本发明涉及gis和gil设备检测,尤其是涉及一种基于传感技术的gis、gil触头测温方法和系统。
背景技术:
1、随着电网往高电压、大容量、集约化等方向的发展,gis(气体绝缘全封闭组合电器)/gil(气体绝缘金属封闭输电线路)的投入运行量越来越大。gis/gil设备已成为变电站内数量最多、增长最快的重要设备。gis/gil在运行过程中,由于老化、磨损等原因造成触头接触不良、接触电阻增大,从而引起触头发热。gis/gil触头发热不易发现,当温度上升到一定的极限,就会加速绝缘的老化,甚至破坏绝缘,直接影响其寿命及相关设备的安全。开展gis/gil设备的发热及检测研究,了解其发热原理,及时检测出其发热故障,并作出相应的处理措施,对电力设备及电力系统的安全至关重要。
2、gis/gil发热故障中,隔离开关触头与母线连接处是主要发热点,发热故障最多。母线过热最常见的原因是长时间通流,接头接触不良导致接触电阻变大,接触点劣化严重,造成设备局部放电、发热、烧蚀。gis/gil隔离开关的发热部位主要集中在动、静触头,气室,屏蔽罩,合闸接触器和紧固螺丝等,主要表现为烧蚀、烧融、烧毁等现象。gis/gil隔离开关的发热原因有动、静触头的分、合闸不到位,螺栓松动及存在异物、绝缘子断裂等。
3、目前对gis/gil内部热故障监测的研究,基本停留在实验室探索阶段。一些厂家和研究机构使用红外热成像检测gis/gil罐体表面温度,并建立gis温度场模型,通过罐体温度反推罐体内部温度和发热点位置。这种方法受gis/gil结构、尺寸、运行环境等影响很大,反推出的温度与实际偏差较大。另外一些厂家将光纤测温传感器安装在触头位置,并在罐体上开孔,将触头温度通过光纤传输到gis/gil罐体外。这种方式会影响罐体内电场分布,而且在罐体上开孔会对gis/gil的运行带来安全隐患。一些研究机构使用无源无线传感器监测gis/gil内部温度,这种方式在高压柜等变电设备上使用比较广泛,但缺乏针对gis/gil这种狭窄封闭、高电压、高电场运行环境的深入研究,没有形成可靠的解决方案。
4、在gis/gil内部安装传感器,必须满足gis/gil的绝缘要求,应能够耐受工频电压、雷电冲击和操作过电压的冲击,不能破坏gis/gil内部电场分布,不能产生局部放电。另外,无线信号在罐体内传播时,受盆式绝缘子、导体、开关等的影响,信号强度衰减很快,要将监测信号有效地传送到罐体外部,需要对使用的通信频段、传感器及无线接收装置进行全面优化。因此,研究gis/gil内部温度的监测具有很大的创新型,对发现gis/gil内部缺陷、进行早期预警具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种基于传感技术的gis、gil触头测温方法和系统,以解决上述背景技术中所提出的问题。
2、为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,包括:安装在gis/gil罐体中触头表面的无源无线测温传感器,以及与所述无源无线测温传感器一一信号连接的无线信号采集器;
3、所述无源无线测温传感器安装在所述触头的屏蔽罩内;
4、所述无线信号采集器包括以下的一种或多种:外置式无线信号采集器和内置式无线信号采集器;所述外置式无线信号采集器和所述内置式无线信号采集器分别根据gis/gil罐体的形状进行安装;
5、与所述外置式无线信号采集器对应的所述无源无线测温传感器采用自取能的方式获取能量,所述与所述外置式无线信号采集器对应的所述内置式无线信号采集器采用无线输能的方式获取能量;
6、所述无源无线测温传感器和所述无线信号采集器之间采用800mhz以上的特高频无线频段进行通讯。
7、进一步,当所述无线信号采集器为内置式无线信号采集器的时候,所述内置式无线信号采集器安装在所述gis/gil罐体的手孔内。
8、更进一步,所述内置式无线信号采集器的天线为特高频电线,所述特高频电线的外部有天线罩,所述内置式无线信号采集器的天线馈线接口通过安装法兰安装在所述gis/gil罐体的手孔内。
9、进一步,当所述无线信号采集器为外置式无线信号采集器的时候,所述外置式无线信号采集器安装在所述gis/gil罐体的盆式绝缘子的浇注孔上。
10、更进一步,所述外置式无线信号采集器外壳的非磁性金属外壳,所述外置式无线信号采集器通过第一抱箍安装在所述gis/gil罐体的盆式绝缘子上。
11、更进一步,所述第一抱箍的材质为不锈钢材质。
12、进一步所述无源无线测温传感器通过第二抱箍安装在所述触头上。
13、更进一步,所述第二抱箍通过固定卡扣固定在所述触头上,所述第二抱箍桑设置有一体式挂耳或者分体式挂耳。
