一種基于壓力和溫度的SF₆氣體在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估方法，包括下步驟：步驟一：壓力、溫度信號(hào)采集；步驟二：將壓力及溫度信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換采集后傳送到PC機(jī)；步驟三：PC機(jī)根據(jù)溫度信號(hào)，將實(shí)際壓力補(bǔ)償修正來(lái)表征內(nèi)部氣體密度；步驟四：將補(bǔ)償所得的壓力與初始值進(jìn)行比較來(lái)判斷GIS氣室內(nèi)部狀態(tài)；步驟五：根據(jù)SF6氣體年泄漏率計(jì)算某天SF6氣體的正常壓力范圍；步驟六：將補(bǔ)償所得的壓力與正常壓力范圍進(jìn)行比較；步驟七：GIS氣室內(nèi)SF6氣體壓力異常，系統(tǒng)發(fā)出提示告警。本發(fā)明的有益效果是：可以根據(jù)測(cè)量的壓力數(shù)值，對(duì)SF6氣體壓力狀態(tài)有一個(gè)定量的判斷，對(duì)于GIS內(nèi)部局部發(fā)熱現(xiàn)象，也有一個(gè)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)效果。而且該在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與GIS設(shè)備沒(méi)有電氣聯(lián)系，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，成本較低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于GIS狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]GIS(氣體絕緣金屬封閉組合電器)設(shè)備誕生于20世紀(jì)60年代中期，它將斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、快速(接地)開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線(xiàn)(三相或單相)、連接管和過(guò)渡元件等全部組合在一個(gè)全封閉的金屬外殼內(nèi)。由于其優(yōu)越的性能、安全可靠、維護(hù)方便和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。GIS設(shè)備從起初的幾千伏等級(jí)已發(fā)展至220kV、500kV、750kV、100kV等級(jí)。目前，在我國(guó)的超高壓、特高壓工程項(xiàng)目中，GIS已作為輸變電設(shè)備的主流產(chǎn)品。
[0003]GIS設(shè)備內(nèi)部充有一定壓力的SF6氣體，SF6氣體本身具有優(yōu)越的滅弧性能和絕緣性能，而絕緣和滅弧性能的高低取決于SF6氣體密度大小。如果SF6氣體發(fā)生泄漏，就會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的電氣性能下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生閃絡(luò)和擊穿，因此，如何更好的監(jiān)視SF6氣體密度是GIS設(shè)備能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。現(xiàn)有監(jiān)視GIS設(shè)備中SF6氣體密度普遍采用的方式是在GIS本體上安裝密度繼電器，再依靠密度繼電器上的壓力節(jié)點(diǎn)向遠(yuǎn)方發(fā)出SF6壓力低報(bào)警、壓力閉鎖信號(hào)。
[0004]而隨著數(shù)字化、智能變電站的發(fā)展，越來(lái)越多的GIS變電站在監(jiān)視SF6氣體壓力時(shí)采用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。特別在特高壓變電站，由于100kV電壓等級(jí)設(shè)備造價(jià)高、重要性高，且GIS氣室數(shù)量多，100kV GIS設(shè)備的SF6氣體密度監(jiān)視均采用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。SF6在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣體的泄漏及發(fā)展趨勢(shì)，以防止GIS出現(xiàn)嚴(yán)重泄漏危及主設(shè)備安全，造成主設(shè)備損壞而影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于特高壓變電站的100kV等級(jí)的GIS設(shè)備，氣室數(shù)量眾多，如果每天觀(guān)察壓力數(shù)值以及曲線(xiàn)的趨勢(shì)，工作量比較大，而且對(duì)于變化趨勢(shì)，沒(méi)有一個(gè)定量的判斷。對(duì)于GIS內(nèi)部局部發(fā)熱，由于溫度傳感器是布放在GIS外殼處的，無(wú)法測(cè)至IjGIS內(nèi)部溫度，即使每天進(jìn)行紅外測(cè)溫，也無(wú)法分辨出GIS內(nèi)部的局部發(fā)熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估方法，該方法能夠進(jìn)行靈敏的實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)故障，具有很強(qiáng)的抗干擾能力并且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估方法，包括以下步驟:
