CN110187244A - 一种用于开关柜的故障检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于开关柜的故障检测装置及方法，其包括第一检测器、第二检测器和处理器，第一检测器和第二检测器均与处理器相连，第一检测器用于检测待检测开关柜内CO和NO₂浓度，第二检测器用于检测待检测开关柜内的感光度和声压级，处理器用于接收CO和NO₂浓度，并根据计算CO和NO₂浓度的待判定商值，比较其与预设商值的关系，判断开关柜内是否存在故障并判断出开关柜内故障的类型，根据第二检测器的检测结果并判断开关柜内是否存在故障，保证判断结果的准确。本发明可以实行实时在线监测，不仅可以检测出开关柜内故障还可以判断出故障类型。

Description

一种用于开关柜的故障检测装置及方法

技术领域

本发明涉及开关柜故障检测技术领域，具体涉及一种用于开关柜的故障检测装置及方法。

背景技术

开关柜是电网中重要的电气设备，是一次设备与二次设备的连接媒介，若其故障持续时间较长可能导致开关柜内部设备烧毁甚至柜体爆炸等情况，同时使二次设备停止运行，造成重大停电事故。

现在微电网已经成为了未来的发展趋势，而旧式开关柜体积巨大、不易构建等缺点就凸现出来，为增强市场竞争力，新式开关柜的小型化，具有体积小，结构紧凑，方便运输及构建维护等特点。

随着开关柜向着小型化、集成化、智能化快速发展。因开关柜体积的缩小，导致开关柜内部元件之间绝缘距离拉近，因此对开关柜绝缘可靠性提出了新的要求，对开关柜电能质量要求是一种新的挑战。

目前开关柜故障主要分为三大类：分别为悬式针状物故障、吸附式片状金属物故障、绝缘内部绝缘缺陷故障。第一种故障是因为故障持续时间较长可导致电场畸变，形成尖端闪络放电，导致开关柜内部气体膨胀、柜内高温，损坏开关柜致使停电事故；第二类故障是因为污秽物吸附于绝缘子表面，造成绝缘性能降低，当空气湿度、环境颗粒浓度较高时，很产生沿面闪络，影响电能质量，威胁绝缘子工作情况，导致开关柜故障停止工作；第三类故障是因为开关柜由于工艺、精度、运输等不可抗拒因素导致绝缘内部存在气泡、裂痕等小气隙。开关柜工作时由于电场不断变化，导致气隙内叠加电场，会导致小气隙内不断放电，使绝缘损坏，威胁开关柜正常工作情况。

为了避免开关柜故障造成严重事故，所以进行开关柜故障检测和预防十分必要。目前主流开关柜检测方法是以高频电流检测技术、超声波检测技术、暂态地电压检测技术、化学分析检测技术为主。但由于开关柜小型化集成化发展，要求检测技术实时、在线、准确、便于安装携带等方面，而以上主流检测技术很难达到要求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于开关柜的故障检测装置及方法，不仅可以实时检测开关柜内的故障，同时还可以判断出开光柜内的故障类型。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

第一检测器，其用于检测待检测开关柜内CO和NO₂的浓度；

第二检测器，其用于检测待检测开关柜内的感光度和声压级；

处理器，其与第一检测器和第二检测器均相连，其用于接收所述第一检测器检测的浓度，并根据该浓度判断是否存在故障；所述处理器还用于当存在故障时，计算所述浓度的待判定商值，并根据所述待判定商值与预设商值的关系判断是否进行故障类型判断；所述处理器还用于当需要进行故障类型判断时，根据所述待判定商值的大小判断所述故障的类型；所述处理器还用于在判断出所述故障的类型后，根据第二检测器的检测结果判断该故障是否位于待检测开关柜内，以及输出判断结果。

