CN105633910A - 一种电力高压开关柜智能非电量保护装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力高压开关柜智能非电量保护装置及控制方法，该装置包括：红外热成像摄像单元、热成像传感单元、显示单元、AD转换单元、控制单元以及跳闸回路保护单元。该方法包括：红外热成像摄像单元获取电力高压开关柜内设备的运行热成像信号，并分别经热成像传感单元传输至显示单元以及AD转换单元，控制单元根据AD转换单元转换后的信号控制跳闸回路保护单元。本发明针对电力高压开关柜内电力高压设备发生严重过热故障，或高压导线、线夹、接头严重接触不良，或设备严重受潮的情况，能够自动控制断路器跳闸回路动作，切断断路器来电电源，防止严重过热故障的进一步恶化和扩大，有力保障电力高压开关柜和电网的安全运行。

Description

一种电力高压开关柜智能非电量保护装置及控制方法

技术领域

本发明涉及电力高压开关柜内电力高压设备的保护装置，特别是一种电力高压开关柜智能非电量保护装置及控制方法。

背景技术

现有的电力高压开关柜内的电力高压设备在运行中，由于电、磁作用，会产生热量，如在负荷急剧增高、接触严重不良、设备严重受潮，或设备发生严重过热故障时，温度会迅速急剧上升，特别是发生突发性的恶性过热故障时，如不及时切断开关电源，将会导致电力高压开关柜内烧毁并危及电网安全运行的恶性事故。而现有的电力高压开关柜保护装置多为涉及电、磁电量信号发生改变来进行的，当这些电量信号变化超过设置值时，保护装置动作，保护了电力高压开关柜的安全运行，但电力高压开关柜内运行的高压设备在发生过热故障，或受潮，或设备接头、接线松动、接触不良等导致温度上升等情况发生时，由设备电、磁电量信号发生改变进行保护有时就不灵敏、不可靠了，传统方法只能采取停电，测量高压设备和接头的接触电阻来判断设备在运行时是否存在发热故障，对于户外电力高压设备，现往往采用红外测温进行非接触测温，但电力高压开关柜为封闭密封运行，且柜内设备和接线带有高压电，传统的接触式感温和测温探头无法直接接触带有高压电的导体表面，因此传统电力高压开关柜无法根据柜内设备温度的变化来进行保护，即使采用包裹绝缘材料的测温探头接触高压电导体表面，也会因为绝缘材料均为不良导体而严重滞后热传导时间，导致测温或应用温升来进行非电量的保护效果大为降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力高压开关柜智能非电量保护装置及控制方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电力高压开关柜智能非电量保护装置，包括：嵌设于电力高压开关柜柜内的红外热成像摄像单元、设置于所述电力高压开关柜柜外且经第一光纤与所述红外热成像摄像单元相连的热成像传感单元、经第二光纤与所述热成像传感器相连且设置于后台控制室内的显示单元、经第三光纤与所述热成像传感器相连且设置于所述电力高压开关柜柜外的AD转换单元以及与所述AD转换单元相连且设置于所述电力高压开关柜柜外的控制单元；所述控制单元径一驱动单元与设置于所述电力高压开关柜柜内的跳闸回路保护单元相连。

在本发明一实施例中，所述跳闸回路保护单元包括一跳闸线圈常开电接点开关单元以及一跳闸线圈；所述跳闸线圈常开电接点开关单元的输入端与所述驱动单元相连；所述跳闸线圈的输入端与所述跳闸线圈常开电接点开关单元的输出端相连；所述跳闸线圈的输出端与设置于所述电力高压开关柜柜内断路器的动静触头配合。

