一种基于压力和温度的SF₆气体在线状态评估方法

一种基于压力和温度的SF₆气体在线状态评估方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于压力和温度的SF6气体在线状态评估方法，包括下步骤：步骤一：压力、温度信号采集；步骤二：将压力及温度信号经转换采集后传送到PC机；步骤三：PC机根据温度信号，将实际压力补偿修正来表征内部气体密度；步骤四：将补偿所得的压力与初始值进行比较来判断GIS气室内部状态；步骤五：根据SF6气体年泄漏率计算某天SF6气体的正常压力范围；步骤六：将补偿所得的压力与正常压力范围进行比较；步骤七：GIS气室内SF6气体压力异常，系统发出提示告警。本发明的有益效果是：可以根据测量的压力数值，对SF6气体压力状态有一个定量的判断，对于GIS内部局部发热现象，也有一个在线监测效果。而且该在线监测系统与GIS设备没有电气联系，结构简易，成本较低。
【专利说明】
一种基于压力和温度的SF6气体在线状态评估方法
技术领域
[0001]本发明属于GIS状态监测及故障诊断技术领域，具体涉及一种基于压力和温度的SF6气体在线状态评估方法。
【背景技术】
[0002]GIS(气体绝缘金属封闭组合电器)设备诞生于20世纪60年代中期，它将断路器、隔离开关、快速(接地)开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线(三相或单相)、连接管和过渡元件等全部组合在一个全封闭的金属外壳内。由于其优越的性能、安全可靠、维护方便和使用寿命长等优势，在电力系统中得到了广泛的应用。GIS设备从起初的几千伏等级已发展至220kV、500kV、750kV、100kV等级。目前，在我国的超高压、特高压工程项目中，GIS已作为输变电设备的主流产品。
[0003]GIS设备内部充有一定压力的SF6气体，SF6气体本身具有优越的灭弧性能和绝缘性能，而绝缘和灭弧性能的高低取决于SF6气体密度大小。如果SF6气体发生泄漏，就会导致电气设备的电气性能下降，严重时还会导致电气设备发生闪络和击穿，因此，如何更好的监视SF6气体密度是GIS设备能否正常运行的关键。现有监视GIS设备中SF6气体密度普遍采用的方式是在GIS本体上安装密度继电器，再依靠密度继电器上的压力节点向远方发出SF6压力低报警、压力闭锁信号。
[0004]而随着数字化、智能变电站的发展，越来越多的GIS变电站在监视SF6气体压力时采用在线监测系统。特别在特高压变电站，由于100kV电压等级设备造价高、重要性高，且GIS气室数量多，100kV GIS设备的SF6气体密度监视均采用在线监测系统。SF6在线监测系统可以及时发现气体的泄漏及发展趋势，以防止GIS出现严重泄漏危及主设备安全，造成主设备损坏而影响电力系统的稳定运行。对于特高压变电站的100kV等级的GIS设备，气室数量众多，如果每天观察压力数值以及曲线的趋势，工作量比较大，而且对于变化趋势，没有一个定量的判断。对于GIS内部局部发热，由于温度传感器是布放在GIS外壳处的，无法测至IjGIS内部温度，即使每天进行红外测温，也无法分辨出GIS内部的局部发热。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于压力和温度的SF6气体在线状态评估方法，该方法能够进行灵敏的实时在线检测故障，具有很强的抗干扰能力并且实现简单。
[0006]为解决现有技术问题，本发明公开了一种基于压力和温度的SF6气体在线状态评估方法，包括以下步骤:
步骤一:采集GIS气室内的实际压力，以及GIS外壳处的实际温度；
步骤二:将采集的压力及温度信号分别经转换、采集后，传送到PC机；
步骤三:PC机根据接收的温度信号，将实际压力补偿修正到20°C时的压力来表征内部气体密度； 步骤四:将步骤三中补偿所得的20°C时的压力与初始GIS设备充气时的值进行比较来判断GIS气室内部状态;若正常，执行步骤一;若漏气，执行步骤五;若内部发热，执行步骤七；
步骤五:根据GIS设备要求的SF6气体年泄漏率计算某天SF6气体的正常压力范围；步骤六:将补偿所得的20°C时的压力与步骤五计算出的正常压力范围进行比较，若补偿所得的20°C时的压力在正常压力范围，执行步骤一，否则执行步骤七；
步骤七:GIS气室内SF6气体压力异常，系统发出提示告警。
[0007]优选的，在步骤一和步骤二之间还增加采样时间判断步骤，如果达到采样时间则执行步骤二，否则执行步骤一。
[0008]优选的，所述步骤一中的SF6气体压力通过压力传感器进行测量，SF6气体温度通过温度传感器进行测量，采用屏蔽线进行信号传输，压力传感器、温度传感器布置在GIS外壳的同一高度位置。
[0009]优选的，所述步骤五中，先根据SF6气体年泄漏率来计算出日均泄漏率，再根据日均泄漏率计算出某天SF6气体的正常压力范围。
[0010]优选的，步骤二中，通过数据采集器对压力和温度信号进行处理。