在上述方案基础上，所述第一检测器包括CO传感器和NO₂传感器，其分别用于检测CO浓度和NO₂浓度。

在上述方案基础上，所述第二检测器包括光传感器，所述光传感器用于检测开关柜内的感光度，或

所述第二检测器包括声传感器，所述声传感器用于检测开关柜内的声压级，或

所述第二检测器包括光传感器和声传感器，所述光传感器用于检测开关柜内的感光度，所述声传感器用于检测开关柜内的声压级。

在上述方案基础上，所述故障检测装置还包括报警器，所述报警器与处理器相连，其用于当故障位于待检测开关柜内时进行报警。

本发明还提供关于一种故障检测装置检测开关柜故障的方法，其包括如下步骤：

设定预设商值；

所述第一检测器检测待检测开关柜内CO和NO₂的浓度；

所述第二检测器检测待检测开关柜内的感光度和声压级；

所述处理器根据第一检测器检测的浓度判断是否存在故障；

若存在故障，则计算所述浓度的待判定商值，并根据该待判定商值与预设商值的关系判断是否进行故障类型判断；

若需要进行故障类型判断，则根据所述待判定商值的大小判断所述故障的类型，并根据第二检测器的检测结果判断该故障是否位于待检测开关柜内，以及输出判断结果。

在上述方案基础上，所述处理器根据第一检测器检测的浓度判断是否存在故障具体包括如下步骤：

判断所述第一检测器是否同时检测出CO的浓度和NO₂的浓度；若是，则开关柜存在故障，否则，开关柜正常。

在上述方案基础上，计算所述浓度的待判定商值，并根据该待判定商值与预设商值的关系判断是否进行故障类型判断具体包括如下步骤：

判断所述待判定商值是否大于预设商值；

若是，则进行故障类型判断，否则，开关柜正常。

在上述方案基础上，根据所述待判定商值大小判断所述故障的类型包括如下步骤：

设定发生悬式针状物故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为第一范围，发生吸附式片状金属物故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为第二范围，发生绝缘内部缺陷故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为第三范围；

判断所述待判定商值与第一范围、第二范围和第三范围的关系；

若所述待判定商值在第一范围内，则故障类型为悬式针状物故障；

若所述待判定商值在第二范围内，则故障类型为吸附式片状金属物故障；

若所述待判定商值在第三范围内，则故障类型为绝缘内部缺陷故障。

在上述方案基础上，根据第二检测器的检测结果判断该故障是否位于待检测开关柜内具体包括如下步骤：

设定预设感光度和预设声压级；

判断所述第二检测器检测的感光度是否大于预设感光度和/或第二检测器检测的声压级是否大于预设声压级；

若是，则故障发生在开关柜内，否则，故障发生在开关柜外。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明可以对开关柜内发生的故障实行实时在线检测，在开关柜发生故障的时候，不仅可以及时检测出故障，而且可以判断出发生的故障类型，方便工作人员及时检修，减少了工作人员进行其他故障排查工作，保证了电力系统的持续运转。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于开关柜的故障检测装置示意图；

图2为本发明实施例提供的故障检测装置检测开关柜故障的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种用于开关柜的故障检测装置，其包括第一检测器、第二检测器和处理器，第一检测器和第二检测器与处理器均相连；

第一检测器用于检测CO和NO₂的浓度，并将检测的CO和NO₂的浓度信号传输给处理器；

第二检测器用于检测待检测开关柜内的感光度和声压级；

处理器用于通过检测到的CO和NO₂的浓度初步判断开关柜是否存在故障，当存在故障时，处理器计算CO和NO₂的浓度的待判定商值，根据计算的待判定商值与预设商值的关系判断是否进行故障类型判断；当需要进行故障类型判断时，根据计算的待判定商值的大小判断故障的类型；当处理器判断出故障类型后，处理器给予第二检测器一个反馈信号，第二检测器开始检测开关柜内的感光度和声压级，且判断检测的感光度是否大于预设感光度和/或检测的声压级是否大于预设声压级，并将判断结果输出。