在本发明一实施例中，所述红外热成像摄像单元包括复数个红外热成像摄像头。

在本发明一实施例中，所述电力高压开关柜柜内设置有：母线排、断路器、出线电缆、隔离开关、互感器、避雷器、接地刀闸以及高压设备接线。

进一步的，还提供一种电力高压开关柜智能非电量保护装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1：嵌设于电力高压开关柜柜内的红外热成像摄像单元获取所述电力高压开关柜柜内电力高压设备的热成像视频信号，且所述电力高压开关柜柜内的跳闸回路保护单元处于断开状态；

步骤S2：所述红外热成像摄像单元将获取的热成像视频信号传送通过第一光纤传送至设置于所述电力高压开关柜柜外的所述红外热成像传感单元；

步骤S3：所述红外热成像传感单元将所述热成像视频信号分别放大后通过第二光纤以及第三光纤传输至设置于后台控制室内的显示单元以及设置于所述电力高压开关柜柜外的AD转换单元；

步骤S4：所述显示单元实时显示电力高压开关柜内电力高压设备热成像视频、温度分布及温度梯度，以供运行人员监视和分析；

步骤S5：所述AD转换单元将所述热成像视频信号转换为热成像数字信号，并传输至设置于所述电力高压开关柜柜外的控制单元；

步骤S6：所述控制单元将所述热成像数字信号与该电力高压设备对应的预设高压电力设备温升阈值进行比对以及判断分析；

步骤S7：若所述热成像数字信号大于所述预设高压电力设备温升阈值时，所述控制单元发送控制指令至所述跳闸回路保护单元，所述跳闸回路保护单元启动，与所述跳闸回路保护单元匹配的断路器动作，断开电源；否则，所述控制单元不动作。

在本发明一实施例中，在所述步骤S1中，所述跳闸回路保护单元中跳闸线圈常开电接点开关单元的处于断开状态。

在本发明一实施例中，在所述步骤S7中，所述控制单元发送控制指令至驱动单元，所述驱动单元控制所述跳闸线圈常开电接点开关单元闭合，所述跳闸回路保护单元中跳闸线圈接通上电，与所述跳闸线圈匹配的断路器中的动触头脱离静触头，切断断路器来电电源。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所提出的一种电力高压开关柜智能非电量保护装置及控制方法，采用将红外热成像摄像头装进开关柜内进行连续在线非接触的热成像摄像的方式，通过光纤将热成像信号引出，再进行后台控制处理保护，特别对开关柜内高压设备和高压设备接线、接头的突发性严重过热能故障，能进行及时、准确、可靠的保护，有力保障电力高压开关柜电力高压设备的安全、经济运行，与传统电力高压开关柜保护装置相比，有着无可拟比的巨大优势。

附图说明

图1为本发明的一种电力高压开关柜内电力高压设备布置图。

图2为本发明的一种电力高压开关柜智能非电量保护装置工作原理图。

图3为本发明一实施例中当热成像温度图谱处于正常时，跳闸线圈回路工作原理方框图。

图4为本发明一实施例中当热成像温度图谱处于非正常状态时，跳闸线圈常开电接点开关配合跳闸线圈回路动作工作原理方框图。

【标号说明】：1-电力高压开关柜柜体；2-红外热成像摄像单元；3-红外线；4-断路器；5-母线排；6-隔离开关静触头装置；7-高压接线；8-互感器；9-接地刀闸；10-避雷器；11-出线电缆；12-光纤；13-显示单元；14-AD转换单元；15-控制单元；16-跳闸线圈常开电接点开关；17-跳闸线圈；18-断路器动触头；19-断路器静触头；20-红外热成像传感单元。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供一种电力高压开关柜智能非电量保护装置，如图1以及图2所示，包括：嵌设于电力高压开关柜柜1内的红外热成像摄像单元2、设置于所述电力高压开关柜1柜外且经第一光纤与所述红外热成像摄像单元2相连的热成像传感单元20、经第二光纤与所述热成像传感器20相连且设置于后台控制室内的显示单元13、经第三光纤与所述热成像传感器20相连且设置于所述电力高压开关柜1柜外的AD转换单元14以及与所述AD转换单元14相连且设置于所述电力高压开关柜1柜外的控制单元15；所述控制单元15径一驱动单元与设置于所述电力高压开关柜1柜内的跳闸回路保护单元相连。在本实施例中，AD转换单元、控制单元以及红外热成像传感单元可根据电力高压开关柜现场的具体情况进行对应设置，可进行集成，并设置于电力高压开关柜的顶部外侧，或外周侧面上。此外，上述各单元在进行设置时，与带电高压设备保持足够电压等级的安全距离。