[0011 ]本发明具有的有益效果:可以根据测量的压力数值，对SF6气体压力状态有一个定量的判断，对于GIS内部局部发热现象，也有一个在线监测效果。而且该在线监测系统与GIS设备没有电气联系，结构简易，成本较低。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0014]如图1所示，一种基于压力和温度的SF6气体在线状态评估方法，包括以下步骤: 步骤一:通过布置在GIS外壳的同一高度位置的压力传感器和温度传感器分别测量GIS
气室内的实际压力和GIS外壳处的实际温度。
[0015]步骤二:判断是否到达采样时间，若未到达采样时间，则重复步骤一，否则执行步骤三。
[0016]步骤三:测量的压力、温度信号分别经数据采集仪转换、采集后，传送到PC机。
[0017]步骤四:PC机根据接收的温度信号，将实际压力补偿修正到20°C时的压力来表征内部气体密度。
[0018]由于GIS金属外壳会随着温度变化而发生微小的热胀冷缩现象，传感器也存在微小的测量误差，因此，一天内的测量数据不可能是一个固定值，必定有一个最大值和最小值。对于SF6气体压力补偿修正方法是从实验出发，测量出不同密度值下气压和温度关系，利用PC机的存储及运算能力，完成将测量值(压力值)补偿到20°C时的压力值。
[0019]假设GIS设备某一气室第一天20°C时的SF6气体最大压力和最小压力分别为Pomax和Pomin(单位为Mpa，以下同)，第t天20 0C时压力为Pt。
[0020]步骤五:将步骤四中补偿所得的200C时的压力与初始GIS设备充气时的值进行比较判断GIS气室内部状态(正常、漏气或发热):当Pomax彡Pt彡Pomin时，说明SF6气体压力正常，执行步骤一；当Pt<P0min时，说明SF6气体可能存在微小泄漏，执行步骤七；当Pt>P0maX时，说明GIS气室内部发热，执行步骤八。
[0021]步骤六:根据GIS设备要求的SF6气体年泄漏率计算某天SF6气体的正常压力范围，根据厂家或国标要求的气体年泄漏率，假设要求SF6气体年泄漏率不大于0.5%/年，设每天的泄漏率为X，根据公式(l-x)365=l-0.5%，计算出X的值为。根据每天的泄漏率为X计算出第t天的最大压力和最小压力分别为Ptmax和Ptmin:
Ptmax- ( I—X ) POmax( I )；
Ptmin=(1-X)tPOmin(2) ο
[0022]步骤七:判断补偿所得的20°C时的压力Pt是否在步骤六计算出的正常压力范围，若在正常压力范围，执行步骤一，否则执行步骤八。
[0023]步骤八:GIS气室内SF6气体压力异常，需进行持续关注，系统发出提示告警，并结合其他方式进行检查。
[0024]上述过程中，信号传输通过屏蔽线完成，增加了抗干扰能力，确保检测结果的准确。
[0025]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于压力和温度的SF6气体在线状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:采集GIS气室内的实际压力，以及GIS外壳处的实际温度； 步骤二:将采集的压力及温度信号分别经转换、采集后，传送到PC机； 步骤三:PC机根据接收的温度信号，将实际压力补偿修正到20°C时的压力来表征内部气体密度； 步骤四:将步骤三中补偿所得的20°C时的压力与初始GIS设备充气时的值进行比较来判断GIS气室内部状态;若正常，执行步骤一;若漏气，执行步骤五;若内部发热，执行步骤七； 步骤五:根据GIS设备要求的SF6气体年泄漏率计算某天SF6气体的正常压力范围；步骤六:将补偿所得的20°C时的压力与步骤五计算出的正常压力范围进行比较，若补偿所得的20°C时的压力在正常压力范围，执行步骤一，否则执行步骤七； 步骤七:GIS气室内SF6气体压力异常，系统发出提示告警。2.根据权利要求1所述的一种基于压力和温度的SF6气体在线监测系统，其特征在于，在步骤一和步骤二之间还增加采样时间判断步骤，如果达到采样时间则执行步骤二，否则执行步骤一。3.根据权利要求1所述的一种基于压力和温度的SF6气体在线监测系统，其特征在于，所述步骤一中的SF6气体压力通过压力传感器进行测量，SF6气体温度通过温度传感器进行测量，采用屏蔽线进行信号传输，压力传感器、温度传感器布置在GIS外壳的同一高度位置。4.根据权利要求1所述的一种基于压力和温度的SF6气体在线监测系统，其特征在于，所述步骤五中，先根据SF6气体年泄漏率来计算出日均泄漏率，再根据日均泄漏率计算出某天SF6气体的正常压力范围。5.根据权利要求1所述的一种基于压力和温度的SF6气体在线监测系统，其特征在于，步骤二中，通过数据采集器对压力和温度信号进行处理。
【文档编号】H02B13/065GK105932590SQ201610400042
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】赵宏飞, 张郭晶, 黄厚明, 陈晓贵, 江渭涛, 蒋政, 王鹏飞, 王翔宇, 王怀兵
【申请人】国网江苏省电力公司检修分公司, 国网江苏省电力公司, 国家电网公司