技术摘要：
一种基于GIL热特性实现故障判定的方法，属于GIL异常诊断领域。建立有限元模型，用多物理场耦合方法，得到壳体温度值；其次，通过公式计算非故障运行时壳体的温度变化率，计算故障状态下电流变化引起的壳体温度异常变化率；在GIL壳体外表面安装红外传感器测量温度，可实  全部
背景技术：
： 随着高压交流输电建设的发展，GIL在特高压输电、核电、离岸大规模风电等工程 中有越来越重要的作用，温度变化率特性的研究对其安全稳定运行具有重要意义。GIL导体 的焦耳热损耗产生的热量使其温度升高，同时热交换使绝缘气体升温，加上GIL壳体感应电 流热损耗与涡流热损耗，引起导体、壳体和内部绝缘气体温度的升高，因此GIL设备温度是 判断GIL是否正常运行的重要技术指标，且GIL承载电流常常达到数千安培，所以对GIL温度 变化率分析从而实现GIL故障判定是十分必要的，可以大大提高GIL运行的可靠性。
技术实现要素：
针对上述技术的不足之处，提供一种在考虑有限元分析以及夺取立场耦合计算的 基础上，通过电磁计算和温度计算得到壳体温度，以计算壳体温度变化率，提出基于GIL热 特性实现故障判定的基于GIL热特性实现故障判定的方法。 为实现上述技术目的，本发明的基于GIL热特性实现故障判定的方法，其具体步骤 如下： 步骤1：建立GIL母线的有限元仿真模型，有限元仿真模型涉及焦耳热损耗，包含电 磁场、温度场、流体场的多物理场耦合模型，在GIL母线的有限元仿真模型的基础下计算出 额定工况下GIL母线的非故障状态下壳体温度值与故障状态下壳体温度值； 步骤2：分别计算出非故障状态时GIL母线有限元仿真模型温度变化率的平均值以 及范围，以及故障状态时GIL母线温度变化率的范围，这两种状态下变化率的值就作为GIL 母线运行状态判断依据，可对实时采集数据进行判断。 步骤3：通过安装在GIL母线壳体上的红外测温传感器分段采集所需要的温度数 据，将所监测的GIL母线分成不同的数据采集线段，利用红外测温传感器对每个线段的温度 进行采集并分别记录； 步骤4：将传感器采集到的GIL母线壳体温度进行计算，得到GIL母线壳体实时的温 度变化率，与仿真得到GIL母线非故障状态的壳体温度变化率和故障状态的壳体温度变化 率作对比，判别GIL母线运行是否处于正常状态，如果实时温度变化率在非故障状态温度变 化率范围内，则判定此时GIL母线正常运行；如果实时温度变化率在故障状态温度变化率范 围内，则判定此时GIL母线发生故障，如果都不在这两个温度变化率范围内，则采集下一时 刻温度在进行一次判断，若第二次仍不在两个范围内则按故障处理。 在GIL母线稳定运行时，非故障线段的负载电流不会在短时间内有较大波动，因此 GIL母线壳体温度比较稳定，温度变化率Δθ的值较小且稳定，一般取稳定运行m时刻开始的 n组数据的平均值，非故障线段壳体温度变化率计算公式如下： 4 CN 111597748 A 说　明　书 2/7 页 式中，Tk为非故障GIL母线线段的壳体温度值，单位℃；ΔTk为某时刻非故障线GIL 母线段壳体温度变化率，单位℃；t为非故障GIL母线线段壳体温度值取值所对应的仿真时 间，单位s；Δt为温度变化率取值的时间间隔，单位s 所述步骤S3中，GIL母线的故障线段分析，当GIL母线出现绝缘气体击穿时，会发生 单相接地故障，此时电流突增，导致温度变化率Δθ′突然增加，假设故障时刻为h，故障线段 壳体温度变化率计算公式如下： ΔT′＝T′k(h 1)-T′k(h) Δt＝t(h 1)-t(h) 式中，T′k为故障线段壳体温度变化值，单位℃；Δt为时间间隔，单位s。 所述步骤S4中，GIL母线包括多个不同的气室，不同气室之间各自封闭，无气体流 动，所述GIL母线在多个气室的划分下形成温度数据采集的线段，包括补偿线段、直线线段、 上升线段、转角线段、下降线段以及定向线段，GIL母线中的的每个线段均设有红外测温传 感器，以采集每一个线段的壳体外表面温度数据。 有益效果： 本发明将GIL母线合理分段，有利于数据的采集，提高故障判定范围的精准度，同 时针对温度变化提出计算温度变化率来判定GIL故障，极大的提高了GIL运行的可靠性。通 过计算和分析非故障线段温度以及故障线段温度，给出额定工况下非故障运行时壳体温度 变化率的范围以及故障运行时壳体温度变化率的范围，有助于温度监测系统对GIL运行状 态进行评估；通过使用红外测温传感器，实时监测GIL的壳体外表面温度值，计算实时壳体 温度变化率，对比数据库中的非故障运行时壳体温度变化率的范围以及故障运行时壳体温 度变化率，可以实时判断GIL是否处于故障状态。 附图说明 图1为本发明的基于GIL热特性实现故障判定流程图； 图2为本发明的单相接地故障壳体温度变化图； 图3为本发明的多物理场耦合流程图。 图4为本发明的红外测温传感器分布示意图。 图5为本发明的在线温度监测装置示意图。 5 CN 111597748 A 说　明　书 3/7 页