CN205620094U - 一种gis漏气故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种GIS漏气故障诊断系统，包括温度传感器、气压传感器、分布电容测量模块、信号调理电路、AD采样器、控制器、存储模块和报警模块，温度传感器、气压传感器和分布电容测量模块分别采集环境温度信号、气室内气压信号以及气室导电杆与外壳之间的分布电容信号并传送给信号调理电路，AD采样器采样经过信号调理的信号并传送给控制器，控制器根据接收到的信号判断GIS气室是否漏气，将判断结果存入存储模块，并控制报警模块工作。克服了现有GIS气室漏气故障诊断技术存在的缺陷，消除了环境温度对GIS气室漏气故障诊断的干扰。

Description

一种GIS漏气故障诊断系统

技术领域

本实用新型属于智能变电站技术领域，特别涉及了一种GIS漏气故障诊断系统。

背景技术

气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，简称GIS)是把变电所里各种电气设备除变压器外全部组合装配在一个封闭的金属外壳里，GIS气室内充有一定压强的SF₆气体，以实现导体对外壳、相间以及断口间的可靠绝缘。因而GIS具有结构紧凑、运行可靠性高和安装方便等优点。

GIS气室一般装有气体压力传感器，当有气体泄漏时，GIS气室压强减小，一般情况下是可以判别漏气故障的。但是根据气体状态方程，导致一定体积的气室SF₆压强变化因素中除了漏气还有温度。此外GIS导电杆与外壳为同轴结构，二者之间存在分布电容，且电解质为SF₆气体，若气室漏气SF₆气压减小，SF₆的介电常数改变，因此可以基于分布电容的变化实现气室漏气故障的监测。实际上气体的介电常数不但与压力有关，温度也是影响其介电常数的重要因数。

现实中，一年内各季度的温差很大，特别是个别地区一天内的气温变化很大，这将影响GIS气室漏气的监测的准确性和灵敏性。

实用新型内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本实用新型旨在提供一种GIS漏气故障诊断系统，克服现有GIS气室漏气故障诊断技术存在的缺陷，消除环境温度对GIS气室漏气故障诊断的干扰。

为了实现上述技术目的，本发实用新型的技术方案为：

一种GIS漏气故障诊断系统，包括温度传感器、气压传感器、分布电容测量模块、信号调理电路、AD采样器、控制器、存储模块和报警模块，所述气压传感器和分布电容测量模块设置在GIS气室内，温度传感器、气压传感器、分布电容测量模块的输出端分别与信号调理电路的输入端相连，AD采样器的输入端连接信号调理电路的输出端，控制器分别连接AD采样器的输出端、存储模块和报警模块；所述温度传感器、气压传感器和分布电容测量模块分别采集环境温度信号、气室内气压信号以及气室导电杆与外壳之间的分布电容信号并传送给信号调理电路，AD采样器采样经过信号调理的信号并传送给控制器，控制器根据接收到的信号判断GIS气室是否漏气，将判断结果存入存储模块，并控制报警模块工作。

基于上述技术方案的优选方案，所述信号调理电路包括放大电路和滤波电路，放大电路的输入端连接温度传感器、气压传感器和分布电容测量模块的输出端，放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接AD采样器的输入端。

基于上述技术方案的优选方案，所述报警模块包括分别与控制器相连的LED和蜂鸣器。

基于上述技术方案的优选方案，所述控制器采用ARM处理器。

基于上述技术方案的优选方案，所述温度传感器采用铂热电阻。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本实用新型根据温度对气室SF₆气体压强和介电常数的影响，计算出时测温度下气室未故障的对应的压强和分布电容，然后与实测的气室压强和分布电容值作对比，实现气室漏气故障判别。本实用新型可消除GIS运行时气温变化对气室漏气故障识别的影响，有压强和分布电容两个特征量，提高故障判别的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的系统组成框图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

温度对气室SF₆气体压强的影响可基于气体状态方程，对于一定体积的GIS气室，有：

$\frac{P_0}{t_0}=\frac{P^{\′}}{t}---\left(1\right)$

即若气室未漏气，气室的压强与温度成正比。但若气室漏气，则气室实测压强P将小于气室压强的理论计算值为P₀×t/t₀。

温度对气室SF₆介电常数的影响可基于气体介电常数方程，如下：

${\mathrm{\ϵ}}_r=1+4{\mathrm{\π\α}}^3\frac{133.3P_0}{k(273+t_0)}---\left(2\right)$

