基于热流测量的电容器温升测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于热流测量的电容器温升测量方法及系统，属于电气技术领域，包括：利用设置于电容器表面的热流传感器测量运行过程中电容器表面的热流；根据热流传感器的厚度、热流传感器中热阻的导热系数以及所测量的热流计算电容器的表面温升；热流传感器在电容器表面的设置位置是电容器表面，与其内部最高温度点相对应的位置，或者是电容器表面较靠近低压端的位置；热流传感器还可设置多个，利用各传感器分别测量电容器的表面温升，并将其中的最大值作为最终的测量结果。本发明专利技术相对于现有的基于温度测量的电容器温升测量方法而言，能够降低高压环境下电容器温升测量的成本。

【技术实现步骤摘要】
基于热流测量的电容器温升测量方法及系统
本专利技术属于电气
，更具体地，涉及一种基于热流测量的电容器温升测量方法及系统。
技术介绍
电容器是高压电气领域中重要的器件之一，电容器的性能好坏对系统运行的稳定性有很大的影响。热老化是电容器在运行过程中失效的主要原因之一，电容器在运行过程中的温升能够反映电容器的热老化程度，因此，对电容器在运行过程中的温升进行计算和测量，有着非常重要的实际意义。目前测量物体表面温升的方法主要包括：使用红外热像仪测量和使用热电偶测量。红外热像仪是基于红外测量的原理，即一切绝对零度(-273℃)以上的物体都会向外不断地辐射各种波长的红外线，不同温度的物体所辐射出的红外线，其电磁波波长和具有的能量也不一样；通过红外热像仪探测运行设备的红外辐射信号，获得设备的热成像特征图谱，然后将图谱通过计算机分析软件进行处理，就可以得到物体表面的温度。热电偶的工作原理是基于热电效应(塞贝克效应)，即在由两种不同的导体或半导体材料组成的回路中，其两端相互连接时，只要两节点处的温度不同，回路中将产生一个电动势，电动势的大小只与热电偶导体的材料以及两端的温差有关，温差越大，电动势越大，与热电偶导体的长度、直径等无关；根据电动势与温差之间的关系可以建立数学模型，基于测得的电动势就可以得出物体表面待测点处的温度，然后用温度记录仪记录测得的数据。以上两种在测量得到物体的温度信息后，可基于所测量的温度计算温升，实际上是基于温度的测量方法，用这两种方法测量物体表面的温度时各自都有一定的缺点。对于热电偶来说，由于热电偶是金属，当其用在高压领域时，如果碰到高压，会导致设备击穿，存在较大的安全隐患，因此，基于热电偶的测量并不适用与高压环境。对于红外热像仪来说，不存在高压击穿的安全隐患，但是其设备成本较高，一般高达几万甚至是十几万，而且设备固定也比较复杂。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于热流测量的电容器温升测量方法及系统，其目的在于，降低高压环境下电容器温升测量的成本。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于热流测量的电容器温升测量方法，包括：利用设置于电容器表面的热流传感器测量运行过程中电容器表面的热流；根据热流传感器的厚度、热流传感器中热阻的导热系数以及所测量的热流计算电容器的表面温升。本专利技术利用热流传感器测量电容器表面的热流，并基于所测得的热流计算电容器表面的温升，由于热流传感器的基体是不导电的，在高压环境中被击穿的风险大为减小，因此，可以很好的适用于高压环境中对于电容器的温升测量；热流传感器及其热流采集仪的配套设备成本仅两三千，相比与使用红外热像仪而言，有效降低了电容器的温升测量成本。总体而言，本专利技术能够有效降低高压环境下电容器的温升测量成本。本专利技术中热流传感器设置于电容器表面，配套使用现有的热流采集仪即可完成热流测量，热流传感器相对于热电偶和红外热像仪而言，尺寸小得多，热流采集仪相对于热电偶中的温度记录而言，尺寸也小得多，因此，本专利技术与现有的测量方法相比，操作较为简单。进一步地，热流传感器在电容器表面的设置位置的确定方法包括：对电容器内部的温度分布进行仿真，以获取电容器内部的最高温度点；将电容器表面与最高温度点相对应的点，确定为设置热流传感器的位置。电容器内部的最高温度点是电容器中热老化程度最高的点，但在电容器的实际运行过程中，其内部的温度无法测量；本专利技术通过仿真的方法获得电容器内部的最高温度点，并将电容器表面与最高温度点相应的点作为热流传感器的设置位置，从而测量结构能够尽可能准确地反映电容器内部最高温度点的温升。进一步地，热流传感器在电容器表面的设置位置与电容器低压端的距离，小于该设置位置与电容器高压端的距离。将热流传感器设置在电容器表面更靠近低压端的位置，能够有效防止热流传感器收到高压影响；由于对电容器内部的温度分布进行仿真的过程较为复杂，简单地将热流传感器设置在表面靠近低压端的位置，能够简化对电容器表面温升的测量过程。