CN104535277A - 一种sf6气体的气体压力监测方法及*** - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种SF₆高压电气设备的SF₆气体压力监测方法，用于对变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力的变化进行监测，该方法首先获取一段时间内SF₆高压电气设备的SF₆气体的多个压力值；然后对该多个压力值进行比较，若多个压力值随时间变化呈现下降趋势，则判定SF₆气体出现了某种程度的泄露，检修人员能够根据判定结果及时作出干预、进行维修或更换，从而能够避免因SF₆高压电气设备的绝缘故障导致电网出现故障。

Description

一种SF6气体的气体压力监测方法及***

技术领域

本申请涉及电力技术领域，更具体地说，涉及一种SF₆气体的气体压力监测方法及***。

背景技术

变电站是电力核心设备，其运行安全性和可靠性关系到整个电力***的安全和稳定，一旦出现电网事故或者大面积停电，将对经济建设和社会发展带来严重的影响。据国家的电网统计，1996至2000年国内电网事故总量的23.2％都是由SF₆高压电气设备发生绝缘故障引起的，而2006年由SF₆高压电气设备的绝缘故障引起的电网故障甚至达到总故障的39.5％，因此，对SF₆高压电气设备的绝缘状态进行监控就显得尤其重要。

SF₆高压电气设备内的SF₆气体的压力与其绝缘性能息息相关，当SF₆气体发生泄漏、压力降低时，其绝缘性能随之降低，当SF₆气体的压力降低到一定程度时，就会出现绝缘故障，因此有必要对SF₆高压电气设备内的SF₆气体的压力进行监测，以及时发现SF₆气体的泄漏现象。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种SF₆气体的气体压力监测方法及***，用于对变电站的SF₆高压电气设备进行监测，以及时发现SF₆气体的泄漏现象。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种SF₆气体的气体压力监测方法，用于监测变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力，包括如下步骤：

获取一段时间内所述SF₆气体的气体压力的多个压力值；

对所述多个压力值进行比较，若所述多个压力值呈现下降趋势，则判定所述SF₆高压电气设备存在SF₆气体泄露现象。

优选的，还包括：

构造SF₆气体泄露预测模型；

利用所述多个压力值计算所述SF₆气体泄露预测模型的常数；

将所述常数代入所述SF₆气体泄露预测模型获得SF₆气体泄露预测函数；

利用所述SF₆气体泄露预测函数和所述多个压力值对所述SF₆气体将来的泄露趋势作出预测。

优选的，所述SF₆气体泄露预测模型为指数函数。

优选的，所述利用所述多个压力值计算所述SF₆气体泄露预测模型的常数，包括：

将所述多个压力值构造为历史数据序列；

根据所述历史数据序列构造累加数列；

根据所述累加数列构造紧邻均值序列；

将所述紧邻均值序列构造为第一解算矩阵，将所述历史数据序列构造为第二解算矩阵；

将所述第一解算矩阵和第二解算矩阵进行求解，得到所述常数。

优选的，所述利用所述SF₆气体泄露预测函数和所述多个压力值对所述SF₆气体将来的泄露程度作出预测，包括：

将所述多个压力值代入所述SF₆气体泄露预测函数，计算得到所述气体压力的变化趋势。

一种SF₆气体的气体压力监测***，用于监测变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力，包括：

