CN110488120A - 一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法、系统及介质，本发明在线诊断方法的实施步骤包括：测量高压开关柜的负载电流I、环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc；根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC，根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX；将理想温升ΔT_LX除以测温点的实测温升ΔT_SC得到测温点的负载温升健康度R；将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态。本发明可实现对开关柜运行过程中电流负载和温升的实时监测，并根据温升和电流负载变化情况准确判断出设备运行的状态。

Description

一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法、系统及介质

技术领域

本发明涉及高压开关柜运行过程中确保柜内设备安全的监测技术，具体涉及一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法、系统及介质，可结合设备运行电流和设备运行温度实现高压开关柜的安全设备负载温升状态判断。

背景技术

发电厂和变电站的高压开关柜在运行过程中，断路器触点和母线连接部位因老化，接触电阻过大而发热，温度过高会导致接触面氧化，使表面电阻进一步加大，最终导致设备严重故障，影响系统安全运行。为了预防开关柜事故发生，需要对开关柜内部温度进行实时监测；正常运行中开关柜柜内温升与负载是正相关的关系，目前对运行中开关柜的监测只是对柜内温度的监测，但并没有可靠的监测手段判断开关柜内的异常温升是故障导致的还是负载过大导致的。仅靠单一的温度数据，是无法正确反映设备运行的健康状态。因此，如何高压开关柜温度电流一体化在线诊断以提高检测的准确度，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法、系统及介质，本发明可实现对开关柜运行过程中电流负载和温升的实时监测，并根据温升和电流负载变化情况准确判断出设备运行的状态。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法，实施步骤包括：

1）获取高压开关柜的负载电流I、环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc；

2）根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC，根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX；

3）将理想温升ΔT_LX除以测温点的实测温升ΔT_SC得到测温点的负载温升健康度R；

4）将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态。

可选地，步骤1）中的测温点位于高压开关柜的断路器的触头或母线上。

可选地，步骤2）中根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC具体是指将测温点的实测温度T_sc减去环境温度T₀得到测温点的实测温升ΔT_SC。

可选地，步骤2）中根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX具体是指根据ΔT_LX= k*I²计算得到测温点的理想温升ΔT_LX，其中k为测温点的温升特性常数。

可选地，步骤4）中高压开关柜的设备负载温升状态包括“健康”、“亚健康”、“故障预警”、“严重故障”四种。

可选地，步骤4）中将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态时，当R≥85%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“健康”状态，当85%＞R≥60%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“亚健康”状态，当60%＞R≥35%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“故障预警”状态，当R＜35%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“严重故障”状态。

此外，本发明还提供一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的步骤，或该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的计算机程序。

此外，本发明还提供一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断系统，包括温度采集单元、电流测量装置以及计算机设备，所述温度采集单元包括环境温度传感器和至少一个安装在高压开关柜的断路器触头上的温度传感器，所述电流测量装置安装在高压开关柜的电流互感器二次侧电流线上，所述温度采集单元、电流测量装置的输出端分别与计算机设备相连，该计算机设备被编程或配置以执行所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的步骤，或该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的计算机程序。

此外，本发明还提供一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断系统，包括：

数据采集程序单元，用于测量高压开关柜的负载电流I、环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc；

温升计算程序单元，用于根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC，根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX；

温升健康度计算程序单元，用于将理想温升ΔT_LX除以测温点的实测温升ΔT_SC得到测温点的负载温升健康度R；

温升状态判断程序单元，用于将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明可实现对开关柜运行过程中电流负载和温升的实时监测，并根据温升和电流负载变化情况准确判断出设备运行的状态，本发明诊断得到的开关柜健康度情况反映判断柜体是否有老化情况，有故障（或隐患）状态的设备根据健康度，在一定的负载范围内，可以继续运行，在有必要或有条件时才安排检修，提高检修效率，基于本发明诊断得到的开关柜健康度情况合理安排调整负荷，可减少高压开关柜过载引起的高温事故，提高开关柜运行安全性和使用寿命，保障电力系统安全平稳运行。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

