CN109470982B - 一种配电网故障预警方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配电网维护技术领域，具体涉及一种保电设备故障预警方法及系统。一种配电网故障预警系统，包括若干个功率测量装置、摄像装置、声音采集器、通信装置、显示装置、存储器和微处理器，其特征在于，若干个功率测量装置安装在配电网中各个配电设备输入端和输出端，功率检测装置包括功率检测单元和功率值显示单元，功率测量装置均分配有标识ID；声音采集器采集保电设备工作噪音，摄像装置和声音采集器通过通信装置与微处理器连接。本发明的实质性效果是：通过监控配电网设备输入端及输出端功率和工作噪音的监控，及时对配电网故障进行预警，指导故障处置和维修安排，加快故障处置效率，提高配电网运行稳定性。

Description

一种配电网故障预警方法及系统
技术领域
本发明涉及配电网维护技术领域，具体涉及一种保电设备故障预警方法及系统。
背景技术
配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，是将电力系统中从降压配电变电站出口到用户端的连接网。在电力网中起重要分配电能作用。而重要用户用电情况是供电企业的工作重点，虽然重要用户的户数不多，但其是在当地社会、政治、经济中占有重要地位，中断供电将有可能造成较大政治影响、较大经济损失，甚至社会公共秩序严重混乱等。因而对重要用户的保障供电的工作重点是保障配电网的正常运行。而目前配电网除了例行巡视和设备维护外，缺乏实时监控和故障预警的方法及系统。
中国专利号CN 103875145 A，公开日2014年6月18日，电网监控装置，公开了一种用于供电电网的电网监控装置以及一种用于驱控开关仪器的方法，其中开关仪器能够控制联接在供电电网上的用电器的能量供应。为了防止供电电网或其一部分过负载而提出，电网监控装置包括通信装置，其中电网监控装置能够经由通信装置接收用于开关仪器的开关命令并能发送给开关仪器，其中电网监控装置设计用于，借助于测量装置测定供电电网的当前电网负荷，并根据测定的当前电网负荷影响用于开关仪器的所接收的开关命令，所述开关命令可能引起供电电网处的能量消耗提高。其能够对电网进行动态监控和调整，但不能对配电网故障进行预警。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前配电网维护系统缺乏对配电网故障进行监控和预警的技术问题。提出了一种监控设备功率和工作噪声的能够对配电网故障进行预警的配电网故障预警系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种配电网故障预警系统，包括若干个功率测量装置、摄像装置、声音采集器、通信装置、显示装置、存储器和微处理器，所述若干个功率测量装置安装在配电网中各个配电设备输入端和输出端，所述功率检测装置包括功率检测单元和功率值显示单元，所述若干个功率测量装置均分配有标识ID；所述摄像装置包括若干个摄像头，所述若干个摄像头监控全部配电设备，所述声音采集器采集保电设备工作噪音，摄像装置和声音采集器通过通信装置与微处理器连接，所述显示装置和存储器与微处理器电连接。当设备即将出现故障时，常伴随着功率耗损值的变化和工作噪音的变化，且变化规律因设备及故障诱因而不同，因而能够通过功率损耗值和工作噪音的变化匹配到故障设备和故障类型及诱因。
作为优选，所述功率值显示单元包括MCU、彩色灯阵、底座和灯阵支架，所述灯阵支架通过球铰接安装在底座上，所述彩色灯阵位于灯阵支架顶面，所述灯阵支架顶面为平面，功率测量单元和MCU安装在底座上，功率测量单元和彩色灯阵与MCU电连接，所述彩色灯阵包括若干个彩色灯珠，所述MCU根据功率测量单元所测得功率值和标识ID按照设定规则控制彩色灯珠的启闭和颜色，所述灯阵支架顶面正对摄像装置。由于无线通信的频段有限，无线通信常采用分时通信，导致数据传送不是时间上连续的，这对实时监测任务产生了不良影响。通过彩色灯阵和摄像装置的结合能够使区域内无线电信号减少，实现时间上无断点的连续的数据发送。
作为优选，所述彩色灯阵包括九组彩色灯珠，每组彩色灯珠包括两个彩色灯珠，九组彩色灯珠平行等距排列，每个彩色灯珠能够显示红、黄和蓝三种颜色，每组的两个彩色灯珠均开启时共有九种颜色组合，分别表示数字1～9，同组的两个彩色灯珠均关闭表示数字0，前三组彩色灯珠显示标识ID，后六组彩色灯珠表示以mA为单位的功率值，所述彩色灯阵周围环绕有标识圈。