在本实施例中，商值即为CO浓度和NO₂的浓度数值比，处理器设定一个预设商值，当处理器计算的第一检测器检测到CO浓度和NO₂的待判定商值比大于预设商值时，处理器开始进行故障类型判断，处理器设定故障类型产生CO和NO₂的浓度的商值变化范围，根据处理器计算的CO浓度和NO₂的浓度数值比的大小判断故障的类型。

在通过第一检测器和处理器的检测和分析后得出开关柜的故障及故障类型，但是当开关柜受到外界干扰气体的影响时，第一检测器和处理器同时可以检测到故障和故障类型，这就会导致开关柜出现误判断的情况，故增加第二检测器，当开关柜内产生故障时，往往会出现闪络现象和震动声，通过第二检测器，在判断出故障类型后，处理给予第二检测器一个反馈信号，第二检测器开始工作，第二检测器检测开关柜内的感光度和声压级，由于在故障发生时，第二检测器检测到开关柜内的感光度和声压级且感光度大于预设感光度和/或声压级大于预设声压级，即可以确定第一检测器检测到的CO和NO₂的浓度是开关柜故障引起的，并不是外界环境的干扰而引起的误判断，保证了开关柜内故障判断的准确定，而且第二检测器不用实时在线检测，延长了第二检测器的使用寿命，同时该装置还可以判断出故障类型，减少了检修人员的故障排查工作。

此外，第二检测器还可以采用实时在线的检测方式检测开关柜内的感光度和声压级，当第一检测器检测到CO的浓度和NO₂的浓度的待判定商值大于预设商值且第二检测器同时检测到的感光度大于预设感光度和/或声压级大于预设声压级时，处理器开始判断开关柜内故障类型后再输出判断结果，同样保证了判断结果的准确性。

第一检测器包括CO传感器和NO₂传感器，其分别用于检测CO浓度和NO₂浓度，在本实施例中，CO传感器和NO₂传感器采用常用的化学传感器，体积小，且便于安装。

在本发明中，第二检测器可以使用光传感器，在开关柜故障的时同时伴随着电火花和闪络的产生，在开关柜判断出开关柜的故障类型后，处理给予光传感器一个反馈信号，光传感器开始工作，当光传感器检测到开关柜的感光度后，且检测的感光度大于预设感光度就可以判断出开关柜内产生了故障而不是由于外部环境的气体变化和因开关柜临时打开出现光照引起的误判断，保证了开关柜故障检测的准确性。

在本实施例中，同时也可以只采用声传感器，通过声传感器检测到在开关柜故障时放电声或产生震动的声压级且检测的声压级大于预设声压级，或者同时采用光传感器和声传感器双重确定，不仅可以检测到感光度而还可以检测到声压级，使开关柜故障检测更准确。

在本发明实施例中还设有与处理器相连的报警器，当处理器判断出开关柜内出现故障时，报警器开始报警，在本实施例中，所述报警器可以设置为含有报警系统的显示屏，既可以报警还可以显示出故障类型；或者设置蜂鸣器和报警信号系统，当处理器判断出开关柜内出现故障时，蜂鸣器发出报警声且报警信号系统将产生的故障信号传送到监控系统中，工作人员可以及时发现故障。

参见图2所示，本发明实施例提供一种故障检测装置检测开关柜故障的方法，使用该方法时，通过处理器设定CO和NO₂浓度的预设商值X₁,预设感光度Y₁,预设声压级Z₁；

设定发生悬式针状物故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为第一范围，本实施例第一范围可以取值为(a,b]，且X₁≤a，发生吸附式片状金属物故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为第二范围，本实施例第二范围可以取值为(b,c]，发生绝缘内部缺陷故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为第三范围，本实施例第三范围可以取值为(c,d]；

