一种六氟化硫泄漏风险定量预警方法与流程

本发明属于气体绝缘设备故障检测，具体涉及一种六氟化硫气体泄漏风险定量预警方法。

背景技术：

1、六氟化硫气体具有良好的电气绝缘性能和良好的灭弧性能，被广泛应用于变压器、断路器、互感器、电容器等超高压电气设备中。六氟化硫气体压力直接关系设备绝缘强度，因此，六氟化硫气体泄漏问题将严重威胁电网安全。六氟化硫气体泄漏风险预警对于气体绝缘设备安全稳定运行意义重大，而泄漏风险定量预警方法有助于运维单位预留充足的故障消除准备时间，提高六氟化硫气体绝缘设备的稳定性、可靠性。

2、目前，气体绝缘设备内六氟化硫气体压力主要通过机械式六氟化硫密度继电器进行监测，该方法压力精确度低，仅能监测当前设备内气体压力，无法判断气体泄漏问题，更不能检测气体泄漏速率及风险预警。

3、另外，中国发明专利说明书cn 114659724 a中公开了一种检测六氟化硫气体泄漏故障的方法。本方法通过监测气体绝缘设备内压力和温度，利用理想气体状态方程pv＝nrt公式，将六氟化硫气体视为理想气体，通过p/t值每小时变化情况，定性判断六氟化硫气体泄漏故障。该发明方法在计算过程中均采用理想气体状态方程进行计算，六氟化硫是典型的非理想气体，通过理想气体状态方程计算结果偏差过大，而且该方案对气体绝缘设备泄漏故障仅能定性判断，无法实现气体泄漏量定量计算和泄漏风险定量预警。气体绝缘设备需要严格控制内部气体压力保证设备整体绝缘强度，因此，气体绝缘设备均设置了气体压力最低值，当压力降至最低值，设备会自动作为故障进行闭锁，影响设备正常运行。通常情况下，气体泄漏速率较慢，不易察觉，运维人员识别出泄漏风险难度较大。风险定量预警是指基于当前气体泄漏速率的精准计算，准确掌握气体泄漏至设备报警时所需时间，从而有利于运维人员提前发现隐患并根据预警时间合理开展隐患排除工作。

4、发明的内容

5、本发明为解决背景技术中存在的不足，提供一种六氟化硫气体泄漏风险定量预警方法，其能够通过监测气体绝缘设备压力和温度，利用贝蒂-布里奇曼(beattie-bridgman)经验公式计算气体绝缘设备内气体质量通过实时监测气体绝缘设备内压力、温度变化，计算出气体泄漏速度，以设备报警压力值为基准，预测出设备内气体泄漏到报警压力所需时间，实现六氟化硫气体泄漏风险的定量预警。

6、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

7、一种六氟化硫泄漏风险定量预警方法，包括如下步骤：

8、步骤1、测量和计算电气设备内部气体质量；

9、步骤2、通过监测电气设备气体压力和温度，并结合所得电气设备内部气体质量，计算出气体泄漏率；

10、步骤3、基于气体泄漏率计算出电气设备泄漏至报警压力需要的时间，完成六氟化硫气体泄漏风险定量预警。

11、进一步的，所述预警方法采用plc控制器、定容储气罐、压力传感器、温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀进行，连接定容储气罐与气体绝缘设备的气体管路上有第一电磁阀、第二电磁阀、压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器连接在两个第一电磁阀、第二电磁阀之间的气体管路上，plc控制器通过控制线路分别与压力传感器、温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀连接，并能够接受压力传感器和温度传感器监测数据。

12、进一步的，所述步骤1测量和计算电气设备内部气体质量，具体包括：

13、步骤1.1、所述plc控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀的启闭，将电气设备中的六氟化硫气体导入定容储气罐，通过压力传感器、温度传感器所测压力和温度，结合已知定容储气罐有效容积计算出充气或放气前后定容储气罐的气体密度和气体质量、电气设备充气或放气前后内部气体密度；

14、步骤1.2、所述plc控制器结合电气设备内部六氟化硫气体变化量等于定容储气罐气体变化量的关系计算出电气设备的气室有效容积和电气设备内部气体质量。

15、进一步的，所述步骤1.1具体包括：

16、利用气体管路将定容储气罐与气体绝缘设备连接；

17、关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，此时定容储气罐压力为p10，温度为t10，定容储气罐有效容积已知为v1；