一种配电网故障预警方法，适用于前述的一种配电网故障预警系统，包括以下步骤：A)统计配电网中的配电设备型号，为每个型号设备进行步骤B；B)将同型号设备作为试验设备，接入试验电源并连接试验功率消耗单元，在配电设备输入端和输出端接入功率测量装置，根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因，并采集在故障诱因作用下，试验设备由正常工作到出现故障前一刻的故障征兆过程中，输入功率与输出功率的关系，建立输出功率对输入功率的征兆函数，同时记录征兆声音特征；C)在保电任务期间，监测配电设备的输入端功率和输出端功率，若监测所得输出端功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值低于设定征兆阈值则发出故障预警并显示故障诱因；D)将检测工作噪声与步骤B所得征兆声音特征对比，若差值低于设定征兆声音阈值则发出故障预警并显示故障诱因。通过人为采集设备在故障诱因作用下的故障征兆过程，记录在征兆过程中功率损耗和工作噪音的变化，能够为保电任务期间设备故障的及时预警提供准确的数据参考。
作为优选，所述根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因的方法为：配电设备为变压器时，所述人为制造试验设备的故障诱因包括变压器油不足、变压器油进水、变压器油循环不畅和变压器油温度高于60度。变压器油不足、进水、循环不畅和温度升高是常见的变压器故障诱因。
作为优选，根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因的方法为：配电设备为变压器时，所述人为制造试验设备的故障诱因包括破坏部分绕组绝缘、匝间绝缘、硅钢片间绝缘和绝缘子受潮。绝缘层的损坏如果不被及时发现，将可能引起设备火情甚至爆炸。
作为优选，所述输出功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值的计算式为：
Figure BDA0001623891900000031
其中wo为测量所得输出端功率,wi为测量所得输入端功率，Φ(wi)为征兆函数。
本发明的实质性效果是：通过监控配电网设备输入端及输出端功率和工作噪音的监控，及时对配电网故障进行预警，指导故障处置和维修安排，加快故障处置效率，提高配电网运行稳定性。
附图说明
图1为配电网故障预警系统结构图。
图2为配电网故障预警方法流程框图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
如图1所示，为配电网故障预警系统结构图，包括若干个功率测量装置、摄像装置、声音采集器、通信装置、显示装置、存储器和微处理器，若干个功率测量装置安装在配电网中各个配电设备输入端和输出端，功率检测装置包括功率检测单元和功率值显示单元，若干个功率测量装置均分配有标识ID；摄像装置包括若干个摄像头，若干个摄像头监控全部配电设备，声音采集器采集保电设备工作噪音，摄像装置和声音采集器通过通信装置与微处理器连接，显示装置和存储器与微处理器电连接。当设备即将出现故障时，常伴随着功率耗损值的变化和工作噪音的变化，且变化规律因设备及故障诱因而不同，因而能够通过功率损耗值和工作噪音的变化匹配到故障设备和故障类型及诱因。
作为推荐的实施例，功率值显示单元包括MCU、彩色灯阵、底座和灯阵支架，灯阵支架通过球铰接安装在底座上，彩色灯阵位于灯阵支架顶面，灯阵支架顶面为平面，功率测量单元和MCU安装在底座上，功率测量单元和彩色灯阵与MCU电连接，彩色灯阵包括若干个彩色灯珠，MCU根据功率测量单元所测得功率值和标识ID按照设定规则控制彩色灯珠的启闭和颜色，灯阵支架顶面正对摄像装置。由于无线通信的频段有限，无线通信常采用分时通信，导致数据传送不是时间上连续的，这对实时监测任务产生了不良影响。通过彩色灯阵和摄像装置的结合能够使区域内无线电信号减少，实现时间上无断点的连续的数据发送。
作为推荐的实施例，彩色灯阵包括九组彩色灯珠，每组彩色灯珠包括两个彩色灯珠，九组彩色灯珠平行等距排列，每个彩色灯珠能够显示红、黄和蓝三种颜色，每组的两个彩色灯珠均开启时共有九种颜色组合，分别表示数字1～9，同组的两个彩色灯珠均关闭表示数字0，前三组彩色灯珠显示标识ID，后六组彩色灯珠表示以mA为单位的功率值，彩色灯阵周围环绕有标识圈。
如图2所示，为配电网故障预警方法流程框图，包括以下步骤：A)统计配电网中的配电设备型号，为每个型号设备进行步骤B；B)将同型号设备作为试验设备，接入试验电源并连接试验功率消耗单元，在配电设备输入端和输出端接入功率测量装置，根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因，并采集在故障诱因作用下，试验设备由正常工作到出现故障前一刻的故障征兆过程中，输入功率与输出功率的关系，建立输出功率对输入功率的征兆函数，同时记录征兆声音特征；C)在保电任务期间，监测配电设备的输入端功率和输出端功率，若监测所得输出端功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值低于设定征兆阈值则发出故障预警并显示故障诱因；D)将检测工作噪声与步骤B所得征兆声音特征对比，若差值低于设定征兆声音阈值则发出故障预警并显示故障诱因。通过人为采集设备在故障诱因作用下的故障征兆过程，记录在征兆过程中功率损耗和工作噪音的变化，能够为保电任务期间设备故障的及时预警提供准确的数据参考。