该方法具体包括如下步骤：

S1：第一检测器检测待检测开关柜内CO浓度和NO₂浓度；第二检测器检测待检测开关柜内感光度和声压级；

S2：处理器根据第一检测器是否同时检测出CO浓度和NO₂浓度判断是否存在故障，若是，则开关柜存在故障，转入S3，否则，开关柜正常，返回S1；

S3：计算CO和NO₂浓度的待判定商值X并根据该待判定商值X与预设商值X₁的关系判断是否进行故障类型判断，判断所述待判定商值X是否大于预设商值X₁，若是，则进行故障类型判断，转入S4，否则，开关柜正常，返回S1；

S4：进行待判定商值X的大小判断，若a<X≤b，转入S5，若a<X≤b，转入S6，若a<X≤b，转入S7；

S5：故障类型为悬式针状物故障，转入S8；

S6：故障类型为吸附式片状金属物故障，转入S8；

S7：故障类型为绝缘内部缺陷故障，转入S8；

S8：判断开关柜内是否检测到感光度和声压级，若是，则开关柜内存在故障，转入S9，否则，开关柜内正常，返回S1；

S9：判断所述第二检测器检测的感光度Y是否大于预设感光度Y₁和/或第二检测器检测的声压级Z是否大于预设声压级Z₁，若是，则开关柜内存在故障，转入S10，否则，开关柜内正常，返回S1。

S10：处理器输出判断结果并发出报警。

在本实施例中，第一检测器检测待检测开关柜内CO浓度和NO₂浓度，当第一检测器同时检测到CO浓度和NO₂浓度时，处理器判断是否同时检测到CO浓度和NO₂浓度；

若同时检测到CO浓度和NO₂浓度，则判断出开关柜可能存在故障，处理器继续进行下一步的CO浓度和NO₂浓度待判定商值计算；

处理器计算的出CO浓度和NO₂浓度待判定商值X，比较待判定商值X与预设商值X₁的大小；

当X>X1时，处理器开始进行开关柜故障类型分类，设定发生悬式针状物故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为(a,b]，且X₁≤a，发生吸附式片状金属物故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为(b,c]，发生绝缘内部缺陷故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为(c,d]，本实施例中，a、b、c和d四个值是根据三种故障产生CO和NO₂浓度的商值的变化设定的界限值，此外处理器还可以根据在不同环境下更改a、b、c和d四个界定值，例如，当CO和NO₂浓度的商值的变化过快时，(a,b]、(b,c]和(c,d]三个范围会存在设定范围过小而无法判断出故障类型的情况，因此处理器可以更改a、b、c和d四个界定值从而更改三种故障发生时CO和NO₂浓度的商值的变化范围。

若没有同时检测到CO浓度和NO₂浓度，则第一检测器继续检测CO浓度和NO₂浓度，直至同时检测到CO浓度和NO₂浓度。

设定处理器计算出第一检测器检测到的CO和NO₂浓度的待判定商值为X，若X>X₁，则处理器开始进行故障类型的判断，根据X的大小得出故障类型，若X≤X₁，则第一检测器继续检测CO和NO₂浓度。

在判断出开关柜的故障类型后，处理器给予第二检测器一个反馈信号，第二检测器开始工作，若第二检测器检测到感光度和/或声压级，且检测的感光度Y>Y₁和/或检测的声压级Z>Z₁则可以确认故障是发生在开关柜内而不是开关柜外，因此，最终可以判断出开关柜内产生故障，若未检测到感光度和声压级，或者检测到感光度且检测的感光度Y≤Y₁，或者检测到声压级且检测的声压级Z≤Z₁，或者检测到感光度和声压级且检测的感光度Y≤Y₁且检测的声压级Z≤Z₁，则气体检测装置开始循环检测且处理器保持报警信号待输出状态，直至当CO和NO₂浓度待判定商值X≤X1，处理器解除待报警状态，或者当CO和NO₂的浓度待判定商值X>X₁且第二检测器检测到感光度和/或声压级且检测的感光度Y>Y1和/或检测的声压级Z>Z1时，处理器判断出故障类型并发出报警信号。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种用于开关柜的故障检测装置，其特征在于，其包括：