进一步的，在本实施例中，所述跳闸回路保护单元包括一跳闸线圈常开电接点开关单元16以及一跳闸线圈17；所述跳闸线圈常开电接点开关单元16的输入端与所述驱动单元相连；所述跳闸线圈17的输入端与所述跳闸线圈常开电接点开关单元16的输出端相连；所述跳闸线圈17的输出端与设置于所述电力高压开关柜1柜内断路器的动静触头配合。

进一步的，在本实施例中，为了提供准确、完整的柜内热成像数据，所述红外热成像摄像单元包括复数个红外热成像摄像头，且该些红外热成像摄像头根据电力高压开关柜内电力高压设备的布设分布于电力高压开关柜仪表室、线缆室以及断路器室内，用于对不同电力高压设备的热成像数据对应进行采集。

进一步的，在本实施例中，如图1以及图2所示，所述电力高压开关柜柜内设置有：母线排5、断路器4、出线电缆11、隔离开关6、互感器8、避雷器10、接地刀闸9以及高压设备接线7。在本实施例汇中，端断路器为手车断路器，也可以采用其它形式的断路器。

进一步的，还提供一种电力高压开关柜智能非电量保护装置的控制方法，如图3以及图4所示，包括如下步骤：

步骤S1：嵌设于电力高压开关柜1柜内的红外热成像摄像单元2获取所述电力高压开关柜柜1内电力高压设备的热成像视频信号或温升热成像图谱信号，且所述电力高压开关柜柜内的跳闸回路保护单元处于断开状态；

步骤S2：所述红外热成像摄像单元2将获取的热成像视频信号传送通过第一光纤传送至设置于所述电力高压开关柜1柜外的所述红外热成像传感单元20；

步骤S3：所述红外热成像传感单元20将所述热成像视频信号分别放大后通过第二光纤以及第三光纤传输至设置于后台控制室内的显示单元13以及设置于所述电力高压开关柜柜外的AD转换单元14；

步骤S4：所述显示单元13实时显示电力高压开关柜1内电力高压设备热成像视频、温度分布及温度梯度，以供运行人员监视和分析；

步骤S5：所述AD转换单元14将所述热成像视频信号转换为热成像数字信号，并传输至设置于所述电力高压开关柜1柜外的控制单15元；

步骤S6：所述控制单元15将所述热成像数字信号与该电力高压设备对应的预设高压电力设备温升阈值进行比对以及判断分析；在本实施例中，该预设高压电力设备温升阈值根据各类电力高压设备标准温升参数以及现场电力高压开关柜的情况进行设置，且该阈值事先通过开关柜内各类标准电力高压设备温升热成像跳闸控制程序进行设置；

步骤S7：若所述热成像数字信号大于所述预设高压电力设备温升阈值时，也即，当电力高压开关柜内某台电力高压设备发生严重过热故障，或高压导线、线夹、接头严重接触不良，或设备严重受潮时，所述控制单元发送控制指令至所述跳闸回路保护单元，所述跳闸回路保护单元启动，与所述跳闸回路保护单元匹配的断路器动作，断开电源；否则，所述控制单元不动作。

