[发明专利]金属封闭气体绝缘开关设备内部过热故障监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力工程用金属封闭气体绝缘开关设备（Gas-insulated metal-enclosed switchgear，以下简称GIS）的内部过热故障监测方法。

背景技术

GIS诞生于上世纪70年代，因其具有集成化、小型化、美观化、省力化且故障率低等优点，顺应了变电站无人值守、数字化和智能化的发展趋势，近几年在我国呈迅速发展的态势。我国新投运的数字化变电站和智能变电站，几乎全部使用了GIS。由于GIS电气设备采用全封闭式结构，给内部故障的检测带来很大的困难。而且，GIS一旦发生内部故障，危害后果比分离式敞开设备更严重，故障的修复周期更长。如何对GIS内部故障进行有效监控是目前智能变电站建设所面临的重大课题。

国内目前有通过设备外壳红外热像进行内部热场分布的研究，尚没有对GIS内部过热监测和故障预警的技术方法及装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属封闭气体绝缘开关设备内部过热故障监测方法，以通过测量气室内SF₆气体压强而间接计算得到气室内温度值，并通过对比气室来判断是否存在由设备故障而引起的过热。

本发明的目的是这样实现的：一种金属封闭气体绝缘开关设备内部过热故障监测方法，按以下步骤进行：

a）、在GIS设备现有的每个气室安装的密度表处，并联接入一只带温度传感器的高精度压力变送器，采集GIS设备内部SF₆气体压力和该处环境温度；

b）、将上述实时采集的各气室内部SF₆气体压力和环境温度值通过无线数据模块传送到主机，主机对这些数据进行数据存储、计算以及对比分析；

c）、依据气压－温度关系式进行计算：

式中：T为发热体的温度，℃；Ta为环境温度，℃；P为SF₆气体的压强，MPa；C₁，C₂，C₃和C₄为系数，在发热体温度在0℃~500℃之间时，C₁=-5410.85；C₂=15761.12；C₃=-3982.84；C₄=-18.67；

d）、将计算得的到各气室的温度值与其对比气室的温度值进行对比分析，以判断是负荷电流引起的温升还是内部故障造成的过热，若某气室的温升等于（“某气室的温升等于其对比气室的温升”其中的“等于”准确说应该是“基本等于”）其对比气室的温升，则判断是由负荷电流引起的温升；若某气室的温升高于其对比气室的温升，则判断是由内部故障造成的过热，主机从而做出是否发出预警或报警信号；上述 对比气室是指相邻安装位置、相同气室压力、相同负荷电流的气室；

e）、若某气室的温升是由负荷电流引起而其温度值超过预警或报警阈值时，或者某气室的温升是由内部故障造成时，主机则发出预警或报警信号；预警信号或报警信号发送方式有就地和远程；远程发送采用手机短信方式，就地发送采用相应接口通过内部局域网发布；

f）、数据存储采用主机内部缓存器存储一个月的采集数据，每一个月数据打包通过U盘或移动硬盘就地读取进行备份，或者通过内部局域网上传，并用于远后台的历史数据分析。

上述高精度压力变送器为0~1MPa量程准确度0.1级的高精度压力变送器；所述无线数据模块型号为APC240。

上述高精度压力变送器型号为D-10。

本发明根据传热学的理论，建立了GIS过热故障状态下的温度分布及其气压响应的数学模型，通过模型分析了GIS过热故障时的温度分布规律和气压变化规律，在此基础上提出了气压对发热部位温度响应的关系式，即气压-温度关系式，结果得到了试验验证。本发明从理论和试验上证实了通过监测SF₆气体压强可以实现监测室内GIS内部过热故障，解决了GIS内部过热故障的监测技术难题，为GIS智能化发展提供了一个重要的技术手段。

本发明根据仿真结果，应用于室内GIS忽略风速、日光照射以及发热功率的影响，得到气压－温度之间的关系式如下：

当GIS内部温度达到设定的预警阈值时，过热监测系统发出报警信号。温度的预警阈值是参照GB11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》电气设备温升限值，考虑对不同材料的影响而设定，故对GIS内部过热故障的判别，是依据现行标准、规范的规定。