获取模块，用于获取一段时间内所述SF₆气体的气体压力的多个压力值；

判定模块，用于对所述多个压力值进行比较，若所述多个压力值呈现下降趋势，判定所述SF₆高压电气设备存在SF₆气体泄露现象。

优选的，还包括：

预测模型构造模块，用于构造SF₆气体泄露预测模型；

常数计算模块，用于利用所述多个压力值计算所述SF₆气体泄露预测模型的常数；

预测函数构造模块，用于将所述常数代入所述SF₆气体泄露预测模型获得SF₆气体泄露预测函数；

预测模块，用于利用所述SF₆气体泄露预测函数和所述多个压力值对所述SF₆气体将来的泄露趋势作出预测。

优选的，所述SF₆气体泄露预测模型为指数函数。

优选的，所述常数计算模块包括：

第一构造单元，用于将所述多个压力值构造为历史数据序列；

第二构造单元，用于根据所述历史数据序列构造累加数列；

第三构造单元，用于根据所述累加数列构造紧邻均值序列；

第四构造单元，用于将所述紧邻均值序列构造为第一解算矩阵，将所述历史数据序列构造为第二解算矩阵；

常数计算单元，用于将所述第一解算矩阵和第二解算矩阵进行求解，得到所述常数。

优选的，所述预测模块用于将所述多个压力值代入所述SF₆气体泄露预测函数，计算得到所述气体压力的变化趋势。

从上述技术方案可以看出，本申请提供了一种SF₆高压电气设备的SF₆气体压力监测方法，用于对变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力的变化进行监测，该方法首先获取一段时间内SF₆高压电气设备的SF₆气体的多个压力值；然后对该多个压力值进行比较，若多个压力值随时间变化呈现下降趋势，则判定SF₆气体出现了某种程度的泄露，检修人员能够根据判定结果及时作出干预、进行维修或更换，从而能够避免因SF₆高压电气设备的绝缘故障导致电网出现故障。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种SF₆气体的气体压力监测方法的流程图；

图2为本申请另一实施例提供的一种SF₆气体的气体压力监测方法的流程图；

图3为本申请又一实施例提供的一种SF₆气体的气体压力监测***的结构图；

图4为本申请又一实施例提供的一种SF₆气体的气体压力监测***的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种SF₆气体的气体压力监测方法的流程图。

如图1所示，本实施例提供的SF₆气体的气体压力监测方法用于监测变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力，包括如下步骤：

S101：获取SF₆气体的气体压力的多个压力值。

首先，对变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力进行监测，获取一段时间内的多个压力值，将其作为对SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力的判断依据。

S102：对是否存在SF₆气体泄露现象进行判断。

将上一步骤获取的多个压力值进行比较，即将该多个压力值按获取时间进行排序，如果多个压力值按时间顺序成下降趋势，则判定该SF₆高压电气设备存在SF₆气体泄露现象。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种SF₆高压电气设备的SF₆气体压力监测方法，用于对变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力的变化进行监测，该方法首先获取一段时间内SF₆高压电气设备的SF₆气体的多个压力值；然后对该多个压力值进行比较，若多个压力值随时间变化呈现下降趋势，则判定SF₆气体出现了某种程度的泄露，检修人员能够根据判定结果及时作出干预、进行维修或更换，从而能够避免因SF₆高压电气设备的绝缘故障导致电网出现故障。

上一实施例仅能检测出SF₆高压电气设备出现SF₆气体的泄露，当泄露不是太严重时是不影响该SF₆高压电气设备的继续使用的，如果这时进行更换只会增加电网的运行成本。如果将出现SF₆气体泄露的SF₆高压电气设备继续使用则需要对其泄露程度作出预测，即在其失去绝缘作用前将其进行更换，否则就会出现绝缘故障，为此提出下一实施例。

实施例二

图2为本申请另一实施例提供的一种SF₆气体的气体压力监测方法的流程图。

如图2所示，本实施例提供的SF₆气体的气体压力监测方法不仅用于对变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体是否出现泄露进行监测，还用于对其泄露程度进行预测，包括如下步骤：

S201：获取SF₆气体的气体压力的多个压力值。

首先，对变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力进行监测，获取一端时间内的多个压力值，将其作为对SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力的判断依据。

S202：对是否存在SF₆气体泄露现象进行判断。

将上一步骤获取的多个压力值进行比较，即将该多个压力值按获取时间进行排序，如果多个压力值按时间顺序成下降趋势，则判定该SF₆高压电气设备存在SF₆气体泄露现象。

S203：构造SF₆气体泄露预测模型。

因为发生漏气时气体的压力值是单调下降的，可以用y＝f(x)＝ce^-dx来表示。式中，y就是SF₆气体的压力值，x是时间，c、d是常数。

S204：计算SF₆气体泄露预测模型的常数。

当SF₆气体发生泄漏时，SF₆气体的压力值y是随着时间x不断下降的。所以，利用历史数据、即多个压力值通过计算即可得到常数c、d，就能确定SF₆气体随时间变化的压力值。计算过程如下：