作为推荐的实施例，根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因的方法为：配电设备为变压器时，人为制造试验设备的故障诱因包括变压器油不足、变压器油进水、变压器油循环不畅和变压器油温度高于60度。变压器油不足、进水、循环不畅和温度升高是常见的变压器故障诱因。
作为推荐的实施例，根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因的方法为：配电设备为变压器时，人为制造试验设备的故障诱因包括破坏部分绕组绝缘、匝间绝缘、硅钢片间绝缘和绝缘子受潮。绝缘层的损坏如果不被及时发现，将可能引起设备火情甚至爆炸。
作为推荐的实施例，输出功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值的计算式为：
Figure BDA0001623891900000041
其中wo为测量所得输出端功率,wi为测量所得输入端功率，Φ(wi)为征兆函数。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (5)

1.一种配电网故障预警系统，包括若干个功率测量装置、摄像装置、声音采集器、通信装置、显示装置、存储器和微处理器，其特征在于，
所述若干个功率测量装置安装在配电网中各个配电设备输入端和输出端，所述功率测量装置包括功率检测单元和功率值显示单元，所述若干个功率测量装置均分配有标识ID；
所述摄像装置包括若干个摄像头，若干个所述摄像头监控全部配电设备，所述声音采集器采集保电设备工作噪音，摄像装置和声音采集器通过通信装置与微处理器连接，所述显示装置和存储器与微处理器电连接；
所述功率值显示单元包括MCU、彩色灯阵、底座和灯阵支架，所述灯阵支架通过球铰接安装在底座上，所述彩色灯阵位于灯阵支架顶面，所述灯阵支架顶面为平面，功率检测单元和MCU安装在底座上，功率检测单元和彩色灯阵与MCU电连接，所述彩色灯阵包括若干个彩色灯珠，所述MCU根据功率检测单元所测得功率值和标识ID按照设定规则控制彩色灯珠的启闭和颜色，所述灯阵支架顶面正对摄像装置；
所述彩色灯阵包括九组彩色灯珠，每组彩色灯珠包括两个彩色灯珠，九组彩色灯珠平行等距排列，每个彩色灯珠能够显示红、黄和蓝三种颜色，每组的两个彩色灯珠均开启时共有九种颜色组合，分别表示数字1~9，同组的两个彩色灯珠均关闭表示数字0，前三组彩色灯珠显示标识ID，后六组彩色灯珠表示以mA为单位的功率值，所述彩色灯阵周围环绕有标识圈。
2.一种配电网故障预警方法，适用于如权利要求1所述的一种配电网故障预警系统，其特征在于，
包括以下步骤：
A)统计配电网中的配电设备型号，为每个型号设备进行步骤B；
B)将同型号设备作为试验设备，接入试验电源并连接试验功率消耗单元，在配电设备输入端和输出端接入功率测量装置，根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因，并采集在故障诱因作用下，试验设备由正常工作到出现故障前一刻的故障征兆过程中，输入功率与输出功率的关系，建立输出功率对输入功率的征兆函数，同时记录征兆声音特征；
C)在保电任务期间，监测配电设备的输入功率和输出功率，若监测所得输出功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值低于设定征兆阈值则发出故障预警并显示故障诱因；
D)将检测工作噪声与步骤B所得征兆声音特征对比，若差值低于设定征兆声音阈值则发出故障预警并显示故障诱因。
3.根据权利要求2所述的一种配电网故障预警方法，其特征在于，
根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因的方法为：配电设备为变压器时，所述人为制造试验设备的故障诱因包括变压器油不足、变压器油进水、变压器油循环不畅和变压器油温度高于60度。
4.根据权利要求2所述的一种配电网故障预警方法，其特征在于，
根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因的方法为：配电设备为变压器时，所述人为制造试验设备的故障诱因包括破坏部分绕组绝缘、匝间绝缘、硅钢片间绝缘和绝缘子受潮。
5.根据权利要求2所述的一种配电网故障预警方法，其特征在于，
所述输出功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值的计算式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为测量所得输出功率,
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为测量所得输入功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为征兆函数。
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