进一步，在实施例中，在所述步骤S1中，所述跳闸回路保护单元中跳闸线圈常开电接点开关单元16的处于断开状态。

进一步，在实施例中，在所述步骤S7中，所述控制单元15发送控制指令至驱动单元，所述驱动单元控制所述跳闸线圈常开电接点开关单元16闭合，所述跳闸回路保护单元中跳闸线圈17接通上电，与所述跳闸线圈17匹配的断路器中的动触头18迅速分闸动作，动触头脱离静触头19，带负荷切断断路器来电电源。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电力高压开关柜智能非电量保护装置，其特征在于，包括：嵌设于电力高压开关柜柜内的红外热成像摄像单元、设置于所述电力高压开关柜柜外且经第一光纤与所述红外热成像摄像单元相连的热成像传感单元、经第二光纤与所述热成像传感器相连且设置于后台控制室内的显示单元、经第三光纤与所述热成像传感器相连且设置于所述电力高压开关柜柜外的AD转换单元以及与所述AD转换单元相连且设置于所述电力高压开关柜柜外的控制单元；所述控制单元径一驱动单元与设置于所述电力高压开关柜柜内的跳闸回路保护单元相连。

2.根据权利要求1所述的一种电力高压开关柜智能非电量保护装置，其特征在于，所述跳闸回路保护单元包括一跳闸线圈常开电接点开关单元以及一跳闸线圈；所述跳闸线圈常开电接点开关单元的输入端与所述驱动单元相连；所述跳闸线圈的输入端与所述跳闸线圈常开电接点开关单元的输出端相连；所述跳闸线圈的输出端与设置于所述电力高压开关柜柜内断路器的动静触头配合。

3.根据权利要求1所述的一种电力高压开关柜智能非电量保护装置，其特征在于，所述红外热成像摄像单元包括复数个红外热成像摄像头。

4.根据权利要求1所述的一种电力高压开关柜智能非电量保护装置，其特征在于，所述电力高压开关柜柜内设置有：母线排、断路器、出线电缆、隔离开关、互感器、避雷器、接地刀闸以及高压设备接线。

5.一种电力高压开关柜智能非电量保护装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：嵌设于电力高压开关柜柜内的红外热成像摄像单元获取所述电力高压开关柜柜内电力高压设备的热成像视频信号，且所述电力高压开关柜柜内的跳闸回路保护单元处于断开状态；

步骤S2：所述红外热成像摄像单元将获取的热成像视频信号传送通过第一光纤传送至设置于所述电力高压开关柜柜外的所述红外热成像摄像单元；

步骤S3：所述红外热成像摄像单元将所述热成像视频信号分别放大后通过第二光纤以及第三光纤传输至设置于后台控制室内的显示单元以及设置于所述电力高压开关柜柜外的AD转换单元；

步骤S4：所述显示单元实时显示电力高压开关柜内电力高压设备热成像视频、温度分布及温度梯度，以供运行人员监视和分析；

步骤S5：所述AD转换单元将所述热成像视频信号转换为热成像数字信号，并传输至设置于所述电力高压开关柜柜外的控制单元；

步骤S6：所述控制单元将所述热成像数字信号与该电力高压设备对应的预设高压电力设备温升阈值进行比对以及判断分析；

步骤S7：若所述热成像数字信号大于所述预设高压电力设备温升阈值时，所述控制单元发送控制指令至所述跳闸回路保护单元，所述跳闸回路保护单元启动，与所述跳闸回路保护单元匹配的断路器动作，断开电源；否则，所述控制单元不动作。

6.根据权利要求5所述的一种电力高压开关柜智能非电量保护装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述跳闸回路保护单元中跳闸线圈常开电接点开关单元的处于断开状态。

7.根据权利要求5所述的一种电力高压开关柜智能非电量保护装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤S7中，所述控制单元发送控制指令至驱动单元，所述驱动单元控制所述跳闸线圈常开电接点开关单元闭合，所述跳闸回路保护单元中跳闸线圈接通上电，与所述跳闸线圈匹配的断路器中的动触头脱离静触头，切断断路器来电电源。