一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置，主要包括直流电源、固态继电器、过热性故障模拟元件、PID温度控制仪、光纤光栅温度传感器及光纤光栅解调仪。本发明专利技术可广泛用于SF

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置
本专利技术属于六氟化硫SF6气体绝缘电气设备的绝缘状态在线监测
，具体涉及一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置。
技术介绍
SF6气体绝缘电气设备，以SF6气体作为绝缘介质，具有绝缘强度高、运行稳定、占地面积小和维护工作量小等优点，在电力系统中，尤其是大中城市电网建设和改造中得到愈来愈广泛的应用，但从近年来的运行情况看，其内部不可避免的缺陷仍会引起故障并随着运行时间的增长而不断扩大，一旦故障发生，SF6气体绝缘电气设备由于其全封闭组合式结构使得故障定位和检修工作的执行非常困难，且与分离式结构设备相比，其事故的平均停电检修时间更长、停电范围更广，由此常常导致极大的经济损失。SF6气体绝缘电气设备的故障模式主要有机械故障、过热性故障和放电性故障三种类型，以后两种为主，并且机械故障常以过热性故障和放电性故障的形式表现出来。SF6气体绝缘电气设备的过热性故障通常是由于接触不良等原因而使得设备的热应力超过正常值，造成绝缘加速劣化，接触面过热性故障主要涉及SF6气体绝缘电气设备中母线及连接体之间的接触面，过热性故障的初期一般表现为持续的局部温度过高，然而GIS是全封闭结构，无法通过传感器直接测得内部发生局部过热部位的热点温度，只能通过传感器测得外壳的温度，然后经过温度反演算法反推出内部的实际温度，得到的内部热点温度可以反映出GIS局部过热故障的严重程度。现有的SF6气体绝缘电气设备过热性故障的模拟装置，如专利号为CN201110431132.6的“六氟化硫气体绝缘电气设备接触面过热性故障的模拟装置”专利，公开的系统主要包括直流电源、固态继电器、过热性故模拟元件、智能数显温度调节仪和气相色谱仪。该专利的主要缺点是：它不能精确地测量外壳多点的温度值，它采用的温度传感器抗电磁干扰能力弱。同时，目前还没有一种能够有效监测GIS局部过热性故障的在线检测技术，其主要难点在于无法实时获取GIS内部局部过热性故障时的内部和外部温度场，以至于现有反演算法不能通过GIS表面温度来准确推算故障点的真实温度。光栅光纤具有体积小、抗电磁干扰能力强、熔接损耗小、能埋入智能材料等优点，目前在通讯和传感领域得到了广泛的应用，但至今还没有被应用于SF6气体绝缘电气设备绝缘状态在线监测系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的SF6气体绝缘电气设备过热性故障的模拟装置的不足，提供一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置，能在实验室模拟SF6气体绝缘电气设备等SF6气体绝缘电气设备内不同程度的局部过热性故障，并获得反映局部过热故障下的外壳不同位置的温度值，以便于研究外壳温度反演计算出热源温度的反演算法，为进一步建立基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障在线监测系统奠定基础。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置，其特征在于：包括直流电源、固态继电器、过热性故障模拟元件、PID温度控制仪、光纤光栅温度传感器及光纤光栅解调仪，所述直流电源输入端接市交流电，输出端的正极通过导线与所述固态继电器输出端的正极连接，所述固态继电器输出端的负极通过导线与所述过热性故障模拟元件的发热体接线柱的正极连接，所述直流电源的输出端的负极通过导线与所述的过热性故障模拟元件的发热体接线柱的负极连接；所述的固态继电器的控制端通过导线与所述的PID温度控制仪的控制信号输出端连接；所述的PID温度控制仪的输入端通过导线与所述的过热性故障模拟元件的温度传感器接线柱连接，所述的PID温度控制仪的输出端通过导线与所述的固态继电器的输入端连接；光纤光栅解调仪接将光纤光栅传感器传出的电压信号解调为温度值，分别得到所述的过热性故障模拟元件的外壳在上下方不同位置的温度值，并将4个点的温度值显示在光纤光栅解调仪的显示屏上；光纤光栅传感器固定在过热性故障模拟元件上。