一种用于在线监测gis罐体内部导体温升的方法
【专利摘要】本发明提供一种用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，利用红外传感器接受温升部位发射的红外线，并将红外线能量转变为电信号，经过放大器、信号处理电路和AD转换电路，转变为导体的辐射功率，再通过斯蒂芬-波尔兹曼定律，计算出导体的绝对温度，最后对绝对温度再进行修正，得到准确的导体绝对温度。本发明用于在带电运行情况下，实时监测GIS内部导体温升，避免事故的发生。
【专利说明】—种用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监测方法，具体讲涉及一种用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法。
【背景技术】
[0002]任何高于绝对零度的物体都会以电磁波的形式向外发射出能量，这种能量叫做辐射能，波长在0.76?40 μ m的红外线短波部分电磁波热效应最明显。因此可以利用红外传感器，接受发热部位发出的红外线来测量温升部位温度。
[0003]行业内目前已有用于GIS测温方法主要有通过对GIS导体局部材料进行改造，提高导体表面的发射率，再利用红外传感器接受红外线测量温度，但此方法对GIS改造成本相当大，且对已投入运行的GIS并不适用。
[0004]与常规电器相比，气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)在结构性能上具有占地面积小、可靠性高、维护量少以及使用寿命长等优点，目前已在国内外电力系统中广泛应用。调研显示，由于工厂组装、现场安装以及交接验收等各个环节质量控制不严格，GIS设备内部导体插接部位因接触不良等造成的过热甚至烧毁故障，严重影响了电网供电可靠性。
[0005]温度监测作为电力系统故障诊断的一个重要手段，有利于发现GIS设备初期故障，防止事故扩大，为GIS设备的正常运行提供保障。GIS负荷电流过大、连接部件松动接触不良或开关合闸不到位等均可能造成导电部件温升过高。例如:在正常运行时，GIS导电回路长期通过工作电流产生热能，使电器材料温度升高，一般不会超出规定值，但导电回路一旦发生接触不可靠时，接触电阻会显著增加，使电器材料温度升高超出规定值，造成电器材料的机械强度或物理性能下降，严重时发生接触部位烧熔，甚至击穿放电故障。由于GIS是全封闭设备，无法通过常规测温方法对导电部件的温度进行检测，因此，研究GIS温度在线监测对于发现GIS内部过热现象，避免设备故障具有重要意义。
[0006]针对导体接触不良缺陷，运行现场通常采用测量回路电阻、局放监测等方法，但测量GIS回路电阻需要停电，且一般GIS母线较长，受测试仪器功率限制通常只能检测出明显接触不良的缺陷。局放监测目前仍缺少行之有效的故障判据，而且过热与局放的对应关系有待深入研究。此外，国内外一些厂家利用热敏电阻、光纤传感器等方法进行测温，但较多应用于高压开关柜，如ABB公司用石英温度传感器对开关柜母线温升进行实时监测等。由于GIS是全封闭设备，预埋热敏电阻或光纤传感器后其内部绝缘性能，光纤引出接口的密封方式以及传感器使用寿命等存在许多尚难以解决的技术难题，使得上述方法均未能在GIS设备中实现现场应用。
【发明内容】
[0007]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，利用红外传感器接受温升部位发射的红外线，并将红外线能量转变为电信号，经过放大器、信号处理电路和AD转换电路，转变为导体的辐射功率，再通过斯蒂芬-波尔兹曼定律，计算出导体的绝对温度，最后对绝对温度再进行修正，得到准确的导体绝对温度。本发明用于在带电运行情况下，实时监测GIS内部导体温升，避免事故的发生。
[0008]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0009]本发明提供一种用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，包括以下步骤:
[0010]步骤1:确定GIS罐体内部导体的发射率； [0011]步骤2:监测所述导体的辐射功率，并计算导体的绝对温度；
[0012]步骤3:修正导体的绝对温度。
[0013]所述步骤I包括以下步骤:
[0014]步骤1-1:将接触式感温传感器的发射率线调整为I ;
[0015]步骤1-2:将所述导体保持为恒温状态，并将所述接触式感温传感器贴在所述导体上；
[0016]步骤1-3:采用所述接触式感温传感器测出导体的温度标准值T温度标准值；
[0017]步骤1-4:采用红外测温仪测出导体当前的温度实测值T温度实测值；
[0018]步骤1-5:计算所述导体的发射率，发射率用ε表示，有:
[0019]
【权利要求】
1.一种用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1:确定Gis罐体内部导体的发射率； 步骤2:监测所述导体的辐射功率，并计算导体的绝对温度； 步骤3:修正导体的绝对温度。
2.根据权利要求1所述的用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，其特征在于:所述步骤I包括以下步骤: 步骤1-1:将接触式感温传感器的发射率线调整为I ; 步骤1-2:将所述导体保持为恒温状态，并将所述接触式感温传感器贴在所述导体上； 步骤1-3:采用所述接触式感温传感器测出导体的温度标准值； 步骤1-4:采用红外测温仪测出导体当前的温度实测值Tss_lHt ； 步骤1-5:计算所述导体的发射率，发射率用ε表示，有:
3.根据权利要求2所述的用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，其特征在于:所述步骤2中，采样红外传感器监测所述导体的辐射功率，具体包括以下步骤: 步骤2-1:给GIS罐体安装红外玻璃； 步骤2-2:所述导体发射的红外线穿过所述红外玻璃进入所述红外传感器； 步骤2-3:所述红外传感器监测所述导体的辐射功率； 步骤2-4:计算导体的绝对温度。
4.根据权利要求3所述的用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，其特征在于:所述红外玻璃采用硫系红外玻璃。
5.根据权利要求3所述的用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，其特征在于:所述步骤2-3中，所述红外传感器将红外线转换为电信号，所述电信号经过放大器和信号处理电路,并经过AD转换为所述导体的辐射功率。
6.根据权利要求5所述的用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，其特征在于:所述红外传感器距离导体的距离大于GIS罐体内壁距离导体的距离。
7.根据权利要求3所述的用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，其特征在于:所述步骤2-4中，所述红外传感器中的微处理芯片依据斯蒂芬-波尔兹曼定律计算导体的绝对温度，有: E= ε σ T4 (2) 其中，T为导体的绝对温度，E为导体的辐射功率，σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数。
8.根据权利要求7所述的用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，其特征在于:所述步骤3中，通过参数拟合的方法对计算出导体的绝对温度T进行修正，以得出最终的导体温度监测值。
9.根据权利要求6所述的用于在线监测GIS罐体内部导体温升的方法，其特征在于:所述GIS罐体采用的材料是OCr 13Α1，其用碳含量为0.075%、硅含量为0.94%、锰含量为.0.97%、磷含量为0.035%、硫含量为0.025%、铬含量为14.0%、余量为铁的合金制备，所述的.百分数为重量百分数。
【文档编号】G01J5/10GK103604507SQ201310606697
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】冯英, 李炜, 和彦淼, 王承玉, 何洁, 张猛, 申春红, 王园园, 高山, 杨景刚, 王国良, 卢军, 陈敏 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 西安西电开关电气有限公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 国网湖北省电力公司电力科学研究院