基于光纖光柵的GIS觸頭溫度多點分布式測量系統研制.pdf

1、GIS設備（氣體絕緣開關設備）以其小型化、可靠性高、維護方便等優(yōu)點被廣泛應用于電力系統。但是其密封嚴、體積小、電流大等結構與工況特點，導致當GIS設備觸頭接觸不良時容易引發(fā)觸頭過熱現象，從而造成短路等重大事故。與測量回路電阻和局放在線監(jiān)測等觸頭狀態(tài)輔助監(jiān)測方法、紅外輻射技術、紅外熱診斷技術等GIS測溫方法相比，光纖光柵測溫技術具有體積小、精度高、可定點測量、不受電磁干擾、不對GIS電磁場產生影響、不威脅GIS運行安全性等優(yōu)點，是近年來G

2、IS觸頭溫度監(jiān)測技術研究熱點。
　　GIS溫度分布規(guī)律不明確是光纖光柵測溫技術應用于GIS觸頭溫度監(jiān)測的主要技術瓶頸。針對這一難題本文在電磁場-流體場-溫度場理論的基礎上，建立了GIS多物理場耦合數學模型，并分別對GIS隔離開關和母線簡化后進行仿真計算，揭示了GIS電磁場及溫度場的基本分布情況，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，在多物理場耦合的基礎上施加多重邊界條件，分析了內部負荷電流和外部氣候因素對GI

3、S溫度場的影響，結果表明:導體和外殼溫度增長率隨著負荷增大;環(huán)境溫度的改變導致GIS溫度近似線性變化;太陽輻射顯著改變GIS溫度分布規(guī)律，隨著光照增強，外殼最熱點逐漸向太陽直射方向偏移;風速對內部導體溫度的影響受SF6導熱能力限制，當外殼溫度降到接近環(huán)境溫度時，導體溫度不在隨著風速增加而減小。
　　為了測試光纖光柵溫度傳感器的測量特性和驗證GIS仿真計算結果的正確性，本文搭建了GIS測溫實驗平臺，遴選了適用于GIS測溫的光纖光柵溫

4、度傳感器和解調儀，制定了光纖光柵溫度傳感器標定方案和GIS測溫實驗方案。多組對比實驗表明光纖光柵溫度傳感器靈敏度和準確度較高，滿足GIS測溫要求，GIS測溫實驗結果與仿真結果整體趨勢一致，相對誤差較小，仿真模型和結果正確可靠。
　　以外殼溫度反推觸頭溫度的算法是光纖光柵測溫的另一個關鍵技術。本文在仿真和實驗所得結果基礎上，提出了神經網絡算法、支持向量機算法和經驗公式法，三種方法的計算結果和實測值對比表明算法的有效性。最后提出了GI