步驟一:采集GIS氣室內(nèi)的實(shí)際壓力，以及GIS外殼處的實(shí)際溫度；
步驟二:將采集的壓力及溫度信號(hào)分別經(jīng)轉(zhuǎn)換、采集后，傳送到PC機(jī)；
步驟三:PC機(jī)根據(jù)接收的溫度信號(hào)，將實(shí)際壓力補(bǔ)償修正到20°C時(shí)的壓力來(lái)表征內(nèi)部氣體密度； 步驟四:將步驟三中補(bǔ)償所得的20°C時(shí)的壓力與初始GIS設(shè)備充氣時(shí)的值進(jìn)行比較來(lái)判斷GIS氣室內(nèi)部狀態(tài);若正常，執(zhí)行步驟一;若漏氣，執(zhí)行步驟五;若內(nèi)部發(fā)熱，執(zhí)行步驟七；
步驟五:根據(jù)GIS設(shè)備要求的SF6氣體年泄漏率計(jì)算某天SF6氣體的正常壓力范圍；步驟六:將補(bǔ)償所得的20°C時(shí)的壓力與步驟五計(jì)算出的正常壓力范圍進(jìn)行比較，若補(bǔ)償所得的20°C時(shí)的壓力在正常壓力范圍，執(zhí)行步驟一，否則執(zhí)行步驟七；
步驟七:GIS氣室內(nèi)SF6氣體壓力異常，系統(tǒng)發(fā)出提示告警。
[0007]優(yōu)選的，在步驟一和步驟二之間還增加采樣時(shí)間判斷步驟，如果達(dá)到采樣時(shí)間則執(zhí)行步驟二，否則執(zhí)行步驟一。
[0008]優(yōu)選的，所述步驟一中的SF6氣體壓力通過(guò)壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量，SF6氣體溫度通過(guò)溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量，采用屏蔽線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)傳輸，壓力傳感器、溫度傳感器布置在GIS外殼的同一高度位置。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟五中，先根據(jù)SF6氣體年泄漏率來(lái)計(jì)算出日均泄漏率，再根據(jù)日均泄漏率計(jì)算出某天SF6氣體的正常壓力范圍。
[0010]優(yōu)選的，步驟二中，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器對(duì)壓力和溫度信號(hào)進(jìn)行處理。
[0011 ]本發(fā)明具有的有益效果:可以根據(jù)測(cè)量的壓力數(shù)值，對(duì)SF6氣體壓力狀態(tài)有一個(gè)定量的判斷，對(duì)于GIS內(nèi)部局部發(fā)熱現(xiàn)象，也有一個(gè)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)效果。而且該在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與GIS設(shè)備沒(méi)有電氣聯(lián)系，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，成本較低。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014]如圖1所示，一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估方法，包括以下步驟: 步驟一:通過(guò)布置在GIS外殼的同一高度位置的壓力傳感器和溫度傳感器分別測(cè)量GIS
氣室內(nèi)的實(shí)際壓力和GIS外殼處的實(shí)際溫度。
[0015]步驟二:判斷是否到達(dá)采樣時(shí)間，若未到達(dá)采樣時(shí)間，則重復(fù)步驟一，否則執(zhí)行步驟三。
[0016]步驟三:測(cè)量的壓力、溫度信號(hào)分別經(jīng)數(shù)據(jù)采集儀轉(zhuǎn)換、采集后，傳送到PC機(jī)。
[0017]步驟四:PC機(jī)根據(jù)接收的溫度信號(hào)，將實(shí)際壓力補(bǔ)償修正到20°C時(shí)的壓力來(lái)表征內(nèi)部氣體密度。
[0018]由于GIS金屬外殼會(huì)隨著溫度變化而發(fā)生微小的熱脹冷縮現(xiàn)象，傳感器也存在微小的測(cè)量誤差，因此，一天內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)不可能是一個(gè)固定值，必定有一個(gè)最大值和最小值。對(duì)于SF6氣體壓力補(bǔ)償修正方法是從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，測(cè)量出不同密度值下氣壓和溫度關(guān)系，利用PC機(jī)的存儲(chǔ)及運(yùn)算能力，完成將測(cè)量值(壓力值)補(bǔ)償?shù)?0°C時(shí)的壓力值。
[0019]假設(shè)GIS設(shè)備某一氣室第一天20°C時(shí)的SF6氣體最大壓力和最小壓力分別為Pomax和Pomin(單位為Mpa，以下同)，第t天20 0C時(shí)壓力為Pt。
