专利名称：Gis母线接头过热性故障模拟方法
技术领域：
本发明涉及电气设备故障模拟方法，特别涉及一种GIS母线接头过热性故障模拟方法。
背景技术：
随着GIS(GAS Insulated Switchgear,气体绝缘开关设备)大量的投入使用，因接触不良导致GIS母线接头过热而引发的事故时有发生，并已成为GIS事故的典型故障之一。因此，开展GIS母线接头温度监测与巡检对于电力系统的安全与稳定运行具有重要意义。通过模拟GIS母线接头过热性故障，能够调查和分析GIS母线接头的过热性故障机理和寿命特征，进而为GIS母线接头温度的检测和巡检提供重要的理论和实施依据。然而，如果利用原型GIS母线接头来进行故障模拟，不仅试验成本高，而且存在设备制造周期长以 及实验过程可靠性差等不足，不能很好地对GIS母线接头过热性故障进行模拟，难以为GIS母线接头温度的监测与巡检提供依据。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种GIS母线接头过热性故障模拟方法，其可以等效地研究GIS母线接头的过热性故障机理和可靠性特征，有利于GIS母线接头温度监测和巡检的开展。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案一种GIS母线接头过热性故障模拟方法，包括步骤 根据GIS母线接头发热的物理过程建立温升数学模型；根据所述温升数学模型分别对GIS母线接头过热现象的各物理过程进行相似性分析，根据相似性分析结果确定各物理过程的相似性准则，并根据该相似性准则、GIS母线接头过热的各物理过程之间的多场耦合关系，确定耦合场精确相似关系；在所述耦合场精确相似关系及基础上，对上述温升数学模型进行简化，确定耦合场近似相似关系；确定GIS母线接头过热性故障的模拟试验方案，根据所述耦合场近似相似关系以及实际运行中GIS母线接头接触信息，确定各接触条件下的GIS母线接头物理相似模型，根据所述模拟试验方案开展基于该GIS母线接头物理相似模型的过热性故障模拟试验，获得模拟试验数据。根据上述本发明方案，是利用GIS母线接头相似模型模拟GIS母线接头过热性故障，间接地研究过热性故障机理和可靠性特征，克服了原型模拟试验成本高、设备制造周期长以及实验过程可靠性差的不足，有利于GIS母线接头温度监测和巡检的开展。
图I是本发明的GIS母线接头过热性故障模拟方法实施例的流程示意图。
具体实施例方式以下结合其中的较佳实施方式对本发明方案进行详细说明。图I中示出了本发明的GIS母线接头过热性故障模拟方法实施例的流程示意图。如图I所示，本实施例中的GIS母线接头过热性故障模拟方法包括步骤步骤SlOl :根据GIS母线接头发热的物理过程建立温升数学模型；步骤S102 :根据上述温升数学模型分别对GIS母线接头过热现象的各物理过程进行相似性分析，根据相似性分析结果确定各物理过程的相似性准则，并根据该相似性准则、GIS母线接头过热的各物理过程之间的多场耦合关系，确定耦合场精确相似关系；步骤S103 :在上述耦合场精确相似关系的基础上，对上述温升数学模型进行适当的简化，确定耦合场近似相似关系； 步骤S104 :确定GIS母线接头过热性故障的模拟试验方案，根据上述耦合场近似相似关系以及实际运行中GIS母线接头接触信息，确定各接触条件下的GIS母线接头物理相似模型，根据上述模拟试验方案开展基于该GIS母线接头物理相似模型的过热性故障模拟试验，获得模拟试验数据。根据上述本发明方案，是利用GIS母线接头相似模型模拟GIS母线接头过热性故障，间接地研究过热性故障机理和可靠性特征，克服了原型模拟试验成本高、设备制造周期长以及实验过程可靠性差的不足，有利于GIS母线接头温度监测和巡检的开展。获得模拟试验数据的目的是为了便于GIS母线接头温度监测和巡检的开展，因此，在上述步骤S104之后，还可以包括步骤步骤S105 :根据上述模拟试验数据分析GIS母线接头过热性故障机理，统计GIS母线接头的寿命特征，确定GIS母线接头温度监测和巡检方案。以下结合其中的具体示例中的具体实现过程对上述方案中的各步骤进行详细阐述。在上述建立温升数学模型时，具体可以分别从电接触、涡流损耗、传热这三个角度分析GIS母线接头过热现象所包含的物理过程；并根据该些物理过程确定应力场、涡流场、流体场及温度场的相关控制方程及单值条件，所得到的相关控制方程及单值条件，即为上述建立的温升数学模型。其中，GIS母线接头过热现象所包含的物理过程，一般有接头电阻的变化、导体上的焦耳热损耗、外壳上的涡流损耗、导体和外壳的热传导、导体对SF6气体的对流传热、外壳对空气的对流传热、导体对外壳的辐射传热以及外壳对空气的辐射传热等。