CN113945244B - 用于直埋gil故障预警的土壤状态监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置，用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置中，GIL外壳包括设在其中心轴线位置的高压导杆以及连接在高压导杆与内壁之间的多个盆式绝缘子，多组温度传感器和湿度传感器设置于GIL外壳下侧土壤中且位于盆式绝缘子正下方，数据传输模块连接多组温度传感器和湿度传感器以采集温度数据和湿度数据，计算机终端连接数据传输模块以基于温度数据和湿度数据识别相应的盆式绝缘子的故障。

Description

用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置
技术领域
本发明涉及电力设备绝缘技术领域，尤其涉及用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置。
背景技术
气体绝缘输电线路(Gas-Insulated Transmission Line,GIL)一种采用SF6气体或SF6与N2等混合气体用作绝缘，外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备，具有载流能力强、损耗低、可靠性高和使用寿命长等优点。另外，因为直埋GIL可以和景观很好相处，能连续数千米甚至数十千米敷设应用，所以在有环境限制需要采用地下输电的场合得到了广泛应用。
在GIL生产、安装及运行过程中,不可避免地会产生绝缘隐患,包括金属微粒、尖刺以及绝缘子气隙、裂纹等，这些缺陷会导致GIL内部不同程度的局部放电，引起绝缘劣化、闪络甚至击穿。而直埋GIL运行于数米深的地下，检测这些缺陷十分不便。内置传感器可以监测GIL运行状态量，但可能导致内部电场畸变。考虑到GIL和其周围的土壤形成了一个热力耦合系统，内部产生的热量主要通过GIL外壳径向传递到土壤中，因此GIL外侧的土壤温度和湿度与GIL运行状态息息相关，可以通过对其进行监测进而判断GIL状态。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是提供用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置，采用温度传感器和湿度传感器，监测直埋GIL内部发生局部放电或其它故障时其外部土壤温度和湿度的变化情况，实现GIL内部故障的预警。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置包括，
GIL外壳，其包括设在其中心轴线位置的高压导杆以及连接在所述高压导杆与内壁之间的多个盆式绝缘子，
多组温度传感器和湿度传感器，其设置于所述GIL外壳下侧土壤中且位于所述盆式绝缘子正下方，
数据传输模块，其连接所述多组温度传感器和湿度传感器以采集温度数据和湿度数据，
计算机终端，其连接所述数据传输模块以基于所述温度数据和湿度数据识别相应的盆式绝缘子的故障。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置中，所述计算机终端包括存储非故障状态下的温度阈值和湿度阈值的存储单元和用于比较所述温度数据与温度阈值和比较湿度数据与湿度阈值的识别单元。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置中，所述计算机终端包括显示屏。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置中，所述显示屏包括触摸屏。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置中，所述计算器终端包括报警器。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置中，所述报警器包括蜂鸣器或LED灯。
在上述技术方案中，本发明提供的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置，具有以下有益效果：本发明所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置中，本发明采用设置于直埋GIL外部的温度和湿度传感器，监测GIL内部发生故障时GIL外部土壤温度和湿度变化。避免了常规的在线监测法中，内置传感器可能存在的导致GIL内部电场畸变的问题；同时，设置多组温度/湿度传感器，避免了温差、雨水等外界因素对温度、湿度监测的影响，提高了GIL内部故障检测的灵敏度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置一个实施例的结构示意图；
图2是用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置的故障识别示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图图1至图2，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本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在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
在一个实施例中，如图1至图2所示，用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置包括，