在上述的一种GIS局部过热性故障在线监测模拟装置，所述过热性故障模拟元件包括缸体、发热体、发热体温度传感器、真空泵和真空泵球阀、SF6气瓶、进气球阀；所述的缸体的形状为底端封闭的圆柱形，在所述缸体的一侧壁的下部设置一通孔作为抽气孔，所述真空泵通过所述真空泵球阀和特氟龙导气管与抽气孔连通，在所述缸体的一侧壁的上部设置一通孔作为进气孔，所述进气球阀的一端通过特氟龙导气管与进气孔连通，所述进气球阀的另一端通过塑料导管与所述SF6气瓶连通，在所述的缸体的抽气孔和进气孔之间的侧壁上，设置一通孔作为真空压力表孔，所述真空压力表通过真空压力表球阀和特氟龙导气管与真空压力表孔连通，在所述缸体的底端的中心处设置两个圆形通孔，并分别通过环氧树脂将两个温度传感器接线柱分别固定在这两个通孔内，所述两个发热体接线柱位于所述的缸体内的一端，分别通过硬质铜线分别与所述发热体的两极连接，所述发热体通过固接在所述缸体的内壁上的绝缘支柱并定位于所述缸体的轴向中心的中部，所述的两个发热体接线柱位于所述的缸体外的一端，分别通过导线分别与所述直流电源的负极和所述的固态继电器的输出端连接。在上述的一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置，所述的发热体的形状为直径为1.5～5cm、厚度为6～16cm的圆柱体，在所述的发热体一侧表面的中部设置有发热体温度传感器，所述的发热体温度传感器的两端分别通过绝缘铜导线分别与所述两个温度传感器接线柱位于所述缸体内的一端连接，所述两个温度传感器接线柱位于所述缸体外的一端分别通过导线与所述的PID温度控制仪的输入端连接，在所述缸体的侧壁位于进气孔上方和下方分别设置一对光栅光纤温度传感器，分别位于缸体两侧，用以监测缸体不同位置的温度值。在上述的一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置，所述的缸体的材料为不锈钢，所述的缸体的形状为内径为40～50cm、厚度为0.8～1.5cm、高度为60～80cm的底端封闭的圆柱形，在所述缸体的一侧壁的下部设置一孔径为1.5～2cm的通孔作为抽气孔，在所述缸体的一侧壁的上部设置一孔径为1.5～2cm的通孔作为进气孔，在所述的缸体的抽气孔和进气孔之间的侧壁上，设置一孔径为1.5～2cm的通孔作为真空压力表孔，在所述缸体的底端的中心处设置两个孔径为0.5～0.7cm的圆形通孔。在上述的一种GIS局部过热性故障在线监测模拟装置，所述的发热体的形状为直径为1.5～5cm、厚度为6～16cm的圆柱体。在上述的一种GIS局部过热性故障在线监测模拟装置，所述发热体的材质为铝或电解铜。在上述的一种GIS局部过热性故障在线监测模拟装置，在所述缸体的上端开口处，固接一直径为50～60cm、厚度为0.8～1.5cm的不锈钢材质的法兰，所述的法兰通过O型密封圈和螺栓与直径50～60cm、厚度为1.2～1.5cm的不锈钢材质的封口连接，在所述的缸体的底端沿圆柱面的外侧均匀的固接3～4个长度为8～10cm的支撑脚。在上述的一种GIS局部过热性故障在线监测模拟装置，所述光纤光栅解调仪将光纤光栅传感器传出的电压信号解调为温度值，分别得到所述的过热性故障模拟元件的外壳在上下方不同位置的温度值，并将4个点的温度值显示在光纤光栅解调仪的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置，其特征在于：包括直流电源(1)、固态继电器(2)、过热性故障模拟元件(3)、PID温度控制仪(4)、光纤光栅温度传感器(16)及光纤光栅解调仪(5)，所述直流电源(1)输入端接市交流电，输出端的正极通过导线与所述固态继电器(2)输出端的正极连接，所述固态继电器(2)输出端的负极通过导线与所述过热性故障模拟元