所述GIS设备的导体温度值，采取对应的预防策略。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据边界条件，利用耦合测温法，得到耦合测温矩阵；所述边界条件包括恒温边界条件、辐射边界条件和速度边界条件包括：

建立边界条件，所述边界条件包括恒温边界条件、辐射边界条件和速度边界条件；

对GIS设备的电磁场、流体场和温度场进行多场耦合；

根据所述边界条件，利用守恒方程进行耦合场计算，得到耦合测量温度值,所述守恒方程包括动量守恒方程、质量守恒方程和能量守恒方程；

根据耦合测量温度值，得到耦合测量温度矩阵和耦合温度均值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设波长λ1和λ2的辐射功率，利用红外测温法，得到红外测温矩阵包括：

获取预设波长λ1和λ2的辐射功率；

根据λ1和λ2的辐射功率，利用比色测温法，得到红外测温温度值；

根据红外测量温度值，得到红外测量温度矩阵和红外温度均值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多个热敏传感器在所述GIS设备中的电子测量温度值，利用电子测温法，得到电测测温矩阵包括：

获取多个热敏传感器在所述GIS设备中的电子测量温度值；

根据电子测量温度值，得到电子测量温度矩阵和电子温度均值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述判别矩阵，计算得到所述GIS设备的导体温度值包括：

根据所述判别矩阵，利用层次分析法，计算得到耦合测温法、红外测温法、电子测温法的权重值；

利用所述耦合测温法、红外测温法、电子测温法的权重值，计算得到所述GIS设备的导体温度值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取红外测温影响系数、电子测温影响系数和耦合测量影响系数包括：

根据所述GIS设备的导体金属表面的发射率和传输介质对红外线吸收率，计算得到红外测温影响系数；

根据所述GIS设备内部电磁干扰的状态，确定电子测温影响系数；

根据所述边界条件与GIS设备所处环境，确定耦合测量影响系数。