式中ε_r为介电常数，k为波尔斯曼常数，k＝1.38×10^-23J/K，α为SF₆气体分子半径。由上式可知，介电常数同时受气室温度和压强的影响。

GIS气室为同轴圆柱体结构，分布电容可由下式计算：

$C_0=\frac{2{\mathrm{\πl\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r}{ln\left(R_D{R}_W\right)}---\left(3\right)$

上式中ε₀为真空电容率，l为气室长度，R_D为气室外壳半径，R_W为导电杆半径。

若气室未漏气则温度t下对应的气压为P′，气室的分布电容为C′，SF₆的介电常数为：

${\mathrm{\ϵ}}_r^{\′}=1+4{\mathrm{\π\α}}^3\frac{133.3P^{\′}}{k(273+t)}---\left(4\right)$

则对应的分布电容为

C′＝k_c×c₀ (5)

其中系数k_c为：

$k_c=\frac{1+533.2{\mathrm{\π\α}}^3{P}_0/\[k(273+t_0)\]}{1+533.2{\mathrm{\π\α}}^3{P}_{0}t/\[{\mathrm{kt}}_0(273+t)\]}---\left(6\right)$

但若气室漏气，温度t对应的气压为P，气室的分布电容为C，且有P<P′，则SF₆的介电常数减小，也即分布电容减小。

本实用新型正是基于上述理论原理设计而来，如图1所示本实用新型的系统组成框图，一种GIS漏气故障诊断系统，包括温度传感器、气压传感器、分布电容测量模块、信号调理电路、AD采样器、控制器、存储模块和报警模块，所述气压传感器和分布电容测量模块设置在GIS气室内，温度传感器、气压传感器、分布电容测量模块的输出端分别与信号调理电路的输入端相连，AD采样器的输入端连接信号调理电路的输出端，控制器分别连接AD采样器的输出端、存储模块和报警模块；所述温度传感器、气压传感器和分布电容测量模块分别采集环境温度信号、气室内气压信号以及气室导电杆与外壳之间的分布电容信号并传送给信号调理电路，AD采样器采样经过信号调理的信号并传送给控制器，控制器根据接收到的信号判断GIS气室是否漏气，将判断结果存入存储模块，并控制报警模块工作。

在本实施例中，所述信号调理电路包括放大电路和滤波电路，放大电路的输入端连接温度传感器、气压传感器和分布电容测量模块的输出端，放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接AD采样器的输入端。

在本实施例中，所述报警模块包括分别与控制器相连的LED和蜂鸣器。所述控制器采用ARM处理器。所述温度传感器采用铂热电阻。

根据温度对气室SF₆气体压强和介电常数的影响，计算出时测温度下气室未故障时对应的压强和分布电容的理论值，然后与实测的气室压强和分布电容值作对比，实现气室漏气故障的判别。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种GIS漏气故障诊断系统，其特征在于：包括温度传感器、气压传感器、分布电容测量模块、信号调理电路、AD采样器、控制器、存储模块和报警模块，所述气压传感器和分布电容测量模块设置在GIS气室内，温度传感器、气压传感器、分布电容测量模块的输出端分别与信号调理电路的输入端相连，AD采样器的输入端连接信号调理电路的输出端，控制器分别连接AD采样器的输出端、存储模块和报警模块；所述温度传感器、气压传感器和分布电容测量模块分别采集环境温度信号、气室内气压信号以及气室导电杆与外壳之间的分布电容信号并传送给信号调理电路，AD采样器采样经过信号调理的信号并传送给控制器，控制器根据接收到的信号判断GIS气室是否漏气，将判断结果存入存储模块，并控制报警模块工作。

2.根据权利要求1所述一种GIS漏气故障诊断系统，其特征在于：所述信号调理电路包括放大电路和滤波电路，放大电路的输入端连接温度传感器、气压传感器和分布电容测量模块的输出端，放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接AD采样器的输入端。

3.根据权利要求1所述一种GIS漏气故障诊断系统，其特征在于：所述报警模块包括分别与控制器相连的LED和蜂鸣器。

4.根据权利要求1所述一种GIS漏气故障诊断系统，其特征在于：所述控制器采用ARM处理器。

5.根据权利要求1所述一种GIS漏气故障诊断系统，其特征在于：所述温度传感器采用铂热电阻。