件(3)的发热体接线柱(12)的正极连接，所述直流电源(1)的输出端的负极通过导线与所述的过热性故障模拟元件(3)的发热体接线柱(12)的负极连接；所述的固态继电器(2)的控制端通过导线与所述的PID温度控制仪(4)的控制信号输出端连接；所述的PID温度控制仪(4)的输入端通过导线与所述的过热性故障模拟元件(3)的温度传感器接线柱(11)连接，所述的PID温度控制仪(4)的输出端通过导线与所述的固态继电器(2)的输入端连接；光纤光栅解调仪(5)接将光纤光栅传感器(16)传出的电压信号解调为温度值，分别得到所述的过热性故障模拟元件(3)的外壳在上下方不同位置的温度值，并将4个点的温度值显示在光纤光栅解调仪(5)的显示屏上；光纤光栅传感器(16)固定在过热性故障模拟元件(3)上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置，其特征在于：包括直流电源(1)、固态继电器(2)、过热性故障模拟元件(3)、PID温度控制仪(4)、光纤光栅温度传感器(16)及光纤光栅解调仪(5)，所述直流电源(1)输入端接市交流电，输出端的正极通过导线与所述固态继电器(2)输出端的正极连接，所述固态继电器(2)输出端的负极通过导线与所述过热性故障模拟元件(3)的发热体接线柱(12)的正极连接，所述直流电源(1)的输出端的负极通过导线与所述的过热性故障模拟元件(3)的发热体接线柱(12)的负极连接；所述的固态继电器(2)的控制端通过导线与所述的PID温度控制仪(4)的控制信号输出端连接；所述的PID温度控制仪(4)的输入端通过导线与所述的过热性故障模拟元件(3)的温度传感器接线柱(11)连接，所述的PID温度控制仪(4)的输出端通过导线与所述的固态继电器(2)的输入端连接；光纤光栅解调仪(5)接将光纤光栅传感器(16)传出的电压信号解调为温度值，分别得到所述的过热性故障模拟元件(3)的外壳在上下方不同位置的温度值，并将4个点的温度值显示在光纤光栅解调仪(5)的显示屏上；光纤光栅传感器(16)固定在过热性故障模拟元件(3)上。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅实时测温的GIS局部过热性故障模拟实验装置，其特征在于：所述过热性故障模拟元件(3)包括缸体(8)、发热体(9)、发热体温度传感器(10)、真空泵(14)和真空泵球阀(13)、SF6气瓶(18)、进气球阀(17)；所述的缸体(8)的形状为底端封闭的圆柱形，在所述缸体(8)的一侧壁的下部设置一通孔作为抽气孔，所述真空泵(14)通过所述真空泵球阀(13)和特氟龙导气管(19)与抽气孔连通，在所述缸体(8)的一侧壁的上部设置一通孔作为进气孔，所述进气球阀(17)的一端通过特氟龙导气管(19)与进气孔连通，所述进气球阀(17)的另一端通过塑料导管与所述SF6气瓶(18)连通，在所述的缸体(8)的抽气孔和进气孔之间的侧壁上，设置一通孔作为真空压力表孔，所述真空压力表(20)通过真空压力表球阀(21)和特氟龙导气管(19)与真空压力表孔连通，在所述缸体(8)的底端的中心处设置两个圆形通孔，并分别通过环氧树脂将两个温度传感器接线柱(11)分别固定在这两个通孔内，所述两个发热体接线柱(12)位于所述的缸体(8)内的一端，分别通过硬质铜线分别与所述发热体(9)的两极连接，所述发热体(9)通过固接在所述缸体(8)的内壁上的绝缘支柱并定位于所述缸体(8)的轴向中心的中部，所述的两个发热体接线柱(12)位于所述的缸体(8)外的一端，分别通过导线分别与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶加贵，杨景刚，曾福平，赵天成，唐炬，张晓星，丁然，陈少波，王铭民，刘媛，李洪涛，赵科，宋思齐，姚强，苗玉龙，刘通，高山，王静君，吴昊，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国网江苏省电力公司，武汉大学，国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32