具体实施方式

本发明高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的原理如下：高压开关柜的发热符合焦耳定律。以往都是人通过触摸开关柜外壁来判断开关柜是否过热或通过温度传感器来判断开关柜是否安全运行，这类判断依据都缺乏安全性和准确性。传统的监测方法主要是触头测温，通过在开关柜断路器的触头或母线上安装铂电阻来监测触头的温升，这种方法只能监测温度，并设置一个温度阈值来报警，这种方法无法反映温升是故障引起还是负载变大引起的，并且在触头上或母排安装铂电阻也存在一定的安全隐患，推广应用具有很大的局限性。而现在随着负载的增加以及对设备安全运行的更高要求，本发明高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法将实时采集的温度电流数据与诊断模型中的数据进行对比，以实时数据与诊断模型数据的偏差来表示系统运行状态，温度电流一体化诊断的关键就是通过负载电流和温度两种相关性的变量来判断开关柜是否处于安全运行状态。

如图1所示，本实施例高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的实施步骤包括：

1）获取高压开关柜的负载电流I、环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc；需要说明的是，考虑到环境温度T₀的波动相对负载电流I以及测温点的实测温度T_sc的波动更小，因此环境温度T₀可以通过定时的方式获取，且其获取方式既可以通过环境温度传感器的方式来获取，也可以根据需要从网络或者其他数据源中获取。

2）根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC，根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX；

3）将理想温升ΔT_LX除以测温点的实测温升ΔT_SC得到测温点的负载温升健康度R；

4）将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态。

本实施例高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法将实测温度T_sc与负载理论温度T_LX之间差异的大小表征开关柜的运行状态（在健康/故障状态）。根据所监测的负载电流I计算所对应测温点在该环境下的负载理论温升ΔT_LX=（T_LX-T₀），将实测温升与ΔT_SC负载理论温升ΔT_LX=（T_LX-T₀）进行对比，比值即为设备的负载温升健康度R，根据所设定的诊断阈值判断，做出诊断即可确定高压开关柜的设备负载温升状态。

本实施例中，步骤1）中的测温点位于高压开关柜的断路器的触头或母线上。

本实施例中，步骤2）中根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC具体是指将测温点的实测温度T_sc减去环境温度T₀得到测温点的实测温升ΔT_SC。

本实施例中，步骤2）中根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX具体是指根据ΔT_LX= k*I²计算得到测温点的理想温升ΔT_LX，其中k为测温点的温升特性常数，温升特性常数k可通过实验确定。

本实施例中，步骤4）中高压开关柜的设备负载温升状态包括“健康”、“亚健康”、“故障预警”、“严重故障”四种；毫无疑问，也可以划分为更多细分的状态，或者不同状态采用其他类似名称，其原理与本实施例相同，在此不再赘述。

本实施例中，步骤4）中将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态时，当R≥85%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“健康”状态，当85%＞R≥60%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“亚健康”状态，当60%＞R≥35%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“故障预警”状态，当R＜35%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“严重故障”状态。

综上所述，本实施例前述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法通过对负载电流的监测，开关柜内触头温度的监测以及对环境温度的监测。根据温升和负载变化情况准确判断出设备运行的状态，且其具有下述功能：1.可以提供开关柜电流负载和断路器室六个触头温度的实时数据并反馈运行状态信息；2.可以根据电流负载和温升情况提供可加载负载上限的预测值，便于开关柜的负载分配；3.可实时监测负载和温升情况，结合相应软件，可判断开关柜老化情况，安排检修计划。

此外，本实施例还提供一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行本实施例前述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的步骤，或该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行本实施例前述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的计算机程序。