[0020]步驟五:將步驟四中補(bǔ)償所得的200C時(shí)的壓力與初始GIS設(shè)備充氣時(shí)的值進(jìn)行比較判斷GIS氣室內(nèi)部狀態(tài)(正常、漏氣或發(fā)熱):當(dāng)Pomax彡P(guān)t彡P(guān)omin時(shí)，說(shuō)明SF6氣體壓力正常，執(zhí)行步驟一；當(dāng)Pt<P0min時(shí)，說(shuō)明SF6氣體可能存在微小泄漏，執(zhí)行步驟七；當(dāng)Pt>P0maX時(shí)，說(shuō)明GIS氣室內(nèi)部發(fā)熱，執(zhí)行步驟八。
[0021]步驟六:根據(jù)GIS設(shè)備要求的SF6氣體年泄漏率計(jì)算某天SF6氣體的正常壓力范圍，根據(jù)廠(chǎng)家或國(guó)標(biāo)要求的氣體年泄漏率，假設(shè)要求SF6氣體年泄漏率不大于0.5%/年，設(shè)每天的泄漏率為X，根據(jù)公式(l-x)365=l-0.5%，計(jì)算出X的值為。根據(jù)每天的泄漏率為X計(jì)算出第t天的最大壓力和最小壓力分別為Ptmax和Ptmin:
Ptmax- ( I—X ) POmax( I )；
Ptmin=(1-X)tPOmin(2) ο
[0022]步驟七:判斷補(bǔ)償所得的20°C時(shí)的壓力Pt是否在步驟六計(jì)算出的正常壓力范圍，若在正常壓力范圍，執(zhí)行步驟一，否則執(zhí)行步驟八。
[0023]步驟八:GIS氣室內(nèi)SF6氣體壓力異常，需進(jìn)行持續(xù)關(guān)注，系統(tǒng)發(fā)出提示告警，并結(jié)合其他方式進(jìn)行檢查。
[0024]上述過(guò)程中，信號(hào)傳輸通過(guò)屏蔽線(xiàn)完成，增加了抗干擾能力，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確。
[0025]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:采集GIS氣室內(nèi)的實(shí)際壓力，以及GIS外殼處的實(shí)際溫度； 步驟二:將采集的壓力及溫度信號(hào)分別經(jīng)轉(zhuǎn)換、采集后，傳送到PC機(jī)； 步驟三:PC機(jī)根據(jù)接收的溫度信號(hào)，將實(shí)際壓力補(bǔ)償修正到20°C時(shí)的壓力來(lái)表征內(nèi)部氣體密度； 步驟四:將步驟三中補(bǔ)償所得的20°C時(shí)的壓力與初始GIS設(shè)備充氣時(shí)的值進(jìn)行比較來(lái)判斷GIS氣室內(nèi)部狀態(tài);若正常，執(zhí)行步驟一;若漏氣，執(zhí)行步驟五;若內(nèi)部發(fā)熱，執(zhí)行步驟七； 步驟五:根據(jù)GIS設(shè)備要求的SF6氣體年泄漏率計(jì)算某天SF6氣體的正常壓力范圍；步驟六:將補(bǔ)償所得的20°C時(shí)的壓力與步驟五計(jì)算出的正常壓力范圍進(jìn)行比較，若補(bǔ)償所得的20°C時(shí)的壓力在正常壓力范圍，執(zhí)行步驟一，否則執(zhí)行步驟七； 步驟七:GIS氣室內(nèi)SF6氣體壓力異常，系統(tǒng)發(fā)出提示告警。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在步驟一和步驟二之間還增加采樣時(shí)間判斷步驟，如果達(dá)到采樣時(shí)間則執(zhí)行步驟二，否則執(zhí)行步驟一。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟一中的SF6氣體壓力通過(guò)壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量，SF6氣體溫度通過(guò)溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量，采用屏蔽線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)傳輸，壓力傳感器、溫度傳感器布置在GIS外殼的同一高度位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟五中，先根據(jù)SF6氣體年泄漏率來(lái)計(jì)算出日均泄漏率，再根據(jù)日均泄漏率計(jì)算出某天SF6氣體的正常壓力范圍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力和溫度的SF6氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，步驟二中，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器對(duì)壓力和溫度信號(hào)進(jìn)行處理。
【文檔編號(hào)】H02B13/065GK105932590SQ201610400042
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】趙宏飛, 張郭晶, 黃厚明, 陳曉貴, 江渭濤, 蔣政, 王鵬飛, 王翔宇, 王懷兵
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司, 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司