CN110426613A - 一种gis装置内部过热故障判断方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GIS装置内部过热故障判断方法及装置，所述方法包括：获取GIS装置的内部过热缺陷部位所对应的局部外壳的红外成像图；确定所述红外成像图中的温度分析区域；选取所述温度分析区域中若干个关键点，并确定所述关键点的温度值；根据所述关键点的温度值计算所述温度分析区域的温度梯度值；根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置是否存在内部过热故障。本发明仅需拍摄GIS装置进行局部的红外成像图即可实现GIS装置的内部过热缺陷的检测判断，降低了对现场拍摄场地空间的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备故障判断技术领域，尤其涉及一种GIS装置内部过热故障判断方法及装置。
背景技术
GIS(GAS Insulated Switchgear，气体绝缘开关)设备因占地面积小，运行可靠等优点，在电力系统中得到了越来越广泛的应用。GIS装置的内部导体接触不良时，常常会因为电阻变大影响负荷电流流通而造成GIS装置局部过热。而GIS装置局部过热会引起绝缘老化或直接破坏GIS内部绝缘，引发短路，形成重大事故。因此，加强GIS装置的内部过热故障的检测判断尤为重要。
由于内部导体位于GIS装置封闭外壳的内部，现场只能测量外壳温度来判断GIS装置是否存在内部过热缺陷。现有技术中，常基于红外辐射技术对GIS装置的外壳温度进行监控，通过GIS装置不同位置的温差来判断是否存在内部过热缺陷，例如，南方电网修检规程中给定了同一站点同一间隔同一功能位置的GIS装置外壳的温差大于2K时，判定GIS装置存在内部过热缺陷。
然而，当基于温差检测判断内部过热缺陷时，往往需要红外测试仪对整体的GIS装置进行拍摄才能获得不同位置的温度，再进一步判断温差，如图1所示，对GIS装置整体进行拍摄，检测到了温差大于2K。当拍摄图像只是GIS装置局部时，很有可能因为图像覆盖范围不够大而未获得准确的温差，对内部过热缺陷造成误判。如图2所示，拍摄的局部红外图像中所体现的温差不足2K，但此时GIS装置已存在内部过热缺陷。采用现有技术的通过温差判断内部过热缺陷的方案，要求GIS装置的拍摄范围广，对现场拍摄场地空间的要求较高。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种GIS装置内部过热故障判断方法及装置，仅需拍摄GIS装置进行局部的红外成像图即可实现GIS装置的内部过热缺陷的检测判断，降低了对现场拍摄场地空间的要求。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种GIS装置内部过热故障判断方法，所述方法包括：
获取GIS装置的内部过热缺陷部位所对应的局部外壳的红外成像图；
确定所述红外成像图中的温度分析区域；
选取所述温度分析区域中若干个关键点，并确定所述关键点的温度值；
根据所述关键点的温度值计算所述温度分析区域的温度梯度值；
根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置是否存在内部过热故障。
进一步的，所述GIS装置包括N段GIS母线腔体，所述GIS母线腔体包括所述内部导体和所述外壳，所述盆式绝缘子设置在相邻两段所述GIS母线腔体之间；所述内部导体通过触头与所述盆式绝缘子连接；
则，所述内部过热缺陷部位为所述触头；所述局部外壳为在所述盆式绝缘子两侧一定范围内的外壳。
进一步的，所述根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置内部是否存在过热故障具体包括：
判断所述温度梯度阈值与所述温度梯度值大小关系；
若所述温度梯度阈值小于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置存在内部过热故障；
若所述温度梯度阈值大于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置不存在内部过热故障。
进一步的，若干个所述关键点包括所述温度分析区域中温度峰值点，以及在所述温度峰值点的横向方向上按照预定第一点间距选取的若干个横向关键点、在所述温度峰值点的纵向方向上按照预定第二点间距选取的若干个纵向关键点。
进一步的，所述温度梯度阈值为0.5K/m。