此外，本实施例还提供一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断系统，包括温度采集单元、电流测量装置以及计算机设备，所述温度采集单元包括环境温度传感器和至少一个安装在高压开关柜的断路器触头上的温度传感器，所述电流测量装置安装在高压开关柜的电流互感器二次侧电流线上，所述温度采集单元、电流测量装置的输出端分别与计算机设备相连，该计算机设备被编程或配置以执行本实施例前述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的步骤，或该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行本实施例前述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的计算机程序。

本实施例中，高压开关柜具有六个断路器触头，在每一个断路器触头上的温度传感器。作为一种可选的实施方式，本实施例中温度传感器采用无源无线温度测量装置+无线接收装置实现，无源无线温度测量装置主要负责测量高压柜断路器室六个触头温度，并发送给无线接收装置。作为一种可选的实施方式，本实施例中电流测量装置也采用无线电流测量装置，无线电流测量装置主要负责测量高压柜进线端三相电流数据并发送给共用的无线接收装置，最终通过无线接收装置将数据传输至后台（计算机设备）。采用无线的方式可以避免线路在高压开关柜内部造成干扰，以免影响高压开关柜正常运行。

此外，与本实施例前述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法完全对应，本实施例还提供一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断系统，包括，

数据采集程序单元，用于测量高压开关柜的负载电流I、环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc；

温升计算程序单元，用于根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC，根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX；

温升健康度计算程序单元，用于将理想温升ΔT_LX除以测温点的实测温升ΔT_SC得到测温点的负载温升健康度R；

温升状态判断程序单元，用于将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行本实施例前述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法，其特征在于实施步骤包括：

1）获取高压开关柜的负载电流I、环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc；

2）根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC，根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX；

3）将理想温升ΔT_LX除以测温点的实测温升ΔT_SC得到测温点的负载温升健康度R；

4）将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态。

2.根据权利要求1所述的高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法，其特征在于，步骤1）中的测温点位于高压开关柜的断路器的触头或母线上。

3.根据权利要求1所述的高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法，其特征在于，步骤2）中根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC具体是指将测温点的实测温度T_sc减去环境温度T₀得到测温点的实测温升ΔT_SC。

4.根据权利要求1所述的高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法，其特征在于，步骤2）中根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX具体是指根据ΔT_LX= k*I²计算得到测温点的理想温升ΔT_LX，其中k为测温点的温升特性常数。

5.根据权利要求1所述的高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法，其特征在于，步骤4）中高压开关柜的设备负载温升状态包括“健康”、“亚健康”、“故障预警”、“严重故障”四种。

6.根据权利要求5所述的高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法，其特征在于，步骤4）中将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态时，当R≥85%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“健康”状态，当85%＞R≥60%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“亚健康”状态，当60%＞R≥35%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“故障预警”状态，当R＜35%时表示高压开关柜的设备负载温升状态为“严重故障”状态。

7.一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的步骤，或该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的计算机程序。

8.一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断系统，其特征在于，包括温度采集单元、电流测量装置以及计算机设备，所述温度采集单元包括环境温度传感器和至少一个安装在高压开关柜的断路器触头上的温度传感器，所述电流测量装置安装在高压开关柜的电流互感器二次侧电流线上，所述温度采集单元、电流测量装置的输出端分别与计算机设备相连，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的步骤，或该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的计算机程序。

9.一种高压开关柜温度电流一体化在线诊断系统，其特征在于包括：

数据采集程序单元，用于测量高压开关柜的负载电流I、环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc；

温升计算程序单元，用于根据环境温度T₀以及测温点的实测温度T_sc计算测温点的实测温升ΔT_SC，根据负载电流I映射计算得到测温点的理想温升ΔT_LX；

温升健康度计算程序单元，用于将理想温升ΔT_LX除以测温点的实测温升ΔT_SC得到测温点的负载温升健康度R；

温升状态判断程序单元，用于将负载温升健康度R和预设的状态阈值范围进行比对确定高压开关柜的设备负载温升状态。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述高压开关柜温度电流一体化在线诊断方法的计算机程序。