对这些物理过程的具体分析过程，可以采用现有技术中已有的方式进行，在此不予赘述。在根据这些物理过程确定应力场、涡流场、流体场及温度场的相关控制方程及单值条件时，所得到的相关控制方程及单值条件可以是如下所述。考虑到GIS母线接头内部清洁度较高，因而可以忽略膜电阻的影响，将所有导电斑点等价为I个，则单个接触对的静态接触电阻为尺=，#，其中，R。为接触电阻，P1, P2为接触对材料的电阻率，F为接触压力，H为接触硬度。采用Α，Φ-A法建立涡流场分析的数学模型，把三维涡流场的场域分成涡流区(外壁)和非涡流区(导体)。麦克斯韦尔方程组在涡流区和非涡流区的展开式，分别如式(I)、
(2)所示
权利要求
1.一种GIS母线接头过热性故障模拟方法，其特征在于，包括步骤 根据GIS母线接头发热的物理过程建立温升数学模型； 根据所述温升数学模型分别对GIS母线接头过热现象的各物理过程进行相似性分析，根据相似性分析结果确定各物理过程的相似性准则，并根据该相似性准则、GIS母线接头过热的各物理过程之间的多场耦合关系，确定耦合场精确相似关系； 在所述耦合场精确相似关系的基础上，对所述温升数学模型进行简化，确定耦合场近似相似关系； 确定GIS母线接头过热性故障的模拟试验方案，根据所述耦合场近似相似关系以及实际运行中GIS母线接头接触信息，确定各接触条件下的GIS母线接头物理相似模型，根据所述模拟试验方案开展基于该GIS母线接头物理相似模型的过热性故障模拟试验，获得模拟试验数据。
2.根据权利要求I所述的GIS母线接头过热性故障模拟方法，其特征在于，在获得所述模拟试验数据之后，还包括步骤 根据所述模拟试验数据分析GIS母线接头过热性故障机理，统计GIS母线接头的寿命特征，确定GIS母线接头温度监测和巡检方案。
3.根据权利要求I或2所述的GIS母线接头过热性故障模拟方法，其特征在于，所述建立温升数学模型的过程包括 分别从电接触、涡流损耗、传热的角度分析GIS母线接头过热现象所包含的物理过程； 根据所述物理过程确定应力场、涡流场、流体场及温度场的相关控制方程及单值条件。
4.根据权利要求I或2所述的GIS母线接头过热性故障模拟方法，其特征在于，在推导出耦合场精确相似关系之后，还包括步骤 通过建�：褪导扑悖橹に鲴詈铣【废嗨乒叵档恼沸�。
5.根据权利要求I或2所述的GIS母线接头过热性故障模拟方法，其特征在于，在得到所述耦合场近似相似关系后，还包括步骤 通过建�：褪导扑悖橹に鲴詈铣〗葡嗨乒叵档恼沸�。
6.根据权利要求I或2所述的GIS母线接头过热性故障模拟方法，其特征在于 通过对热平衡方程进行相似性分析推导得出所述耦合场精确相似关系； 通过对热平衡方程进行相似性分析推导得出所述耦合场近似相似关系。
7.根据权利要求I或2所述的GIS母线接头过热性故障模拟方法，其特征在于，根据所述耦合场精确相似关系对所述温升数学模型进行简化的步骤包括 在所述耦合场精确相似关系的基础上，将壳内对流传热等效为热传导，利用实验关联式代替流体控制方程。
8.根据权利要求I或2所述的GIS母线接头过热性故障模拟方法，其特征在于，设定GIS母线接头的寿命分布为威布尔分布，加速寿命模型为阿伦尼斯模型，在满足预期零失效概率的前提下，计算使近似均方误差最小的应力水平和相应的样品分配数，结合蒙特卡洛仿真分析得到所述模拟试验方案。
全文摘要
一种GIS母线接头过热性故障模拟方法，包括步骤根据GIS母线接头发热的物理过程建立温升数学模型；根据温升数学模型进行相似性分析，确定耦合场精确相似关系；对温升数学模型进行简化，确定耦合场近似相似关系；确定GIS母线接头过热性故障的模拟试验方案、各接触条件下的GIS母线接头物理相似模型，根据模拟试验方案开展基于该GIS母线接头物理相似模型的过热性故障模拟试验，获得模拟试验数据。本发明利用GIS母线接头相似模型模拟GIS母线接头过热性故障，间接地研究过热性故障机理和可靠性特征，克服了原型模拟试验成本高、设备制造周期长以及实验过程可靠性差的不足，有利于GIS母线接头温度监测和巡检的开展。
文档编号G01R31/02GK102830305SQ201210289038
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者詹清华, 苏杏志, 谢志杨, 舒乃秋, 刘根才, 金向朝, 陈道品, 李洪涛, 吴晓文, 李玲, 李红玲, 关向雨 申请人:广东电网公司佛山供电局, 武汉大学
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