进一步的，所述GIS装置为GIS模拟试验装置，所述GIS模拟试验装置的其中一个所述触头为用于模拟具有过热缺陷的缺陷触头，所述缺陷触头的截面形状为“工”字形。
进一步的，所述缺陷触头为不锈钢材质。
进一步的，N段所述GIS母线腔体包括一段过热故障模拟腔体、一段正常模拟腔体和连接所述过热故障模拟腔体和所述正常模拟腔体的过渡腔体；则，所述缺陷触头设置于所述过热故障模拟腔体的内部导体的一端。
为了解决相应的技术问题，第二方面，本发明还提供了一种GIS装置内部过热故障判断装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取GIS装置的内部过热缺陷部位所对应的局部外壳的红外成像图；
温度分析区域确定模块，用于确定所述红外成像图中的温度分析区域；
关键点选取模块，用于选取所述温度分析区域中若干个关键点，并确定所述关键点的温度值；
温度梯度值计算模块，用于根据所述关键点的温度值计算所述温度分析区域的温度梯度值；
判断模块，用于根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置是否存在内部过热故障。
进一步的，所述判断模块具体包括：
判断单元，用于判断所述温度梯度阈值与所述温度梯度值大小关系；
第一判定单元，用于若所述温度梯度阈值小于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置存在内部过热故障；
第二判定单元，用于若所述温度梯度阈值大于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置不存在内部过热故障。
上述提供的一种GIS装置内部过热故障判断方法及装置，只需拍摄GIS装置的局部外壳的红外成像图，分析计算温度分析区域的温度梯度值，与温度梯度阈值进行比较，判断出GIS装置是否存在内部过热故障。无需对GIS装置整体外壳进行拍摄，仅需拍摄GIS装置进行局部外壳的红外成像图即可实现GIS装置的内部过热缺陷的检测判断，能够降低对拍摄场地空间的要求，尤其适用于拍摄空间受限的场景。
附图说明
图1是GIS装置存在内部过热缺陷时的整体外壳的红外成像图；
图2是GIS装置存在内部过热缺陷时的局部外壳的红外成像图；
图3是本发明提供的一种GIS装置内部过热故障判断方法的一个优选实施例的流程示意图；
图4是本发明局部外壳的红外成像图中关键点的温度值的标注示意图；
图5是本发明中GIS模拟试验装置的结构示意图；
图6是本发明中GIS模拟试验装置的缺陷触头的结构示意图；
图7是本发明提供的一种GIS装置内部过热故障判断装置的一个优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明提供了一种GIS装置内部过热故障判断方法，请参阅图3和图4，图3是本发明提供的一种GIS装置内部过热故障判断方法的一个优选实施例的流程示意图，图4是本发明局部外壳的红外成像图中关键点的温度值的标注示意图；具体的，所述方法包括：
S1、获取GIS装置的内部过热缺陷部位所对应的局部外壳的红外成像图；
S2、确定所述红外成像图中的温度分析区域P；
S3、选取所述温度分析区域P中若干个关键点，并确定所述关键点的温度值；
S4、根据所述关键点的温度值计算所述温度分析区域P的温度梯度值；
S5、根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置是否存在内部过热故障。
需要说明的是，GIS装置可以是在电力系统中实际应用的GIS装置，也可以是用于模拟试验的GIS模拟试验装置，在这两种装置中的内部过热故障均可采用本发明提供的方法进行判断。
红外成像图为通过红外测量仪拍摄的图像，若执行本发明的设备是独立于红外测试仪的分析设备，则分析设备可以通过有线或无线的通讯方式获取到红外成像图；若执行本发明的设备是集成了红外测试仪相应功能的一体化设备，则该一体化设备可直接拍摄图像后即可完成步骤S1中红外成像图的获取。
一般情况下，拍摄的红外成像图即包括了一部分的过热图像，又包括了一部分明显温度正常的图像，故在红外成像图中确定出温度分析区域P，可以减少后续的分析计算过程。
需要说明的是，温度梯度是描述温度在一定环境内按照某个速率变化的物理量，物体在不同的温度影响下向外辐射的热量随距离变化而变化的速率不同，进而温度梯度也不同；例如，物体的各个部位温度差别不大时，温度各个方向的变化速率较小，温度梯度较小，物体的各个部位温度差别较大时，温度各个方向的变化速率较大，温度梯度较大。本发明中的温度梯度阈值为预先测量获得的、判断GIS装置存在内部过热故障时临界温差所对应的温度梯度。
