[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明属于六氟化硫SF₆气体绝缘电气设备的绝缘状态在线监测技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。