1)将多个压力值构造为历史数据序列：X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，…x⁽⁰⁾(n))；

2)根据历史数据序列构造累加数列：X⁽¹⁾＝(x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，…x⁽¹⁾(n))；

其中：x⁽¹⁾(k)＝x⁽⁰⁾(k)+x⁽¹⁾(k-1)，x⁽¹⁾(1)＝x⁽⁰⁾(1)

3)根据累加数列构造紧邻均值数列：Z⁽¹⁾＝(Z⁽¹⁾(1)，Z⁽¹⁾(2)，…Z⁽¹⁾(n))；

其中 $Z^{\left(1\right)}\left(k\right)=\frac{x^{\left(1\right)}\left(k\right)+x^{\left(1\right)}(k-1)}{2}.$

4)构造第一解算矩阵B和第二解算矩阵Y，如下：

$B=\left(\begin{array}{cc}-z^{\left(1\right)}\left(2\right)& 1\\ -z^{\left(1\right)}\left(3\right)& 1\\ ...& ...\\ -z^{\left(1\right)}\left(n\right)& 1\end{array}\right),Y=\left(\begin{array}{c}-x^{\left(0\right)}\left(2\right)\\ -x^{\left(0\right)}\left(3\right)\\ ...\\ -x^{\left(0\right)}\left(n\right)\end{array}\right)$

5)对上述两个阵列进行计算：

计算 ${\left(B^{T}B\right)}^{-1}{B}^{T}Y=\left(\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right),$ 求出a、b的值。

则SF₆气体泄露预测模型为： ${\hat{x}}^{\left(1\right)}(k+1)=(x^{\left(0\right)}\left(1\right)-\frac{b}{a})e^{-\mathrm{ak}}+\frac{b}{a};$

求出后，累减得到预测模拟序列

${\hat{x}}^{\left(0\right)}\left(k\right)=(x^{\left(0\right)}\left(1\right)-\frac{b}{a})(e^a-e^{2a})e^{-\mathrm{ak}},{\hat{x}}^{\left(0\right)}\left(1\right)={\hat{x}}^{\left(1\right)}\left(1\right);$

于是，上式对应y＝f(x)＝ce^-dx，则d＝a；

也就求出了SF₆气体泄露预测模型的常数c和d。

S205：构造SF₆气体泄露预测函数。

将上一步骤计算得到的常数c和d代入SF₆气体泄露预测模型即可得到SF₆气体泄露预测函数。

S206：对SF₆高压电气设备的SF₆气体泄露程度进行预测。

在获得SF₆气体泄露预测函数后，即可根据多个压力值即历史数据对将来时间的SF₆气体泄露程度预测，即能够计算出SF₆气体的气体压力随时间变化的趋势，从而能使检修人员提前安排对气体压力低于预警值的对SF₆高压电气设备进行更换。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供的气体压力监测方法不仅能够检测出SF₆高压电气设备是否漏气，还能够对发生泄露的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力的变化趋势做出预测，从而能够使在其发生绝缘故障前对其进行更换。

实施例三

图3为本申请又一实施例提供的一种SF₆气体的气体压力监测***的结构图。

如图3所示，本实施例提供的SF₆气体的气体压力监测***用于监测变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力，包括获取模块10和判定模块20。

获取模块10用于获取SF₆气体的气体压力的多个压力值。

即用于对变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力进行监测，获取一段时间内的多个压力值，将其作为对SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力的判断依据。

判定模块20用于对是否存在SF₆气体泄露现象进行判断。

具体为将获取模块10获取的多个压力值进行比较，即将该多个压力值按获取时间进行排序，如果多个压力值按时间顺序成下降趋势，则判定该SF₆高压电气设备存在SF₆气体泄露现象。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种SF₆高压电气设备的SF₆气体压力监测***，用于对变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力的变化进行监测，该***包括获取模块和判定模块，获取模块用于获取一段时间内SF₆高压电气设备的SF₆气体的多个压力值；然后判定模块对该多个压力值进行比较，若多个压力值随时间变化成下降趋势，则判定SF₆气体出现了 某种程度的泄露，检修人员能够根据判定结果及时作出干预、进行维修或更换，从而能够避免因SF₆高压电气设备的绝缘故障导致电网出现故障。