第一检测器，其用于检测待检测开关柜内CO和NO₂的浓度；

第二检测器，其用于检测待检测开关柜内的感光度和声压级；

处理器，其与第一检测器和第二检测器均相连，其用于接收所述第一检测器检测的浓度，并根据该浓度判断是否存在故障；所述处理器还用于当存在故障时，计算所述浓度的待判定商值，并根据所述待判定商值与预设商值的关系判断是否进行故障类型判断；所述处理器还用于当需要进行故障类型判断时，根据所述待判定商值的大小判断所述故障的类型；所述处理器还用于在判断出所述故障的类型后，根据第二检测器的检测结果判断该故障是否位于待检测开关柜内，以及输出判断结果。

2.如权利要求1所述的一种用于开关柜的故障检测装置，其特征在于：所述第一检测器包括CO传感器和NO₂传感器，其分别用于检测CO浓度和NO₂浓度。

3.如权利要求1所述的一种用于开关柜的故障检测装置，其特征在于：所述第二检测器包括光传感器，所述光传感器用于检测开关柜内的感光度，或

所述第二检测器包括声传感器，所述声传感器用于检测开关柜内的声压级，或

所述第二检测器包括光传感器和声传感器，所述光传感器用于检测开关柜内的感光度，所述声传感器用于检测开关柜内的声压级。

4.如权利要求1所述的一种用于开关柜的故障检测装置，其特征在于：所述故障检测装置还包括报警器，所述报警器与处理器相连，其用于当故障位于待检测开关柜内时进行报警。

5.一种使用如权利要求1所述的故障检测装置检测开关柜故障的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

设定预设商值；

所述第一检测器检测待检测开关柜内CO和NO₂的浓度；

所述第二检测器检测待检测开关柜内的感光度和声压级；

所述处理器根据第一检测器检测的浓度判断是否存在故障；

若存在故障，则计算所述浓度的待判定商值，并根据该待判定商值与预设商值的关系判断是否进行故障类型判断；

若需要进行故障类型判断，则根据所述待判定商值的大小判断所述故障的类型，并根据第二检测器的检测结果判断该故障是否位于待检测开关柜内，以及输出判断结果。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述处理器根据第一检测器检测的浓度判断是否存在故障具体包括如下步骤：

判断所述第一检测器是否同时检测出CO的浓度和NO₂的浓度；

若是，则开关柜存在故障，否则，开关柜正常。

7.如权利要求5所述方法，其特征在于，计算所述浓度的待判定商值，并根据该待判定商值与预设商值的关系判断是否进行故障类型判断具体包括如下步骤：

判断所述待判定商值是否大于预设商值；

若是，则进行故障类型判断，否则，开关柜正常。

8.如权利要求5所述方法，其特征在于，根据所述待判定商值大小判断所述故障的类型包括如下步骤：

设定发生悬式针状物故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为第一范围，发生吸附式片状金属物故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为第二范围，发生绝缘内部缺陷故障时CO和NO₂浓度的商值的变化范围为第三范围；

判断所述待判定商值与第一范围、第二范围和第三范围的关系；

若所述待判定商值在第一范围内，则故障类型为悬式针状物故障；

若所述待判定商值在第二范围内，则故障类型为吸附式片状金属物故障；

若所述待判定商值在第三范围内，则故障类型为绝缘内部缺陷故障。

9.如权利要求5所述方法，其特征在于，根据第二检测器的检测结果判断该故障是否位于待检测开关柜内具体包括如下步骤：

设定预设感光度和预设声压级；

判断所述第二检测器检测的感光度是否大于预设感光度和/或第二检测器检测的声压级是否大于预设声压级；

若是，则故障发生在开关柜内，否则，故障发生在开关柜外。