18、关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀，此时测得电气设备压力和温度分别为p20和t20；

19、打开第一电磁阀和第二电磁阀，气体进入定容储气罐，电气设备或者定容储气罐压力变化至设定值时关闭第一电磁阀，此时测得定容罐压力和温度分别为p11和t11；

20、关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀，此时测得电气设备压力和温度分别为p21和t21；

21、根据定容储气罐压力为p10，温度为t10，结合贝蒂-布里奇曼经验公式计算定容罐充气或放气前气体密度ρ10；

22、由于定容储气罐有效容积v1已知，从而得出定容储气罐充气前六氟化硫气体质量m10:

23、m10＝ρ10v1

24、同样的，根据测得的p11和t11、p20和t20、p21和t21，结合贝蒂-布里奇曼经验公式分别计算出充气或放气后定容储气罐气体密度为ρ11，电气设备充气或放气前气体密度为ρ20、电气设备充气或放气后气体密度为ρ21，得出定容储气罐充气或放气后六氟化硫气体质量m11：

25、m11＝ρ11v1。

26、进一步的，所述步骤1.2具体包括：

27、由于电气设备气室中六氟化硫气体转移到定容储气罐中，电气设备六氟化硫气体质量变化量等于定容储气罐气体质量变化量：

28、△m＝m20-m21＝m11-m10

29、其中m20为电气设备充气或放气前气室气体质量、m21为电气设备充气或放气后气室气体质量；

30、由于定容储气罐有效容积v1已知，计算出△m：

31、△m＝m20-m21＝ρ20v2-ρ21v2

32、其中，v2是电气设备气室有效容积，单位m3；

33、根据定容储气罐气体质量变化量△m，计算出电气设备气室有效容积：

34、v2＝△m/(ρ20-ρ21)。

35、根据电气设备气室有效容积和电气设备充气或放气前气体密度计算充气或放气前电气设备内部气体质量：

36、m20＝ρ20v2

37、根据电气设备气室有效容积和电气设备充气或放气后气体密度计算充气或放气后电气设备内部气体质量：

38、m21＝ρ21v2。

39、进一步的，所述步骤2具体包括：

40、在n个工作日之后，关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀，通过压力传感器和温度传感器获得电气设备内气体压力p22和t22，结合,贝蒂-布里奇曼经验公式计算出电气设备内气体密度为ρ22，电气设备内部有效容积为v2，计算得到电气设备内部气体质量m22:

41、m22＝ρ22v2

42、电气设备六氟化硫泄漏速率φ：

43、

44、进一步的，所述步骤3基于气体泄漏率计算出电气设备泄漏至报警压力需要的时间，完成六氟化硫气体泄漏风险定量预警，具体包括：

45、步骤3.1、所述plc控制器结合设备设定报警压力值及当前温度值计算报警时电气设备内部气体质量；

46、步骤3.2、所述plc控制器通过当前设备内部气体质量与报警时电气设备内部气体质量之间的变化量及计算得到的电气设备泄漏速率计算得到电气设备泄漏至报警压力所需时间。

47、进一步的，所述步骤3.1具体包括：

48、电气设备报警压力通常根据实际需要自行设定，为已知量p报警，为实现定量预警，设定报警时温度保持不变为t22，结合贝蒂-布里奇曼经验公式计算得到报警时电气设备气体密度为ρ报警，则报警时电气设备内部气体质量m报警：

49、m报警＝ρ报警v2。

50、进一步的，所述步骤3.2具体包括：

51、六氟化硫泄漏至报警所需时间d：

52、

53、即按照泄漏速度设备将在d个工作日之后报警。

54、本发明与机械式六氟化硫密度继电器压力监测方法相比，通过增设plc控制器、定容储气罐、温度传感器、压力传感器第一电磁阀、第二电磁阀等器件，实现了气体绝缘设备气体泄漏速度计算和泄漏风险定量预警。与其他检测六氟化硫气体泄漏故障的方法相比，选用计算精准的贝蒂-布里奇曼(beattie-bridgman)经验公式，利用plc控制器自动数据采集和计算，实现六氟化硫气体泄漏风险定量预测，实现气体泄漏速率精准计算及泄漏风险定量预警，为设备检修提供充足的准备时间，具有原理科学、操作方便、测试数据精确度高的优点。

技术实现思路