CN105203885A - 一种基于环网柜母线温度无源无线测量的载流量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明方法的主要功能是根据无源无线测温装置采集到的温度信息数据，结合环境因素，进行环网柜母线载流量计算与分析，辅助监控人员进行载流量监控，达到快速发现超标点排除故障隐患的作用。本发明要解决的技术问题是克服环网柜母线温度数据自动获取不可靠的缺陷，结合环境因素分析出环网柜母线载流量是否在允许范围内。从而提出一种基于环网柜母线温度无源无线测量的载流量分析方法，避免了常规有源测温装置在停电后无法工作而且无法及时更换的技术难点。方法通过摩尔根公式计算出当前母线载流量，比对母线型号判定是否越限。通过对母线载流量的计算分析，可以在最短的时间内找到载流量超标点，以便及时处理来降低安全隐患避免更大的经济损失。

Description

一种基于环网柜母线温度无源无线测量的载流量分析方法

技术领域

本发明涉及一种基于环网柜母线温度无源无线测量的载流量分析方法，属于电力行业配电网故障诊断技术领域。

背景技术

母线的实时温度根据安装方式、负载电流以及母线环境的热特性信息的不同而变化，利用这些特性计算出母线的载流量，判断母线中是否出现紧急负荷，实时监控电网系统是否处于高负荷运行状态能够帮助操作人员更有效的发现这类紧急状况，减少开关的误动作，保证供电系统的健康运行。

针对母线载流量分析方法，采用模块化设计将系统的设计任务分为两个功能模块，数据采集模块和载流量计算分析模块。为保证数据的可靠性，确保采集数据可以不间断发送，采用无源无线测温装置进行温度数据的采集和上报工作，辅以环境信息计算出目前当前时刻的载流量，分析比较当前载流量是否在可接受范围内。

发明内容

本发明方法的主要功能是根据无源无线测温装置采集到的温度信息数据，考虑当前环境因素，进行当前时刻载流量计算与分析，辅助监控人员进行问题预判，达到快速发现高负荷点排除故障隐患的作用。

本发明要解决的技术问题是克服母线温度数据获取方式不可靠的缺陷，根据环境因素分析计算出当前母线载流量是否在规定范围内，提供了一种基于环网柜母线温度无源无线测量的载流量分析方法，避免了常规有源测温装置在停电后无法及时更换的技术难点，提高了分析数据源的可靠性，同时结合现场环境参数，通过反推导体稳定升温公式计算出当前母线载流量，比对母线型号进行是否越限判定。通过对母线载流量的计算分析，可以在最短的时间内找到载流量超标点，以供监控人员及时处理降低安全隐患避免更大的经济损失。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

1.采集母线温度数据

采用基于声表面波(SAW)的无源无线测温装置，无需电池驱动，减少了电池更换带来的维护成本，同时不会对生态环境造成影响，也不受开关柜结构和空间影响，测温网关通过以太网、GPRS或者RS485按照指定的标准规约传入监控中心。

获取环境参数

计算前获取当前时刻母线的工作环境参数，包括环境温度，日照强度。

母线载流量计算

l母线的温升过程

母线的温度由最初温度开始上升，经过一段时间后达到稳定温度。母线的升温过程，可按热量平衡关系来描述。

母线散到周围介质的热量，为对流换热量Q_I与辐射换热量Q_f之和（一般导热量很小可以忽略），这是一种复合换热。工程上为了便于分析与计算，常把辐射换热量表示成与对流换热量相似的计算形式，故用一个总换热系数α_w来包括对流换热与辐射换热的作用，即

在导体升温的过程中，导体产生的热量（Q_R），一部分用于本身温度升高所需的热量（Q_c），一部分散失到周围介质中（Q_I+Q_f）。由此可写出热量平衡方程式如下

(W/m)

在时间dt内，由上式可得：

(J/m)

式中：

I－流过导体的电流(A)；

R－导体的电阻(Ω)；

m－导体的质量(kg)；

c－导体的比热容〔J/(kg·℃)〕；

α_w－导体的总换热系数〔w／(m²·℃)〕；

F－导体的换热面积(m2/m)；

θ_w－导体的温度(℃)；

θ₀－周围空气的温度(℃)。

导体通过正常工作电流时，其温度变化范围不大，因此，电阻R、比热容C及换热系数α均可视为常数。经整理后，即得

对上式进行积分，当时间由0到t时，温度从开始温度θ_i上升至相应温度θ，故

解之得：

设开始温升为τ_k＝θ_k－θ₀，对应于时间t的温升为

τ＝θ－θ₀，可求得τ

经过很长时间后t→∞，导体的温升亦趋于稳定值τ_s，故稳定温升为

令式中T_r－导体的发热时间常数。

得出升温过程的表达式为

此式说明，升温过程是按指数曲线变化，如图1所示。大约经过t＝(3～4)T_r时间，τ便趋近稳定温升τ_w。

l母线的载流量

上面已推导出，母线长期通过电流I时，稳定温升为τ_w＝I²R/αF。由此可知：导体的稳定温升，与电流的平方、导体材料的电阻成正比，而与总散热系数和散热面积成反比。

根据稳定温升的公式，可计算出母线的载流量。因：

I²R＝α_Wτ_WF＝Q_l+Q_f故母线的载流量为：

$I=\sqrt{\frac{{\mathrm{\α}}_{w}F({\mathrm{\θ}}_w-{\mathrm{\θ}}_0)}{R}}=\sqrt{\frac{Q_I+Q_f}{R}}---\left(A\right)$

上式并未考虑日照的影响。对于屋外导体，计及日照作用时导体的载流量为:

$I=\sqrt{\frac{Q_I+Q_f-Q_t}{R}}---\left(A\right)$

附图说明

图1为本发明导线随时间的升温过程图。

图2为本发明母线载流量分析流程图。

具体实施方式

具体实施方法分以下步骤进行：

步骤一：安装无源无线测温装置

确认设备已停电，安装传感器、采集器。连接网关设定自动向主站上传温度信息。

步骤二：通过气象局数据校准获得母线工作环境温度和日照强度

通过气象局获得当前区域温度和日照强度，通过实测校准环网柜工作温度和日照强度。

步骤三：计算母线载流量

根据上传的基本数据进行母线载流量计算

步骤四：分析载流量是否越限

根据母线型号确定载流量上限值，根据计算得出的载流量做横向比对，越限时向系统发出报警。

经过以上四步，最终生成一套合理的母线载流量分析方法，方便快捷的指导完成对母线载流量的统计和监控。

Claims (4)

1.基于环网柜母线温度无源无线测量的载流量分析方法，其特征在于，实时采集环网柜母线温度，根据工作环境相关参数进行当前载流量计算分析。

2.根据权利要求1中所述的基于环网柜母线温度无源无线测量的载流量分析方法，其特征在于，实时采集环网柜母线温度采用无源无线测温装置，实时接收采集到的温度信息，经过数据预处理之后作为分析源数据。

3.根据权利要求2中所述的基于环网柜母线温度无源无线测量的载流量分析方法，其特征在于，工作环境为实时获取当前环境信息，包括环境温度，风速，日照强度，吸热系数和辅热系数。

4.根据权利要求3中所述的基于环网柜母线温度无源无线测量的载流量分析方法，其特征在于，以接收的源数据和获取到的环境参数作为数据基础，通过简化的摩尔根公式计算当前母线的载流量。