如图4所示，在局部外壳的红外成像图中确定温度分析区域P，选取若干个关键点，确定关键点的温度值，图4中选择的关键点的位置、标注的温度值均只是示意，并不是对本发明的关键点和温度值进行限定。
具体的，本发明提供的一种GIS装置内部过热故障判断方法，只需拍摄GIS装置的局部外壳的红外成像图，分析计算温度分析区域的温度梯度值，与温度梯度阈值进行比较，即可判断出GIS装置是否存在内部过热故障。
由于温度梯度是描述温度变化速率的物理量，其不需要对GIS装置的整体外壳的红外成像图进行分析，且与温差能较好的对应匹配，通过温度梯度可准确反映物体不同部位间温差情况；相比于现有技术需要通过拍摄GIS装置的整体外壳的红外成像图进行外壳的温度直接比对，来判断是否存在内部过热故障，本发明提供的一种GIS装置内部过热故障判断方法无需对GIS装置整体外壳进行拍摄，仅需拍摄GIS装置进行局部外壳的红外成像图即可实现GIS装置的内部过热缺陷的检测判断，能够降低对拍摄场地空间的要求，尤其适用于拍摄空间受限的场景。
优选地，请参阅图5，图5是本发明中GIS模拟试验装置的结构示意图；具体的，所述GIS装置包括N段GIS母线腔体，所述GIS母线腔体包括所述内部导体1和所述外壳2，所述盆式绝缘子4设置在相邻两段所述GIS母线腔体之间；所述内部导体1通过触头与所述盆式绝缘子4连接；
则，所述内部过热缺陷部位为所述触头；所述局部外壳为在所述盆式绝缘子两侧一定范围内的外壳。
具体的，不管是实际应用在电力系统的GIS装置还是用于模拟试验的GIS模拟试验装置，均具有通过盆式绝缘子连接的若干段GIS母线腔体(图5示意了3段GIS母线腔体A、B和C)，GIS母线腔体的内部导体通过触头连接在盆式绝缘子上，进而使内部导体和外壳通过盆式绝缘子连接支撑。由于GIS装置的内部过热故障通常是由触头的电阻变大引起异常发热造成的，故内部过热缺陷部位为触头，而触头对应的外壳位置位于盆式绝缘子附件，故在拍摄红外成像图时选定的局部外壳为盆式绝缘子两侧一定范围内的外壳进行局部拍摄即可。
需要说明的是，若本发明应用于电力系统的实际GIS装置时，由于未能预先获知哪个触头引起内部过热故障，故通常对盆式绝缘子两侧连接的触头对应的局部外壳均进行拍摄检测。若本发明应用于GIS模拟试验装置时，由于已经预先设置了模拟具有过热缺陷的触头，故只对该具有缺陷的触头对应的局部外壳进行拍摄检测即可。触头一般位于盆式绝缘子附件，以盆式绝缘子为位置基准选定局部外壳即可准确快速地拍摄出过热缺陷部位的红外成像图。
需要说明的是，附图5是以GIS模拟试验装置为例进行GIS装置的结构示意，并不限定本发明提供的方法只能用于GIS模拟试验装置。
可选的，GIS母线腔体的直径为880mm。
优选地，所述根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置内部是否存在过热故障具体包括：
判断所述温度梯度阈值与所述温度梯度值大小关系；
若所述温度梯度阈值小于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置存在内部过热故障；
若所述温度梯度阈值大于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置不存在内部过热故障。
具体的，本发明中的温度梯度阈值为预先测量获得的、判断GIS装置存在内部过热故障时临界温差所对应的温度梯度。当温度梯度阈值小于温度梯度值时，说明当前检测的内部过热缺陷部位的温度已经超出正常范围，GIS装置存在内部过热故障；当温度梯度阈值大于温度梯度值时，说明当前检测的内部过热缺陷部位的温度在正常范围内，没有过热，GIS装置不存在内部过热故障。
需要说明的是，若待检测的内部过热缺陷部位有多个时，需要对所有待检测的内部过热缺陷部位进行拍摄，判断每一待检测的内部过热缺陷部位是否造成GIS装置存在内部过热故障。
优选地，若干个所述关键点包括所述温度分析区域中温度峰值点，以及在所述温度峰值点的横向方向上按照预定第一点间距选取的若干个横向关键点、在所述温度峰值点的纵向方向上按照预定第二点间距选取的若干个纵向关键点。
优选地，所述温度梯度阈值为0.5K/m。
具体的，在电力系统中，通常认为外壳存在2K温差时，判断GIS装置存在内部过热故障，本发明人经过研究后测定当温度梯度阈值设置为0.5K/m时能够准确地对GIS装置是否存在内部过热故障进行判断。
