CN103854446A - 一种高压开关柜动态温升诊断报警方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压开关柜动态温升诊断报警方法和装置。其输入参数为：当前时刻下高压开关柜的实时电流，高压开关柜的热时间常数，测温时间间隔；其输出的结果为：当前时刻下的一级报警触发阀值，二级报警触发阀值，温升故障报警信号。本发明改变了目前固定报警触发阀值的方法，将温升故障报警触发阀值与当前时刻的实时电流和该电流的作用时间联系起来，计算出动态的温升报警触发阀值，真正做到提前报警，并且能够自主判断温升故障的严重程度，并据此触发不同级别的报警信号，指导客户采取相应的措施。

Description

一种高压开关柜动态温升诊断报警方法和装置

技术领域

本发明属于电力产品技术领域，具体涉及高压开关柜技术领域，尤其涉及高压开关柜动态温升诊断和报警技术。

背景技术

高压开关柜是电力系统中重要的电力设备。在设备长期运行过程中，开关柜中的一些危险发热点，比如母线接点、高压电缆接头、断路器触指与触头的滑动接触点等部位因老化或其它原因导致接触电阻过大从而造成发热过大，直接影响到设备的正常运行，甚至造成事故。目前，随着智能电网的发展，为了防止开关柜温升过高而造成的事故，国内当前比较普遍的做法是通过监测发热点的温升情况，当温升值超过一个设定好的固定阀值时，便会触发报警。

现有高压开关柜温升诊断报警方法的缺点在于：由于温升故障报警触发阀值是一个固定的值，没有与当前时刻下的实时电流和电流的作用时间联系起来，所以不论在多大的电流作用下，只有当开关柜的温升值超过了安全范围时才会触发报警，是一种事后报警，容易造成事故。

另外，当开关柜处在不大的电流的工况下，即使开关柜存在故障，其温升值也暂时不会超过安全范围，也就无法超过设定好的固定阀值。所以对于这样的潜伏故障，目前的做法也无法触发报警，这样开关柜的运行就存在安全隐患。

如图1所示，曲线10是开关柜某一个危险发热点的在不同电流下的温度曲线。曲线11是一个固定的报警阀值，只有危险发热点的温度达到或者超过这个阀值的时候才会触发报警。从图上看到，曲线10在1250A的时候已经达到了触发阀值，这时才会触发报警，说明该发热点确实存在温升故障，但是现有高压开关柜温升诊断报警方法并不会报警。

因此，现有的报警方法存在一定的安全隐患，并且报警信号不够精确。

发明内容

本发明针对上述现有高压开关柜温升诊断报警方法和装置的不足，一个方面提供一种高压开关柜动态温升诊断报警方法，包括以下步骤：设定开关柜的温度测量时间间隔，并按照设定的时间间隔测量开关柜危险发热点的温度；测量开关柜的实时电流；根据开关柜的热时间常数、测得的开关柜的实时电流和设定的温度测量时间间隔，计算得出当前时刻的一级报警触发阀值和二级报警触发阀值；并将测量到的开关柜危险发热点的温度分别和一级报警触发阀值、二级报警触发阀值进行比较；根据比较结果，发出一级报警或二级报警。

根据本发明的最佳实施例，所述计算当前时刻的一级报警触发阀值和二级报警触发阀值，包括以下步骤：计算开关柜在实时电流值下的稳定温升值；然后计算开关柜变化到所述稳定温升值的动态温升值，从而得出这个动态过程中的一级报警触发阀值、二级报警触发阀值。

根据本发明的最佳实施例，一级报警触发阀值由开关柜的额定电流参考温升低预警值计算到的。二级报警触发阀值由开关柜的额定电流参考温升高预警值计算到的。

根据本发明的最佳实施例，所述一级报警，指示出开关柜存在轻微的温升故障；所述二级报警指示出开关柜存在严重的温升故障，需要检修。

本发明的另外一个方面，提供一种高压开关柜动态温升诊断报警装置，包括温度测量装置，用于实时测量开关柜的温度；电流测量装置，用于实时测量开关柜的电流；输入装置，用于输入并设定开关柜的温度测量时间间隔和开关柜的热时间常数；输入装置温度测量时间间隔发送给温度测量装置，从而按照设定的时间间隔测量开关柜危险发热点温度；计算装置，用于根据开关柜的热时间常数、测得的开关柜的实时电流和设定的温度测量时间间隔，计算得出当前时刻的一级报警触发阀值和二级报警触发阀值；比较装置，用于将测量到的开关柜内的温度分别和一级报警触发阀值、二级报警触发阀值进行比较；和报警装置，用于根据比较结果，发出一级报警或二级报警。

根据本发明的最佳实施例，所述计算装置，适应于计算开关柜在实时电流值下的稳定温升值；和计算开关柜变化到所述稳定温升值的动态温升值，今儿计算得出这个动态过程中的一级报警触发阀值、二级报警触发阀值。

本发明的高压开关柜动态温升诊断报警方法和装置，改变了目前固定报警触发阀值的方法，将温升故障报警触发阀值与当前时刻的实时电流和该电流的作用时间联系起来，计算出动态的温升报警触发阀值，真正做到提前报警，并且能够自主判断温升故障的严重程度，并据此触发不同级别的报警信号。

附图说明

图1所示为现在的高压开关柜温升诊断报警方法不能准确报警的示意图；

图2所示为本发明的高压开关柜动态温升诊断报警方法流程图；

图3所示为本发明的高压开关柜动态温升诊断报警装置示意图；

图4所示为本发明的高压开关柜动态温升诊断报警具体实施例的温度曲线图。

具体实施方式

以下参考附图，给出了本发明的可选实施方式的具体描述。

图2所示为本发明的高压开关柜动态温升诊断报警方法流程图，本发明的方法具体包括以下步骤，设定开关柜的温度测量时间间隔23，并按照设定的时间间隔测量开关柜危险发热点温度；测量开关柜的实时电流21；根据开关柜的热时间常数22、测得的开关柜的实时电流21和设定的温度测量时间间隔，计算得出当前时刻的一级报警触发阀值和24二级报警触发阀值25；并将测量到的开关柜危险发热点温度27分别和一级报警触发阀值24、二级报警触发阀值25进行比较；根据比较结果，发出一级报警或二级报警26。

图3所示为本发明的高压开关柜动态温升诊断报警装置示意图；本发明的高压开关柜动态温升诊断报警装置，包括温度测量装置31，用于实时测量开关柜的温度；电流测量装置32，用于实时测量开关柜的电流；输入装置33，用于输入并设定开关柜的温度测量时间间隔和开关柜的热时间常数；输入装置温度测量时间间隔发送给温度测量装置，从而按照设定的时间间隔测量开关柜危险发热点温度；计算装置34，用于根据开关柜的热时间常数、测得的开关柜的实时电流和设定的温度测量时间间隔，计算得出当前时刻的一级报警触发阀值和二级报警触发阀值；比较装置35，用于将测量到的开关柜危险发热点温度分别和一级报警触发阀值、二级报警触发阀值进行比较；和报警装置36，用于根据比较结果，发出一级报警或二级报警。

下面详细说明一级报警触发阀值和二级报警触发阀值的计算方法。

T_stable＝(I/I_ref)^1.6*T_ref     (1)

I  实时变化的电流值

I_ref  高压开关柜的额定电流

T_ref  为额定电流下的某个危险发热点的温升值，由厂家提供，具有低值和高值，分别对应温升故障的严重程度

T_stable  实时变化电流值下的稳定温升值

${\mathrm{\θ}}_n={\mathrm{\θ}}_{n-1}+({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{stable}}-{\mathrm{\θ}}_{n-1})*(1-e^{\frac{-t}{\mathrm{\τ}}})---\left(2\right)$

θ_n  当前计算时刻的报警阀值

θ_n-1  上一个计算时刻的报警阀值

θ_stable  当前电流值下的稳定温度，即第一个公式计算出的T_stable再加上环境温度

t  测温时间间隔，由客户设定

τ  开关柜的热时间常数，由开关柜的制造厂家提供

将当前的实时变化的电流值I，高压开关柜的额定电流I_ref，和在额定电流下的稳定温升值T_ref代入公式，便可计出当前实时电流I下的稳定温升值T_stable。接着进入图2所示的公式，该公式将上一次计算结果θ_n-1，稳定的温度值(T_stable+当前的环境温度)，测温时间间隔t(由客户设定)，高压开关柜的热响应时间常数τ(由开关柜的制造厂提供)，便可计算出当前的温升故障触发报警阀值θ_n。

如图4的例子所示为本发明的高压开关柜动态温升诊断报警具体应用实例的温度曲线图。开关柜的额定电流为1250A，热时间常数为4200s(电流上升时)和9500s(电流下降时)，测温时间间隔为15s(即每隔15s测一下温度)，危险发热点是断路器触指与触头的滑动接触处，根据厂家提供的数据，1250A的开关柜的该处危险发热点的额定电流参考温升低预警值为65K，额定电流参考温升高预警值为71.5K。结合这些参数输入，应用本发明的报警方法。比如最初电流为300A，I_ref为额定电流1250A，低值T_ref和高值T_ref分别为65K和71.5K，分别将将它们代入到第一个公式，分别得到低值T_stable为和高值T_stable为6.6K和7.3K。接着进入到公式2的计算，第二个公式是一个迭代公式，将上一次计算得到的一级报警阀值和二级报警阀值θ_n-1，测温时间间隔t，热时间常数τ(由于现阶段是处在电流上升的阶段，所以取热时间常数为4200s)，以及由公式1计算得出的低值T_stable和高值T_stable，代入公式2，就可以得到当前计算时刻的一级报警阀值和二级报警阀值θ_n。当开关柜的温升值达到稳定后，再将电流提高到1100A，稳定后再提高到1250A，稳定后调低电流到1100A，然后到300A，最后关闭电流(在图中每段区域用竖线分隔)，整个计算过程以此类推，就可以得到图4中的曲线。图中的实线40代表实测的开关柜温度曲线，虚线42代表本发明计算出的一级报警触发阀值，点划线41代表本发明计算出的二级报警触发阀值，点线43代表国内目前使用的固定报警触发阀值。可以看到，在1100A的阶段，实线40已经超出了虚线42，即实测温度曲线就已经超过了一级报警触发阀值，但是没有超过点划线41代表的二级触发阀值，这时候就发出一级报警信号，告知客户该开关柜存在一个轻微的温升故障，可以留待下次计划检修的时候排查。实测的温度曲线显示，该开关柜在1250A的时候该发热点的温度为101.5度，超过安全限制100度一点，属于轻微温升超限。

所以，本发明在开关柜处于1100A的时候，也即发热点处在安全范围以下的时候就提前诊断除了温升故障，实现了提前报警。如果采用背景技术中所描述的固定阀值(图中的点线43)的做法则无法实线提前报警的功能。

本发明所述的高压开关柜动态温升诊断报警装置可以很容易的进行编程并输入到继电保护装置和其他类似的装置中。

尽管为说明目的公开了本发明的较佳实施例和附图，但是熟悉本领域技术的人员，在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，可作各种替换、变化和润饰。因此，本发明不应局限于较佳实施例和附图所公开的内容，本发明的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种高压开关柜动态温升诊断报警方法，包括以下步骤：

设定开关柜的温度测量时间间隔，并按照设定的时间间隔测量开关柜危险发热点的温度；

其特征在于，还包括以下步骤：

测量开关柜的实时电流；

根据开关柜的热时间常数、测得的开关柜的实时电流和设定的温度测量时间间隔，计算得出当前时刻的一级报警触发阀值和二级报警触发阀值；

并将测量到的开关柜危险发热点的温度分别和一级报警触发阀值、二级报警触发阀值进行比较；

根据比较结果，发出一级报警或二级报警。

2.根据权利要求1所述的高压开关柜动态温升诊断报警方法，其特征在于，所述计算当前时刻的一级报警触发阀值和二级报警触发阀值，包括以下步骤：

计算开关柜在实时电流值下的稳定温升值；

然后计算开关柜变化到所述稳定温升值的动态温升值，从而得出这个动态过程中的一级报警触发阀值、二级报警触发阀值。

3.根据权利要求1或2所述的高压开关柜动态温升诊断报警方法，其特征在于：一级报警触发阀值由开关柜的额定电流参考温升低预警值计算到的。

4.根据权利要求1或2所述的高压开关柜动态温升诊断报警方法，其特征在于：二级报警触发阀值由开关柜的额定电流参考温升高预警值计算到的。

5.根据权利要求1或2所述的高压开关柜动态温升诊断报警方法，其特征在于：所述一级报警，指示出开关柜存在轻微的温升故障；所述二级报警指示出开关柜存在严重的温升故障，需要检修。

6.一种高压开关柜动态温升诊断报警装置，包括以下部分：

温度测量装置，用于实时测量开关柜的温度；

其特征在于，还包括以下部分：

电流测量装置，用于实时测量开关柜的电流；

输入装置，用于输入并设定开关柜的温度测量时间间隔和开关柜的热时间常数；输入装置温度测量时间间隔发送给温度测量装置，从而按照设定的时间间隔测量开关柜危险发热点温度；

计算装置，用于根据开关柜的热时间常数、测得的开关柜的实时电流和设定的温度测量时间间隔，计算得出当前时刻的一级报警触发阀值和二级报警触发阀值；

比较装置，用于将测量到的开关柜内的温度分别和一级报警触发阀值、二级报警触发阀值进行比较；和

报警装置，用于根据比较结果，发出一级报警或二级报警。

7.根据权利要求5所述的高压开关柜动态温升诊断报警装置，其特征在于，所述计算装置，适应于计算开关柜在实时电流值下的稳定温升值；和计算开关柜变化到所述稳定温升值的动态温升值，今儿计算得出这个动态过程中的一级报警触发阀值、二级报警触发阀值。

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