上一实施例仅能检测出SF₆高压电气设备出现SF₆气体的泄露，当泄露不是太严重时是不影响该SF₆高压电气设备的继续使用的，如果这时进行更换只会增加电网的运行成本。如果将出现SF₆气体泄露的SF₆高压电气设备继续使用则需要对其泄露程度作出预测，即在其失去绝缘作用前将其进行更换，否则就会出现绝缘故障，为此提出下一实施例。

实施例四

图4为本申请又一实施例提供的一种SF₆气体的气体压力监测***的结果图。

如图4所示，本实施例提供的SF₆气体的气体压力监测***不仅用于对变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体是否出现泄露进行监测，还用于对其泄露程度进行预测，其在上一实施例的基础上增设了预测模型构造模块30、常数计算模块40、预测函数构造模块50和预测模块60。

预测函数构造模块30用于构造SF₆气体泄露预测模型。

因为发生漏气时气体的压力值是单调下降的，可以用y＝f(x)＝ce^-dx来表示。式中，y就是SF₆气体的压力值，x是时间，c、d是常数。

常数计算模块40，用于计算SF₆气体泄露预测模型的常数。

当SF₆气体发生泄漏时，SF₆气体的压力值y是随着时间x不断下降的。所以，利用历史数据、即多个压力值通过计算即可得到常数c、d，就能确定SF₆气体随时间变化的压力值。其包括有多个计算单元，分别为第一构造单元41、第二构造单元42、第三构造单元43、第四构造单元44和常数计算单元45。

第一构造单元41用于将多个压力值构造为历史数据序列：

X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，…x⁽⁰⁾(n))；

第二构造单元42用于根据历史数据序列构造累加数列：

X⁽¹⁾＝(x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，…x⁽¹⁾(n))；

其中：x⁽¹⁾(k)＝x⁽⁰⁾(k)+x⁽¹⁾(k-1)，x⁽¹⁾(1)＝x⁽⁰⁾(1)

第三构造单元43用于根据累加数列构造紧邻均值数列：

Z⁽¹⁾＝(Z⁽¹⁾(1)，Z⁽¹⁾(2)，…Z⁽¹⁾(n))；

其中 $Z^{\left(1\right)}\left(k\right)=\frac{x^{\left(1\right)}\left(k\right)+x^{\left(1\right)}(k-1)}{2}.$

第四构造单元44用于构造第一解算矩阵B和第二解算矩阵Y，如下：

$B=\left(\begin{array}{cc}-z^{\left(1\right)}\left(2\right)& 1\\ -z^{\left(1\right)}\left(3\right)& 1\\ ...& ...\\ -z^{\left(1\right)}\left(n\right)& 1\end{array}\right),Y=\left(\begin{array}{c}-x^{\left(0\right)}\left(2\right)\\ -x^{\left(0\right)}\left(3\right)\\ ...\\ -x^{\left(0\right)}\left(n\right)\end{array}\right)$

常数计算单元45用于对上述两个阵列进行计算：

计算 ${\left(B^{T}B\right)}^{-1}{B}^{T}Y=\left(\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right),$ 求出a、b的值。

则SF₆气体泄露预测模型为： ${\hat{x}}^{\left(1\right)}(k+1)=(x^{\left(0\right)}\left(1\right)-\frac{b}{a})e^{-\mathrm{ak}}+\frac{b}{a};$

求出后，累减得到预测模拟序列

${\hat{x}}^{\left(0\right)}\left(k\right)=(x^{\left(0\right)}\left(1\right)-\frac{b}{a})(e^a-e^{2a})e^{-\mathrm{ak}},{\hat{x}}^{\left(0\right)}\left(1\right)={\hat{x}}^{\left(1\right)}\left(1\right);$