优选地，请参阅图6，图6是本发明中GIS模拟试验装置的缺陷触头的结构示意图；具体的，所述GIS装置为GIS模拟试验装置；所述GIS模拟试验装置的其中一个所述触头为用于模拟具有过热缺陷的缺陷触头4，所述缺陷触头4的截面形状为“工”字形。
具体的，如图5和图6所示，当本发明的方法用于与GIS模拟试验装置，拍摄GIS模拟试验装置的红外成像图时，在GIS模拟试验装置中设置有模拟具有过热缺陷的缺陷触头，仿真实际的GIS装置的过热缺陷。为了让缺陷触头能引起内部过热，将缺陷触头设置为截面形状为“工”字形的触头。
优选地，所述缺陷触头为不锈钢材质。
为了让缺陷触头更好地模拟实际电力系统的具有过热缺陷的触头，本发明采用不锈钢材质制成缺陷触头。可选的，采用Q235不锈钢材质制成该缺陷触头。
优选地，所述GIS母线腔体至少包括一段过热故障模拟腔体A、一段正常模拟腔体C和连接所述过热故障模拟腔体和所述正常模拟腔体的过渡腔体B；则，所述缺陷触头4设置于所述过热故障模拟腔体A的内部导体1的一端。
具体的，如图5所示，过热故障模拟腔体的内部导体的一端设置了缺陷触头，导体电流通过过渡腔体再流入正常模拟腔体，模拟实际工况下的GIS装置的内部过热故障。
可选的，GIS模拟试验装置为三相共箱的试验装置，三相共箱的GIS装置不需要考虑电流换流的影响，同流方向为内部导体左端进入，右端流出。
具体实施时，本发明提供的一种GIS装置内部过热故障判断方法，只需拍摄GIS装置的局部外壳的红外成像图，分析计算温度分析区域的温度梯度值，与温度梯度阈值进行比较，即可判断出GIS装置是否存在内部过热故障。
相比于现有技术需要通过拍摄GIS装置的整体外壳的红外成像图进行外壳的温度直接比对，来判断是否存在内部过热故障，本发明提供的一种GIS装置内部过热故障判断方法无需对GIS装置整体外壳进行拍摄即可判断出是否存在内部过热故障，能够降低对拍摄场地空间的要求，尤其适用于拍摄空间受限的场景。
本发明实施例还提供了一种GIS装置内部过热故障判断装置，请参阅图7，图7是本发明提供的一种GIS装置内部过热故障判断装置的一个优选实施例的结构示意图；具体的，所述装置包括：
获取模块11，用于获取GIS装置的内部过热缺陷部位所对应的局部外壳的红外成像图；
温度分析区域确定模块12，用于确定所述红外成像图中的温度分析区域；
关键点选取模块13，用于选取所述温度分析区域中若干个关键点，并确定所述关键点的温度值；
温度梯度值计算模块14，用于根据所述关键点的温度值计算所述温度分析区域的温度梯度值；
判断模块15，用于根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置是否存在内部过热故障。
优选地，所述判断模块15具体包括：
判断单元，用于判断所述温度梯度阈值与所述温度梯度值大小关系；
第一判定单元，用于若所述温度梯度阈值小于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置存在内部过热故障；
第二判定单元，用于若所述温度梯度阈值大于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置不存在内部过热故障。
本发明实施例提供的GIS装置内部过热故障判断装置，通过获取模块11获取GIS装置的内部过热缺陷部位所对应的局部外壳的红外成像图；通过温度分析区域确定模块12确定所述红外成像图中的温度分析区域；通过关键点选取模块13选取所述温度分析区域中若干个关键点，并确定所述关键点的温度值；通过温度梯度值计算模块14根据所述关键点的温度值计算所述温度分析区域的温度梯度值；再通过判断模块15根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置是否存在内部过热故障。实现只需拍摄GIS装置的局部外壳的红外成像图，分析计算温度分析区域的温度梯度值，与温度梯度阈值进行比较，即可判断出GIS装置是否存在内部过热故障。
相比于现有技术需要通过拍摄GIS装置的整体外壳的红外成像图进行外壳的温度直接比对，来判断是否存在内部过热故障的技术方案，本发明提供的一种GIS装置内部过热故障判断装置无需对GIS装置整体外壳进行拍摄即可判断出是否存在内部过热故障，能够降低对拍摄场地空间的要求，尤其适用于拍摄空间受限的场景。
需要说明的是，本发明提供的所述GIS装置内部过热故障判断装置用于执行上述实施例所述的一种GIS装置内部过热故障判断方法的步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