GIL外壳1，其包括设在其中心轴线位置的高压导杆3以及连接在所述高压导杆3与内壁之间的多个盆式绝缘子2，
多组温度传感器5和湿度传感器6，其设置于所述GIL外壳1下侧土壤中且位于所述盆式绝缘子2正下方，
数据传输模块4，其连接所述多组温度传感器5和湿度传感器6以采集温度数据和湿度数据，
计算机终端7，其连接所述数据传输模块4以基于所述温度数据和湿度数据识别相应的盆式绝缘子2的故障。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置的优选实施例中，所述计算机终端7包括存储非故障状态下的温度阈值和湿度阈值的存储单元和用于比较所述温度数据与温度阈值和比较湿度数据与湿度阈值的识别单元。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置的优选实施例中，所述计算机终端7包括显示屏。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置的优选实施例中，所述显示屏包括触摸屏。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置的优选实施例中，所述计算器终端7包括报警器。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置的优选实施例中，所述报警器包括蜂鸣器或LED灯。
所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置的优选实施例中，多个PT100温度传感器5设置于GIL外侧土壤中。
在一个实施例中，多个RS485湿度传感器6设置于GIL外侧土壤中。
在一个实施例中，所述温度传感器5和湿度传感器6设置于直埋GIL下侧土壤中，位于绝缘子正下方；所述温度传感器5、湿度传感器6、数据处理模块和计算机终端7依次连接。
在一个实施例中，实验得到不同工况下直埋GIL各绝缘子下方选定深度土壤的温度与湿度数据；
模拟包括金属微粒、绝缘子表面和GIL管壁内侧尖刺、发热以及GIL设备内部潮湿等故障，实验得到故障情况下直埋GIL各绝缘子下方选定深度土壤的温度与湿度数据；
对比分析设备故障时与正常工况时直埋GIL各绝缘子下方选定深度土壤的温度与湿度数据变化情况，设定阈值。GIL实际工作时，若检测值与正常值的差值超过阈值，则判定故障发生，反之未发生。
为了避免昼夜和季节温差、雨水等因素改变土壤热导率等特性参数，进而影响同一组温度/湿度传感器6对土壤温度和湿度的测量，所述用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置在GIL每个绝缘子下方选定深度土壤处都安装了一组温度/湿度传感器6。在监测GIL内部故障时，根据测得的多组数据，对比发生故障时不同绝缘子下方土壤的温度与湿度数据，未超过阈值则说明未发生局部放电；超过阈值则将数据变化转化为电信号输出进行故障判断，排除温差、雨水等外界因素变化影响。
在一个实施例中，当直埋GIL内部发生故障时，绝缘子等故障处会发热，产生的热量主要通过热传导和热辐射传递到土壤中，使得GIL外侧土壤的温度和湿度发生变化，这种变化可以由温度传感器5和湿度传感器6测得。同时，通过对比故障及正常工况时、直埋GIL不同位置下方土壤中的温度和湿度变化情况，可以消除温差、雨水等外界因素对温度、湿度监测的影响
所述温度传感器5和湿度传感器6组检测到直埋GIL下方土壤中温度和湿度变化，并通过数据传输模块4将数据发送给计算机进行计算分析，所述计算机终端7模块根据土壤温度/湿度对比情况进行故障判断，并将判别结果输送至输出显示模块显示。
工业实用性
本发明所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置可以在GIL中使用。
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (6)

1.一种用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置，其特征在于，其包括，
GIL外壳，其包括设在其中心轴线位置的高压导杆以及连接在所述高压导杆与内壁之间的多个盆式绝缘子，
多组温度传感器和湿度传感器，其设置于所述GIL外壳下侧土壤中且位于所述盆式绝缘子正下方，
数据传输模块，其连接所述多组温度传感器和湿度传感器以采集温度数据和湿度数据，
计算机终端，其连接所述数据传输模块以基于所述温度数据和湿度数据识别相应的盆式绝缘子的故障。
2.根据权利要求1所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置，其特征在于，所述计算机终端包括存储非故障状态下的温度阈值和湿度阈值的存储单元和用于比较所述温度数据与温度阈值和比较湿度数据与湿度阈值的识别单元。
3.根据权利要求1所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置，其特征在于，所述计算机终端包括显示屏。
4.根据权利要求3所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置，其特征在于，所述显示屏包括触摸屏。
5.根据权利要求1所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置，其特征在于，所述计算机终端包括报警器。
6.根据权利要求5所述的用于直埋GIL故障预警的土壤状态监测装置，其特征在于，所述报警器包括蜂鸣器或LED灯。
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