一种监测电气设备是否电接触过热的装置及其方法制造方法及图纸

本公开揭示了一种监测电气设备是否电接触过热的装置，包括：集气单元、气体检测单元、数据处理单元、数据存储单元和显示及预警单元。本公开还揭示了一种用于监测电气设备是否电接触过热的方法。本公开能够基于对电力复合脂热分解特征气体的分析为电气设备电接触过热的评估和预警提供依据，具有不受空间位置限制、无需大量布点、准确度高、结构简单、便于操作等特点。

A Device and Method for Monitoring Electrical Contact Overheating of Electrical Equipment

The present disclosure discloses a device for monitoring electric contact overheating of electrical equipment, including a gas collecting unit, a gas detecting unit, a data processing unit, a data storage unit and a display and warning unit. The present disclosure also discloses a method for monitoring electric contact overheating of electrical equipment. The present disclosure can provide a basis for the evaluation and early warning of electric contact overheating of electrical equipment based on the analysis of thermal decomposition characteristic gases of electric compound grease, and has the advantages of no limitation of space location, no need of large number of points, high accuracy, simple structure and easy operation.

【技术实现步骤摘要】
一种监测电气设备是否电接触过热的装置及其方法
本公开属于电力设备
，具体涉及一种监测电气设备电接触过热的装置及其方法。
技术介绍
目前，我国电力系统不断地向高电压、远距离、大容量、智能化方向发展，然而，不断提高的电压等级以及输电容量引发了电力系统中电气设备电接触过热的问题。常见的电气设备电接触包括母排连接处、高压隔离开关、馈电线、电车受电弓、电刷、过桥引线接头等。电气设备电接触是微观上的导体间的点接触，其实际有效的接触面积远远小于表面名义面积，致使电气设备电接触接触电阻较大，并且在通电工作时电接触产生的热量又同时导致接触电阻增大，最终导致电气设备因电接触过热、打火而引起火灾等严重事故。电接触过热一般会伴有持续的局部异常高温，并发生在电气设备电连接处，具有隐蔽性高和早期温升缓慢的特点。电气设备电接触往往涂敷电力复合脂，以减小接触电阻、提高通流能力。在过热的局部高温作用下，电力复合脂中的基础油或添加剂会因热应力发生一定程度的分解并逸出，产生诸如乙醛、甲醇和丙醛等特征气体。这些特征气体与故障点处的过热程度存在密切联系。因此，可以通过检测电力复合脂在不同过热温度下的分解气体组分，寻找出能够有效表征过热温度的特征分解气体参量，为电力设备电接触过热评估和预警提供依据，避免电力系统发生停电、火灾甚至爆炸等严重问题。目前电气设备电接触过热的监测主要通过测温来实现，包括热电偶测温法、测温片测温法、红外测温法、光纤测温法以及无线测温法。这些方法在一定程度上实现了对电气设备电接触温度的监测，但同时也存在着不足。热电偶测温法无法直接指示温度的数值，也无法记录历史数据；测温片测温需要人工定时查看，且只能在故障后才起作用，无法实现对故障的预警；红外测温法要求被测物体与测量仪器间不能被遮挡，而为了保证安全，电气设备诸如开关柜等在运行过程中柜门是不能开启的，因此红外测温无法反映运行过程中电气设备电接触的真实温度；光纤测温法利用光纤将温度传感器测得的温度上传到相应的设备，使得原本空气绝缘部分的爬电距离因光纤的直接连接大大缩短，降低了高压电力设备的绝缘等级；无线测温法利用温度传感器和无线电射频技术解决了光纤测温法的绝缘问题，但其传感器的供电问题一直没有得到很好的解决。
技术实现思路
针对以上不足，本公开的目的在于提供一种用于监测电气设备电接触过热的装置及监测方法，能够基于对电力复合脂热分解特征气体的分析为电气设备电接触过热的评估和预警提供依据，具有不受空间位置限制、无需大量布点、准确度高、结构简单、便于操作等特点。为实现以上目的，下面对本公开的技术方案进行详细描述。一种用于监测电气设备是否电接触过热的装置，包括：集气单元，用于收集电气设备所在空间内的气体；气体检测单元，包括针对不同特征气体的气体传感器阵列，用于对所收集到的气体进行不同特征气体的检测；数据存储单元，用于存储电气设备正常运行时各个气体传感器的响应阈值、电气设备的导体材料的最大承受能量阈值、电气设备的电接触部位的承受能量值及电气设备的电接触温度值；数据处理单元包括预处理单元和对比单元，其中：所述预处理单元用于对经所述气体检测单元的检测结果进行预处理，并根据预处理结果确定各个气体传感器的响应值、电气设备的电接触温度值；所述对比单元用于根据各个气体传感器的响应值计算电气设备的电接触部位承受的能量累加值，并将各个气体传感器的响应值和所述电气设备电接触部位承受的能量累加值分别与所述数据存储单元中已存储的各个气体传感器的响应阈值和所述电气设备的导体材料的最大承受能量阈值进行对比以及输出对比结果；显示及预警单元，用于根据所述对比结果显示所检测到的特征气体的名称、可能的过热温度以及发出必要的预警信息。较佳的，所述集气单元包括电磁阀和真空泵。较佳的，所述数据处理单元包括模数转换器和微处理器。较佳的，所述显示及预警单元包括带有蜂鸣器的显示器。较佳的，所述装置还包括气体通道，用于传输收集到的气体。较佳的，所述气体通道的制备材料包括如下任一：聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯和硅胶。本公开还提供一种监测电气设备是否电接触过热的方法，包括如下步骤：S100：通过集气单元收集电气设备周围空间的气体；S200：通过气体检测单元对所收集到的气体进行不同特征气体的检测；S300：通过数据处理单元对所述气体检测单元检测后的气体进行预处理，并根据预处理结果确定各个气体传感器的响应值、电气设备的电接触温度值和利用各个气体传感器的响应值计算电气设备的电接触部位承受的能量累加值；S400：将步骤S300中的各个气体传感器的响应值和所述电接触部位承受的能量累加值分别与数据存储单元中存储的电气设备正常运行时各个气体传感器的响应阈值和电气设备的导体材料的最大承受能量阈值进行对比；S500：基于步骤S400的对比结果，由显示及预警单元给出相应的预警信息或检修信号。较佳的，在步骤S300中，所述利用各个气体传感器的响应值计算电气设备的电接触部位承受的能量值的计算公式如下：其中，Q为导体所承受的总能量，N为各个气体传感器的响应值第一次超过阈值开始直至各个气体传感器的响应值不再上升时的连续气体检测次数，Qi为第i次检测时计算所得的能量值，K为比例系数，ti0为第i次气体检测开始时刻，ti1为第i次气体检测结束的时刻，Δni为第i次气体检测过程中各个气体传感器的响应值的增量，a为加权系数。较佳的，在所述步骤S400中，若各个气体传感器的响应值均未超过正常阈值，表明电气设备电接触未发生过热；若某个或多个气体传感器的响应值超过正常阈值，则表明电气设备电接触即将发生过热；若利用各个气体传感器的响应值计算所得能量累加值超过设定的导体材料最大承受能量阈值，则表明电气设备发生严重过热。与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：1、本公开通过对气体组分的分析，能够为实现电气设备电接触过热评估与预警提供依据，具有准确度高、结构简单、便于操作等特点，能够在萌芽期发现电气设备电接触的过热故障；2、利用电气设备电接触涂覆的电力复合脂在过热时分解气体组分来对过热部位的温度(能量)进行表征，同时引入能量累计算法，实现不同程度过热的智能化预警。附图说明图1是本公开示出的一种用于监测电气设备是否电接触过热的装置的结构示意图；图2是本公开示出的一种用于监测电气设备是否电接触过热的方法流程图；图3是本公开的电力复合脂过热状态下挥发气体组分色谱图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本公开的技术方案进行详细说明。如图1所示，一种监测电气设备是否电接触过热的装置，包括集气单元1，用于收集电气设备所在空间内的气体；气体检测单元2，包括针对不同特征气体的气体传感器阵列，用于对所收集到的气体进行不同特征气体的检测；数据存储单元3，用于存储电气设备正常运行时各个气体传感器的响应阈值、电气设备的导体材料的最大承受能量阈值、电气设备的电接触部位的承受能量值及电气设备的电接触温度值；数据处理单元4，包括预处理单元和对比单元，其中：所述预处理单元用于对经所述气体检测单元的检测结果进行预处理，并根据预处理结果确定各个气体传感器的响应值、电气设备的电接触温度值；所述对比单元用于根据各个气体传感器的响应值计算电气设备的电接触部位承受的能量累加值，并将各个气体传感器的响应值和所述电气设备电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测电气设备是否电接触过热的装置，包括：集气单元，用于收集电气设备所在空间内的气体；气体检测单元，包括针对不同特征气体的气体传感器阵列，用于对所收集到的气体进行不同特征气体的检测；数据存储单元，用于存储电气设备正常运行时各个气体传感器的响应阈值、电气设备的导体材料的最大承受能量阈值、电气设备的电接触部位的承受能量值及电气设备的电接触温度值；数据处理单元，包括预处理单元和对比单元，其中：所述预处理单元用于对经所述气体检测单元的检测结果进行预处理，并根据预处理结果确定各个气体传感器的响应值、电气设备的电接触温度值；所述对比单元用于根据各个气体传感器的响应值计算电气设备的电接触部位承受的能量累加值，并将各个气体传感器的响应值和所述电气设备电接触部位承受的能量累加值分别与所述数据存储单元中已存储的各个气体传感器的响应阈值和所述电气设备的导体材料的最大承受能量阈值进行对比以及输出对比结果；显示及预警单元，用于根据所述对比结果显示所检测到的特征气体的名称、可能的过热温度以及发出必要的预警信息。

