基于光纖光柵的GIS觸頭溫度多點(diǎn)分布式測(cè)量系統(tǒng)研制.pdf

1、GIS設(shè)備（氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備）以其小型化、可靠性高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。但是其密封嚴(yán)、體積小、電流大等結(jié)構(gòu)與工況特點(diǎn)，導(dǎo)致當(dāng)GIS設(shè)備觸頭接觸不良時(shí)容易引發(fā)觸頭過(guò)熱現(xiàn)象，從而造成短路等重大事故。與測(cè)量回路電阻和局放在線監(jiān)測(cè)等觸頭狀態(tài)輔助監(jiān)測(cè)方法、紅外輻射技術(shù)、紅外熱診斷技術(shù)等GIS測(cè)溫方法相比，光纖光柵測(cè)溫技術(shù)具有體積小、精度高、可定點(diǎn)測(cè)量、不受電磁干擾、不對(duì)GIS電磁場(chǎng)產(chǎn)生影響、不威脅GIS運(yùn)行安全性等優(yōu)點(diǎn)，是近年來(lái)G

2、IS觸頭溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)研究熱點(diǎn)。
　　GIS溫度分布規(guī)律不明確是光纖光柵測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用于GIS觸頭溫度監(jiān)測(cè)的主要技術(shù)瓶頸。針對(duì)這一難題本文在電磁場(chǎng)-流體場(chǎng)-溫度場(chǎng)理論的基礎(chǔ)上，建立了GIS多物理場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型，并分別對(duì)GIS隔離開(kāi)關(guān)和母線簡(jiǎn)化后進(jìn)行仿真計(jì)算，揭示了GIS電磁場(chǎng)及溫度場(chǎng)的基本分布情況，為光纖光柵溫度傳感器的安裝位置提供參考。以GIS母線為原型，在多物理場(chǎng)耦合的基礎(chǔ)上施加多重邊界條件，分析了內(nèi)部負(fù)荷電流和外部氣候因素對(duì)GI

3、S溫度場(chǎng)的影響，結(jié)果表明:導(dǎo)體和外殼溫度增長(zhǎng)率隨著負(fù)荷增大;環(huán)境溫度的改變導(dǎo)致GIS溫度近似線性變化;太陽(yáng)輻射顯著改變GIS溫度分布規(guī)律，隨著光照增強(qiáng)，外殼最熱點(diǎn)逐漸向太陽(yáng)直射方向偏移;風(fēng)速對(duì)內(nèi)部導(dǎo)體溫度的影響受SF6導(dǎo)熱能力限制，當(dāng)外殼溫度降到接近環(huán)境溫度時(shí)，導(dǎo)體溫度不在隨著風(fēng)速增加而減小。
　　為了測(cè)試光纖光柵溫度傳感器的測(cè)量特性和驗(yàn)證GIS仿真計(jì)算結(jié)果的正確性，本文搭建了GIS測(cè)溫實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，遴選了適用于GIS測(cè)溫的光纖光柵溫

4、度傳感器和解調(diào)儀，制定了光纖光柵溫度傳感器標(biāo)定方案和GIS測(cè)溫實(shí)驗(yàn)方案。多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明光纖光柵溫度傳感器靈敏度和準(zhǔn)確度較高，滿足GIS測(cè)溫要求，GIS測(cè)溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果整體趨勢(shì)一致，相對(duì)誤差較小，仿真模型和結(jié)果正確可靠。
　　以外殼溫度反推觸頭溫度的算法是光纖光柵測(cè)溫的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。本文在仿真和實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果基礎(chǔ)上，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、支持向量機(jī)算法和經(jīng)驗(yàn)公式法，三種方法的計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)值對(duì)比表明算法的有效性。最后提出了GI