于是，上式对应y＝f(x)＝ce^-dx，则d＝a；

也就求出了SF₆气体泄露预测模型的常数c和d。

预测函数构造模块50用于构造SF₆气体泄露预测函数。

将常数计算模块40计算得到的常数c和d代入SF6气体泄露预测模型即可得到SF₆气体泄露预测函数。

预测模块60用于对SF₆高压电气设备的SF₆气体泄露程度进行预测。

在获得SF₆气体泄露预测函数后，即可根据多个压力值即历史数据对将来时间的SF₆气体泄露程度预测，即能够计算出SF₆气体的气体压力随时间变化的趋势，从而能使检修人员提前安排对气体压力低于预警值的对SF₆高压电气设备进行更换。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供的气体压力监测***不仅能够检测出SF₆高压电气设备是否漏气，还能够对发生泄露的SF₆高压电气设备的 SF₆气体的气体压力的变化趋势做出预测，从而能够使在其发生绝缘故障前对其进行更换。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种SF₆气体的气体压力监测方法，用于监测变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力，其特征在于，包括如下步骤：

获取一段时间内所述SF₆气体的气体压力的多个压力值；

对所述多个压力值进行比较，若所述多个压力值呈现下降趋势，则判定所述SF₆高压电气设备存在SF₆气体泄露现象。

2.如权利要求1所述的气体压力监测方法，其特征在于，还包括：

构造SF₆气体泄露预测模型；

利用所述多个压力值计算所述SF₆气体泄露预测模型的常数；

将所述常数代入所述SF₆气体泄露预测模型获得SF₆气体泄露预测函数；

利用所述SF₆气体泄露预测函数和所述多个压力值对所述SF₆气体将来的泄露趋势作出预测。

3.如权利要求2所述的气体压力监测方法，其特征在于，所述SF₆气体泄露预测模型为指数函数。

4.如权利要求2所述的气体压力监测方法，其特征在于，所述利用所述多个压力值计算所述SF₆气体泄露预测模型的常数，包括：

将所述多个压力值构造为历史数据序列；

根据所述历史数据序列构造累加数列；

根据所述累加数列构造紧邻均值序列；

将所述紧邻均值序列构造为第一解算矩阵，将所述历史数据序列构造为第二解算矩阵；

将所述第一解算矩阵和第二解算矩阵进行求解，得到所述常数。

5.如权利要求2所述的气体压力监测方法，其特征在于，所述利用所述SF₆气体泄露预测函数和所述多个压力值对所述SF₆气体将来的泄露程度作出预测，包括：

将所述多个压力值代入所述SF₆气体泄露预测函数，计算得到所述气体压力的变化趋势。

6.一种SF₆气体的气体压力监测***，用于监测变电站的SF₆高压电气设备的SF₆气体的气体压力，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取一段时间内所述SF₆气体的气体压力的多个压力值；

判定模块，用于对所述多个压力值进行比较，若所述多个压力值呈现下降趋势，判定所述SF₆高压电气设备存在SF₆气体泄露现象。

7.如权利要求6所述的气体压力监测***，其特征在于，还包括：

预测模型构造模块，用于构造SF₆气体泄露预测模型；

常数计算模块，用于利用所述多个压力值计算所述SF₆气体泄露预测模型的常数；

预测函数构造模块，用于将所述常数代入所述SF₆气体泄露预测模型获得SF₆气体泄露预测函数；

预测模块，用于利用所述SF₆气体泄露预测函数和所述多个压力值对所述SF₆气体将来的泄露趋势作出预测。

8.如权利要求7所述的气体压力监测***，其特征在于，所述SF₆气体泄露预测模型为指数函数。

9.如权利要求7所述的气体压力监测***，其特征在于，所述常数计算模块包括：

第一构造单元，用于将所述多个压力值构造为历史数据序列；

第二构造单元，用于根据所述历史数据序列构造累加数列；

第三构造单元，用于根据所述累加数列构造紧邻均值序列；

第四构造单元，用于将所述紧邻均值序列构造为第一解算矩阵，将所述历史数据序列构造为第二解算矩阵；

常数计算单元，用于将所述第一解算矩阵和第二解算矩阵进行求解，得到所述常数。

10.如权利要求7所述的气体压力监测***，其特征在于，所述预测模块用于将所述多个压力值代入所述SF₆气体泄露预测函数，计算得到所述气体压力的变化趋势。