进一步地，热流传感器设置有多个，利用各传感器分别测量电容器的表面温升，并将其中的最大值作为最终的测量结果。电容器表面各点的温升并不相同，本专利技术通过设置多个热流传感器进行测量，能够保证测量结果的准确性。进一步地，根据热流传感器的厚度、热流传感器中热阻的导热系数以及所测量的热流计算电容器的表面温升，其计算公式为：其中，ΔT表示电容器的表面温升，q表示电容器表面的热流，d表示热流传感器的厚度，λ表示热流传感器中热阻的导热系数。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种基于热流测量的电容器温升测量系统，包括：热流传感器、热流测量模块以及温升计算模块；热流传感器设置于电容器表面；热流测量模块，用于利用热流传感器测量运行过程中电容器表面的热流；温升计算模块，用于根据热流传感器的厚度、热流传感器中热阻的导热系数，以及由热流测量模块所测量的热流计算电容器的表面温升。进一步地，热流传感器在电容器表面的设置位置的确定方法包括：对电容器内部的温度分布进行仿真，以获取电容器内部的最高温度点；将电容器表面与最高温度点相对应的点，确定为设置热流传感器的位置。进一步地，热流传感器在电容器表面的设置位置与电容器低压端的距离，小于该设置位置与电容器高压端的距离。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术所提供的基于热流测量的电容器温升测量方法及系统，利用热流传感器测量电容器表面的热流，并基于所测得的热流计算电容器表面的温升，由于热流传感器的基体是不导电的，在高压环境中被击穿的风险大为减小，因此，可以很好的适用于高压环境中对于电容器的温升测量；热流传感器及其热流采集仪的配套设备成本与红外热像仪相比，大为减少，因此，本专利技术能够有效降低电容器的温升测量成本。总体而言，本专利技术能够有效降低高压环境下电容器的温升测量成本。(2)本专利技术所提供的基于热流测量的电容器温升测量方法及系统，其中的热流传感器设置于电容器表面，配套使用现有的热流采集仪即可完成热流测量，热流传感器与热流采集仪尺寸小，且无需复杂的固定操作，因此，本专利技术在测量电容器的温升时，操作简单。(3)本专利技术所提供的基于热流测量的电容器温升测量方法及系统，通过仿真的方法获得电容器内部的最高温度点，并将电容器表面与最高温度点相应的点作为热流传感器的设置位置，从而测量结构能够尽可能准确地反映电容器内部最高温度点的温升。(4)本专利技术所提供的基于热流测量的电容器温升测量方法及系统，简单地将热流传感器设置在表面靠近低压端的位置，能够简化对电容器表面温升的测量过程。(5)本专利技术所提供的基于热流测量的电容器温升测量方法及系统，在其优选方案中，设置了多个热流传感器进行测量，保证了测量结果的准确性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于热流测量的电容器温升测量方法流程图；图2为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热流测量的电容器温升测量方法，其特征在于，包括：/n利用设置于电容器表面的热流传感器测量运行过程中所述电容器表面的热流；/n根据所述热流传感器的厚度、所述热流传感器中热阻的导热系数以及所测量的热流计算所述电容器的表面温升。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于热流测量的电容器温升测量方法，其特征在于，包括：
利用设置于电容器表面的热流传感器测量运行过程中所述电容器表面的热流；
根据所述热流传感器的厚度、所述热流传感器中热阻的导热系数以及所测量的热流计算所述电容器的表面温升。


2.如权利要求1所述的基于热流测量的电容器温升测量方法，所述热流传感器在所述电容器表面的设置位置的确定方法包括：
对所述电容器内部的温度分布进行仿真，以获取所述电容器内部的最高温度点；
将所述电容器表面与最高温度点相对应的点，确定为设置所述热流传感器的位置。


3.如权利要求1所述的基于热流测量的电容器温升测量方法，其特征在于，所述热流传感器在所述电容器表面的设置位置与所述电容器低压端的距离，小于该设置位置与所述电容器高压端的距离。


4.如权利要求2或3所述的基于热流测量的电容器温升测量方法，其特征在于，所述热流传感器设置有多个，利用各传感器分别测量所述电容器的表面温升，并将其中的最大值作为最终的测量结果。


5.如权利要求1所述的基于热流测量的电容器温升测量方法，其特征在于，根据所述热流传感器的厚度、所述热流传感器中热阻的导热系数以及所测量的热流计...

【专利技术属性】
技术研发人员：李化，方田，林福昌，刘毅，张钦，王燕，蔡炜，张海龙，管敏渊，
申请(专利权)人：华中科技大学，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42