14、进一步,所述无源无线测温传感器粘贴在所述触头上。
15、基于同一发明构思,本发明还提出了一种基于传感技术的gis、gil触头测温方法,使用上述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,包括以下步骤:
16、所述无源无线测温传感器采集触头上的温度数据,并将采集到的温度数据传递到所述无线信号采集器;
17、所述无线信号采集器将所述温度数据传递到上位机。
18、本发明与现有技术相比具有以下优点:
19、本发明提供一种基于传感技术的gis、gil触头测温方法和系统,相较于现有技术具有显著优势。该方案通过创新性设计有效解决了gis/gil应用中关键的绝缘、通信和安装难题,具体技术效果体现在以下方面:首先,系统采用专为gis/gil结构优化的采集器和传感器设计,成功实现了触头温度的在线监测功能,突破了传统检测技术的应用局限,满足规模化工程部署需求;其次,通过传感器等电位安装、采集器接地处理及部件表面优化设计,使系统能够适应110kv至1100kv全电压等级的绝缘要求,确保在高压环境下不发生局部放电;同时,优化选用800mhz以上特高频无线频段进行通信,利用高频信号的强穿透特性克服了gis/gil屏蔽罩、浇注孔等狭小缝隙对传输信号的影响,保障了数据在复杂罐体环境中的稳定传输;此外,通过微型化传感器设计及模块化安装组件开发,系统可灵活适配圆弧形、锥面形、圆柱形等多种触头结构,采用镍合金抱箍固定、环氧树脂密封等差异化安装方式,有效解决了不同厂家设备的结构适配问题。
20、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,其特征在于,包括:安装在gis/gil罐体(11)中触头(5)表面的无源无线测温传感器(9),以及与所述无源无线测温传感器(9)一一信号连接的无线信号采集器;
2.按照权利要求1所述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,其特征在于,当所述无线信号采集器为内置式无线信号采集器(8)的时候,所述内置式无线信号采集器(8)安装在所述gis/gil罐体(11)的手孔内。
3.按照权利要求2所述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,其特征在于,所述内置式无线信号采集器(8)的天线为特高频电线(13),所述特高频电线(13)的外部有天线罩(14),所述内置式无线信号采集器(8)的天线馈线接口(12)通过安装法兰(15)安装在所述gis/gil罐体(11)的手孔内。
4.按照权利要求1所述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,其特征在于,当所述无线信号采集器为外置式无线信号采集器(2)的时候,所述外置式无线信号采集器(2)安装在所述gis/gil罐体(11)的盆式绝缘子(3)的浇注孔(1)上。
5.按照权利要求4所述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,其特征在于,所述外置式无线信号采集器(2)外壳的非磁性金属外壳,所述外置式无线信号采集器(2)通过第一抱箍(10)安装在所述gis/gil罐体(11)的盆式绝缘子(3)上。
6.按照权利要求5所述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,其特征在于,所述第一抱箍(10)的材质为不锈钢材质。
7.按照权利要求1所述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,其特征在于,所述无源无线测温传感器(9)通过第二抱箍(17)安装在所述触头(5)上。
8.按照权利要求7所述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,其特征在于,所述第二抱箍(17)通过固定卡扣(18)固定在所述触头(5)上,所述第二抱箍(17)桑设置有一体式挂耳(19)或者分体式挂耳(16)。
9.按照权利要求1所述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,其特征在于,所述无源无线测温传感器(9)粘贴在所述触头(5)上。
10.一种基于传感技术的gis、gil触头测温方法,其特征在于,使用权利要求1-9任一项所述的一种基于传感技术的gis、gil触头测温系统,包括以下步骤: