CN104052155A - 一种低压配电柜故障预警方法 - Google Patents

一种低压配电柜故障预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压配电柜故障预警方法，其利用低压配电柜中控制器的内置判断程序，逐步筛选预警信息的数据核对，提高预警信息正确率；而且对正常用电高峰所产生的超或降预设参数的预警信息进行筛选，排除设备故障可能；利用合理的判据，单和双判断的交叉使用，进一步在诊断过程中对突发事件的预警信息得到快速发送；采用逐步增加数据的方式，解决利用预设值进行对比的预警重复发送，达到故障诊断更正确，效率更高。

Description

一种低压配电柜故障预警方法
技术领域
本发明涉及低压配电柜故障预警方法。
背景技术
目前供电企业公变建设智能化配电设备投入较大，而且也实现了远程监测、遥调参数和故障预警的目的。但在实际应用中发现，智能配电设备通过GSM或GPRS发送故障预警信息时，有的利用预设临近配电设备故障点的参数(如电流、电压和温度值)与实际实采数据对比，遇超或降预设参数作为依据进行直接触发终端内置无线通讯发送信息给相关手机及远方服务器，然后在各类监控系统以预警窗口提醒。因此，同一类型的预警信息较多，而且重复，有的可能在半小时接收到同样的信息近50条，严重影响对真正潜在设备故障预警信息的处理，同时，手机短信的增多，对运维人员手机费用增加了负担，有个别运维人员有过关闭监控装置短信发送功能的行为，使应有的智能设备未能更好的发挥其效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种低压配电柜故障预警方法，提高故障诊断的准确率，避免预警信息重复发送及发送失效。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种低压配电柜故障预警方法，在低压配电柜内设有控制器，控制器与Flash存储器、GSM和GPRS通信模块通信连接，低压配电柜故障监测点设有数据采集点，控制器与数据采集点通信连接采集数据，在控制器内对应每个数据采集点的数据设置一个数据通道，控制器中的计数器记录通道编号及数据采集次数，在控制器内预先存储有预警值和告警值，其特征在于故障诊断预警程序如下：
首先，判断第1次实采数据是否大于预警值但小于告警值；如果判断为“是”，启动故障诊断预警程序，对应通道计数器开始计数1次，同时发送指令，实采速度从原10秒每个通道提升至4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断；如果判断为“否”，实采数据与预设预警值数据对比属正常范围，退出故障诊断预警程序；
其次，依次采集2次实采数据并判断每次实采数据是否大于上次实采数据；如果判断为“是”，计数器依次再累加计数1次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断；如果判断为“否”，对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序；
然后，依次采集4次实采数据并判断每次实采数据是否大于上次实采数据；其中第5、7次实采数据判断与第2、3次实采数据判断方法相同；第4、6、8次实采数据判断遵循如下步骤：
判断本次实采数据是否大于上次实采数据，并且小于告警值；如果判断为“否”，对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序；如果判断为“是”，则进入预警值比率判断，判断方法：
判断本次实采数据>预警值×1.3是否成立；如果判断为“是”，触发GSM和GPRS通讯模块发送手机短信和同步传送预警信息数据至远方服务器，并将该预警信息存入Flash存储器故障预警信息记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序；如果判断为“否”：计数器依次再累加计数1次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断；
最后，判断第9次实采数据是否大于第8次实采数据，并且小于告警值；如果判断为“是”，控制器触发GSM和GPRS通讯模块发送手机短信和同步传送预警信息数据至远方服务器，并将该预警信息存入Flash存储器故障预警信息记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序；如果判断为“否”，对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序。
进一步的，在执行故障诊断预警程序前，判断实采数据是否大于或者等于预警值，但小于告警值；如果判断为“是”，启动故障诊断预警程序，对应通道号计数器清零，开始接收第1次实采数据；如果判断为“否”，实采数据与预设预警值数据对比属正常范围。
进一步的，在执行故障诊断预警程序前，先判断第1次实采数据是否大于预警值，但小于告警值；如果判断为“是”，则判断第1次实采数据>当日最后执行预警信息数值×1.15是否成立，然后判断实采数据>预设告警值×0.7是否成立，最后判断当日在Flash存储器故障预警信息记录中无该通道编号记录，如果三个判断满足之一，判断为“是”，再启动故障诊断预警程序，否则实采数据与预设预警值数据对比属正常范围，退出故障诊断循环判据。
本发明采用上述技术方案后，带来了如下有益效果：
一是利用低压配电柜中控制器的内置判断程序，逐步筛选预警信息的数据核对，提高预警信息正确率；
二是对正常用电高峰所产生的超或降预设参数的预警信息进行筛选，排除设备故障可能；
三是利用合理的判据，单和双判断的交叉使用，进一步在诊断过程中对突发事件的预警信息得到快速发送；
四是采用逐步增加数据的方式，解决利用预设值进行对比的预警重复发送，达到故障诊断更正确，效率更高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为故障诊断预警程序流程图；
图2为故障诊断告警和隔离程序流程图；
图3为故障点自愈程序流程图。
具体实施方式
下面结合图1至图3具体说明本发明。
一种低压配电柜故障信息远程监测方法，在低压配电柜内设有控制器，控制器与Flash存储器、GSM和GPRS通信模块通信连接，低压配电柜故障监测点设有数据采集点，控制器与数据采集点通信连接采集数据，在控制器内对应每个数据采集点的数据设置一个数据通道，控制器中的计数器记录通道编号及数据采集次数，在控制器内预先存储有预警值和告警值，在低压配电柜运行过程中，故障信息远程监测依次执行如下程序：
程序一，故障诊断预警程序：
程序二，故障诊断告警和隔离程序；
程序三，故障点自愈程序。
上述三个程序依次执行，上一个程序执行完毕再执行下一个程序。其中，温度数据采集点设置在每条低压出线电缆A、B、C、N相与RTO熔断器连接处，安装温度传感器实时采集温度测量数据。当然，数据采集点采集的数据不限于上述数据，也可以是其他A、B、C相过电流、低电压、过电压等数据，另外还可以通过程序进行实测数据计算，得到百分率，然后再百分率对比进行故障诊断，例如：三相负荷不平衡按百分率对比(实测低压A、B、C相电流，通过公式：(max(Ia,Ib,Ic)-min(Ia,Ib,Ic))÷min(Ia,Ib,Ic)×100％得到百分比)，然后可根据预警值15％及告警值25％预设进行对比，另外还可以根据实采数据通过有功功率、视在功率、无功功率和功率因数等公式计算后得到上述数据，再与预设的预告值进行对比执行故障诊断程序。
如图1所示，故障诊断预警程序如下：
控制器内预先存储有预警值和告警值两组数据，当任何一个通道实采数据大于等于预警值但小于告警值时，控制器记录存储通道编号，并运行以下故障诊断判据：
判据1：实采数据大于等于预警值，但小于告警值。
判断为“是”：起动故障诊断判据循环，对应通道号计数器清零，开始接收第1次实采数据。
判断为“否”：实采数据与预设预警值数据对比属正常范围。
判据2：第1次实采数据再次大于预警值，但小于告警值。
判断为“是”：首先判断无线低压配电柜数据收集终端读取Flash存储器内当日存储在Flash存储器故障预警信息记录中该通道编号最后执行预警信息的数值超15％(即：实采数据>当日最后执行预警信息数值×1.15)，然后判断实采数据大于告警值70％(即：实采数据>预设告警值×0.7)，最后判断当日在Flash存储器故障预警信息记录中无该通道编号记录。
以上三个判断满足之一为“是”：启动故障诊断循环判断，对应通道计数器开始计数1次，同时发送指令，实采速度从原10秒每个通道提升至4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
以上三个判断满足之一为“否”：实采数据与预设预警值数据对比属正常范围，退出故障诊断循环判据。
判据3：第2次实采数据大于第1次实采数据，并且小于告警值。
判断为“是”：计数器计数2次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判据4：第3次实采数据大于第2次实采数据，并且小于告警值。
判断为“是”：计数器计数3次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判据5：第4次实采数据大于第3次实采数据，并且小于告警值。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“是”：则进入预警值比率判断，判断方法：再次提取预警值，按130％计算，即：第4次实采数据>预警值×1.3。
再次判断为“是”：触发GSM和GPRS通讯模块发送手机短信和同步传送预警信息数据至远方服务器，并将该预(告)警信息存入Flash存储器故障预警信息记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
再次判断为“否”：计数器计数4次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判据6：第5次实采数据大于第4次实采数据，并且小于告警值。
判断为“是”：计数器计数5次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判据7：第6次实采数据大于第5次实采数据，并且小于告警值。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“是”：进入预警值比率判断，判断方法：再次提取预警值，按130％计算，即：第6次实采数据>预警值×1.3。
再次判断为“是”：触发GSM和GPRS通讯模块发送手机短信和同步传送预警信息数据至远方服务器，并将该预(告)警信息存入Flash存储器故障预警信息记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
再次判断为“否”：计数器计数6次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判据8：第7次实采数据大于第6次实采数据，并且小于告警值。
判断为“是”：计数器计数7次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判据9：第8次实采数据大于第7次实采数据，并且小于告警值。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“是”：则进入预警值比率判断，判断方法：再次提取预警值，按130％计算，即：第8次实采数据>预警值×1.3。
再次判断为“是”：触发GSM和GPRS通讯模块发送手机短信和同步传送预警信息数据至远方服务器，并将该预(告)警信息存入Flash存储器故障预警信息记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
再次判断为“否”：计数器计数8次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判据10：第9次实采数据大于第8次实采数据，并且小于告警值。
判断为“是”:触发GSM和GPRS通讯模块发送手机短信和同步传送预警信息数据至远方服务器，并将该预(告)警信息存入Flash存储器故障预警信息记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“否”:对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
上述的故障诊断预警程序具有以下优点：
判据1准备计数阶段，清除计数库内的数据，防止退出故障诊断循环判据时没有清除对应通道计数数据。
判据2：首先提取当日Flash存储器故障预警信息记录中相同通道编号数据对比实采数据>当日最后执行预警信息数值×1.15是否成立进行判断，可以防止当日同通道和类型故障预警信息重复发送。而判断实采数据>预设告警值×0.7是否成立，可以解决当日已有故障预警值数据较大，防止无法正常启动故障诊断程序。最后判断当日在Flash存储器故障预警信息记录中无该通道编号记录，是解决瞬时(实采数据在10秒只出现一次)实采误差数据错误启动故障诊断程序，造成控制器运算压力。
判据5、判据7、判据9：每相隔一个判据执行预警值判断，一是为了防止实采数据过程中故障设备在短时间内突变，发生烧毁设备事故。二是减轻控制器运算负担。
判据10：实采数据与上次实采数据逐步增加，说明该温度对低压配电设备安全运行将可能发生故障，因此，确定该设备已故障，可以发送预警信息。
如图2所示，故障诊断告警和隔离程序如下；
判据21：实采数据大于等于告警值。
判断为“是”：启动故障诊断判据循环，对应通道号计数器清零，开始接收第1次实采数据。
判断为“否”：实采数据与预设告警值数据对比属正常。
判据22：第1次实采数据再次大于告警值。
判断为“是”：启动故障诊断循环判断，对应通道计数器开始计数1次，同时发送指令，实采速度从原10秒每个通道提升至4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判断为“否”：实采数据与预设告警值数据对比属正常范围，退出故障诊断循环判据。
判据23：第2次实采数据大于第1次实采数据。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“是”：判断第2次实采数据>告警值×1.2。
判断为“是”：触发GSM和GPRS通讯发送告警信息，发送对应剩余电流动作保护器分离指令,剩余电流动作保护器接到指令跳闸，该低压出线回路停止供电，同时并将告警信息追加至Flash存储器故障隔离记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“否”：计数器计数2次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判据24：第3次实采数据大于第2次实采数据。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“是”：判断第3次实采数据>告警值×1.2。
判断为“是”：触发GSM和GPRS通讯发送告警信息，发送对应剩余电流动作保护器分离指令,剩余电流动作保护器接到指令跳闸，该低压出线回路停止供电，同时并将告警信息追加至Flash存储器故障隔离记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“否”：计数器计数3次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判据25：第4次实采数据大于第3次实采数据。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“是”：判断第4次实采数据>告警值×1.2。
判断为“是”：触发GSM和GPRS通讯发送告警信息，发送对应剩余电流动作保护器分离指令,剩余电流动作保护器接到指令跳闸，该低压出线回路停止供电，同时并将告警信息追加至Flash存储器故障隔离记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“否”：计数器计数4次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判据26：第5次实采数据大于告警值。
判断为“否”：对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
判断为“是”：触发GSM和GPRS通讯发送告警信息，发送对应剩余电流动作保护器分离指令,剩余电流动作保护器接到指令跳闸，该低压出线回路停止供电，同时并将告警信息追加至Flash存储器故障隔离记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断循环判据。
上述故障诊断告警和隔离程序具有以下优点：超告警值，是烧毁配电设备故障的告警信息，可能造成重大危害，所以该判据开头部分不放入条件约束才启动循环判据的执行。因此，本判据是采用5次实采数据对比，解决在实际采集过程中对数值上下小波动时重复跳闸和合闸动作，避免客户家用电器通失电过程中的损坏，同时解决低压配电柜停送过于频繁,造成启动时产生高电流损坏配电设备。
如图3所示，故障点自愈程序如下：
判据31：提取Flash存储器当日故障隔离记录库中，对应通道编号最后一条故障隔离记录，判断该记录的自愈失败栏为空，并且同时满足恢复送电时间栏为空。
判断为“否”：该故障无法自动恢复送电。
判断为“是”：对应通道号计数器清0，实采速度维持10秒每个通道，并转入判据32进入循环执行。
判据32：实采数据<预警值×0.5。
判断为“是”：无线低压配电柜数据收集终端发送闭合剩余电流动作保护器指令，剩余电流动作保护器合闸，恢复对应编号的低压回路供电。并将送电成功信息存入Flash存储器当日故障隔离记录库中，对应通道编号最后一条故障隔离记录，并在恢复送电时间栏填入恢复送电时间，同时计数器清零。
判断为“否”：对应通道号计数器计数1次，实采速度维持10秒每个通道，并转入下一次实采数据判断。
判据33：第1次实采数据<预警值×0.5。
判断为“是”：无线低压配电柜数据收集终端发送闭合剩余电流动作保护器指令，剩余电流动作保护器合闸，恢复对应编号的低压回路供电。并将送电成功信息存入Flash存储器当日故障隔离记录库中，对应通道编号最后一条故障隔离记录，在恢复送电时间栏填入恢复送电时间，同时计数清零。
判断为“否”：进入判据34
判据34：第1次实采数据<告警值×0.7。
判断为“是”：无线低压配电柜数据收集终端发送闭合剩余电流动作保护器指令，剩余电流动作保护器合闸，恢复对应编号的低压回路供电。并将送电成功信息存入Flash存储器当日故障隔离记录库中，对应通道编号最后一条故障隔离记录，在恢复送电时间栏填入试送电时间，并进入判据35。
判断为“否”：计数器计数2次，实采速度维持10秒每个通道，并转入判据32循环执行，当计数器计数15次，自动终止循环判据，触发GSM和GPRS通讯发送“××村××公变×××故障点自愈失败，尽快现场处理”告警信息，同时将告警信息存入Flash存储器当日故障隔离记录库中，对应通道编号最后一条故障隔离记录，并在自愈失败栏填入终止执行时间，计数器清零。
判据35：第2次实采数据>告警值。
判断为“是”：触发GSM和GPRS通讯发送试送失败告警信息，并立即发送对应剩余电流动作保护器立即分离指令,并将试送失败告警信息存入Flash存储器故障隔离记录库中对应故障隔离记录，并在自愈失败栏填入试送失败时间,计数器清零，自动终止循环判据，触发GSM和GPRS通讯发送“××村××公变×××故障点自愈失败，尽快现场处理”告警信息。
判断为“否”：计数器计数3次，实采速度维持10秒每个通道，并转入判据32循环执行，当计数器计数15次，自动终止循环判据执行，触发GSM和GPRS通讯发送“××村××公变×××故障点自愈失败，尽快现场处理”告警信息，同时将告警信息存入Flash存储器当日故障隔离记录库中，对应通道编号最后一条故障隔离记录，并在自愈失败栏填入终止执行判剧时间，计数器清零。
上述故障点自愈程序的优点有如下几点(以出线电缆温度监测为例)：
1、通过提取Flash存储器中对应通道最后一条故障隔离记录的“自愈失败栏”和“恢复送电时间”判断，避免装置发送重复送电指令，同时记录对应通道号和记录编号，便于故障点自愈程序针对已采取故障隔离措施的记录进行执行。
2、实采数据在预设预警值以上，且在告警值以下时，通过判据34实现试送电一次，帮助运维人员远程判断是否是因短时间负荷过高造成故障出现现象，该方法自愈成功可以达到40％左右。
3、通过计数方法，可以避免实采数据低于告警值时的，盲目送电和频繁动作，达到保护低压配电设备和客户家用电器的安全用电。
4、循环判据执行，避免程序容量，这对减轻控制器负担有较好的帮助，使控制器在处理实采数据能力得到大幅提高。
5、该判据在执行过程中，不管是短时间的故障现象，如电缆线铜接头或铜接头与熔断器连接部螺栓松动、电击和锈蚀引起的发热都能实现短暂恢复送电，在运维人员赶到现场处理前帮助客户解燃眉之急。

Claims (3)

1.一种低压配电柜故障预警方法，在低压配电柜内设有控制器，控制器与Flash存储器、GSM和GPRS通信模块通信连接，低压配电柜故障监测点设有数据采集点，控制器与数据采集点通信连接采集数据，在控制器内对应每个数据采集点的数据设置一个数据通道，控制器中的计数器记录通道编号及数据采集次数，在控制器内预先存储有预警值和告警值，其特征在于故障诊断预警程序如下：
首先，判断第1次实采数据是否大于预警值但小于告警值；如果判断为“是”，启动故障诊断预警程序，对应通道计数器开始计数1次，同时发送指令，实采速度从原10秒每个通道提升至4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断；如果判断为“否”，实采数据与预设预警值数据对比属正常范围，退出故障诊断预警程序；
其次，依次采集2次实采数据并判断每次实采数据是否大于上次实采数据；如果判断为“是”，计数器依次再累加计数1次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断；如果判断为“否”，对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序；
然后，依次采集4次实采数据并判断每次实采数据是否大于上次实采数据；其中第5、7次实采数据判断与第2、3次实采数据判断方法相同；第4、6、8次实采数据判断遵循如下步骤：
判断本次实采数据是否大于上次实采数据，并且小于告警值；如果判断为“否”，对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序；如果判断为“是”，则进入预警值比率判断，判断方法：
判断本次实采数据>预警值×1.3是否成立；如果判断为“是”，触发GSM和GPRS通讯模块发送手机短信和同步传送预警信息数据至远方服务器，并将该预警信息存入Flash存储器故障预警信息记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序；如果判断为“否”：计数器依次再累加计数1次，实采速度维持4秒每个通道，并转入下一次实采数据判断；
最后，判断第9次实采数据是否大于第8次实采数据，并且小于告警值；如果判断为“是”，控制器触发GSM和GPRS通讯模块发送手机短信和同步传送预警信息数据至远方服务器，并将该预警信息存入Flash存储器故障预警信息记录库中，同时对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序；如果判断为“否”，对应通道号计数器清零，实采速度恢复10秒每个通道，退出故障诊断预警程序。
2.根据权利要求1所述的一种低压配电柜故障预警方法，其特征在于：在执行故障诊断预警程序前，判断实采数据是否大于或者等于预警值，但小于告警值；如果判断为“是”，启动故障诊断预警程序，对应通道号计数器清零，开始接收第1次实采数据；如果判断为“否”，实采数据与预设预警值数据对比属正常范围。
3.根据权利要求2所述的一种低压配电柜故障预警方法，其特征在于：在执行故障诊断预警程序前，先判断第1次实采数据是否大于预警值，但小于告警值；如果判断为“是”，则判断第1次实采数据>当日最后执行预警信息数值×1.15是否成立，然后判断实采数据>预设告警值×0.7是否成立，最后判断当日在Flash存储器故障预警信息记录中无该通道编号记录，如果三个判断满足之一判断为“是”，再启动故障诊断预警程序，否则实采数据与预设预警值数据对比属正常范围，退出故障诊断循环判据。
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