需要说明的是，本发明提供的所述GIS装置内部过热故障判断装置中的GIS装置若为GIS模拟试验装置，其可包括但不限于如上述实施例提供的GIS装置内部过热故障判断方法所涉及的GIS模拟试验装置的相应结构内容。
本领域技术人员可以理解，所述GIS装置内部过热故障判断装置的示意图仅仅是GIS装置内部过热故障判断装置的示例，并不构成对GIS装置内部过热故障判断装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述GIS装置内部过热故障判断装置，还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种GIS装置内部过热故障判断方法，其特征在于，所述方法包括：
获取GIS装置的内部过热缺陷部位所对应的局部外壳的红外成像图；
确定所述红外成像图中的温度分析区域；
选取所述温度分析区域中若干个关键点，并确定所述关键点的温度值；
根据所述关键点的温度值计算所述温度分析区域的温度梯度值；
根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置是否存在内部过热故障。
2.如权利要求1所述的GIS装置内部过热故障判断方法，其特征在于，所述GIS装置包括N段GIS母线腔体，所述GIS母线腔体包括所述内部导体和所述外壳，所述盆式绝缘子设置在相邻两段所述GIS母线腔体之间；所述内部导体通过触头与所述盆式绝缘子连接；
则，所述内部过热缺陷部位为所述触头；所述局部外壳为在所述盆式绝缘子两侧一定范围内的外壳。
3.如权利要求1所述的GIS装置内部过热故障判断方法，其特征在于，所述根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置内部是否存在过热故障具体包括：
判断所述温度梯度阈值与所述温度梯度值大小关系；
若所述温度梯度阈值小于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置存在内部过热故障；
若所述温度梯度阈值大于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置不存在内部过热故障。
4.如权利要求1所述的GIS装置内部过热故障判断方法，其特征在于，若干个所述关键点包括所述温度分析区域中温度峰值点，以及在所述温度峰值点的横向方向上按照预定第一点间距选取的若干个横向关键点、在所述温度峰值点的纵向方向上按照预定第二点间距选取的若干个纵向关键点。
5.如权利要求1所述的GIS装置内部过热故障判断方法，其特征在于，所述温度梯度阈值为0.5K/m。
6.如权利要求2所述的GIS装置内部过热故障判断方法，其特征在于，所述GIS装置为GIS模拟试验装置，所述GIS模拟试验装置的其中一个所述触头为用于模拟具有过热缺陷的缺陷触头，所述缺陷触头的截面形状为“工”字形。
7.如权利要求6所述的GIS装置内部过热故障判断方法，其特征在于，所述缺陷触头为不锈钢材质。
8.如权利要求6所述的GIS装置内部过热故障判断方法，其特征在于，N段所述GIS母线腔体包括一段过热故障模拟腔体、一段正常模拟腔体和连接所述过热故障模拟腔体和所述正常模拟腔体的过渡腔体；则，所述缺陷触头设置于所述过热故障模拟腔体的内部导体的一端。
9.一种GIS装置内部过热故障判断装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取GIS装置的内部过热缺陷部位所对应的局部外壳的红外成像图；
温度分析区域确定模块，用于确定所述红外成像图中的温度分析区域；
关键点选取模块，用于选取所述温度分析区域中若干个关键点，并确定所述关键点的温度值；
温度梯度值计算模块，用于根据所述关键点的温度值计算所述温度分析区域的温度梯度值；
判断模块，用于根据预先确定的温度梯度阈值与所述温度梯度值，判断所述GIS装置是否存在内部过热故障。
10.如权利要求9所述的GIS装置内部过热故障判断装置，其特征在于，所述判断模块具体包括：
判断单元，用于判断所述温度梯度阈值与所述温度梯度值大小关系；
第一判定单元，用于若所述温度梯度阈值小于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置存在内部过热故障；
第二判定单元，用于若所述温度梯度阈值大于所述温度梯度值，则判定所述GIS装置不存在内部过热故障。
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