【技术特征摘要】
1.一种监测电气设备是否电接触过热的装置，包括：集气单元，用于收集电气设备所在空间内的气体；气体检测单元，包括针对不同特征气体的气体传感器阵列，用于对所收集到的气体进行不同特征气体的检测；数据存储单元，用于存储电气设备正常运行时各个气体传感器的响应阈值、电气设备的导体材料的最大承受能量阈值、电气设备的电接触部位的承受能量值及电气设备的电接触温度值；数据处理单元，包括预处理单元和对比单元，其中：所述预处理单元用于对经所述气体检测单元的检测结果进行预处理，并根据预处理结果确定各个气体传感器的响应值、电气设备的电接触温度值；所述对比单元用于根据各个气体传感器的响应值计算电气设备的电接触部位承受的能量累加值，并将各个气体传感器的响应值和所述电气设备电接触部位承受的能量累加值分别与所述数据存储单元中已存储的各个气体传感器的响应阈值和所述电气设备的导体材料的最大承受能量阈值进行对比以及输出对比结果；显示及预警单元，用于根据所述对比结果显示所检测到的特征气体的名称、可能的过热温度以及发出必要的预警信息。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，优选的，所述集气单元包括电磁阀和真空泵。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元包括模数转换器和微处理器。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示及预警单元包括带有蜂鸣器的显示器。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括气体通道，用于传输收集到的气体。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气体通道的制备材料包括如下任一：聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯和硅胶。7.一种根据权利要求1所述的装置监测电气设备是否电接触过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨爱军，刘洋，荣命哲，刘雄，王小华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61