CN111256876A - 一种高压开关柜温度监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种高压开关柜温度监测系统和方法，包括：设置在开关柜内母排上的电流互感器CT、设置在开关柜内母排上的第一无线测温传感器、设置在开关柜内壁的智能测温除湿装置、现场监控主机和服务器；所述智能测温除湿装置内设有第二无线测温传感器和湿度传感器；所述湿度传感器对开关柜内湿度进行检测并在湿度达到预设值时启动除湿；所述电流互感器CT将检测到的母排上通过的电流、第一无线测温传感器将检测到的母排温度、第二无线测温传感器将检测到的开关柜内环境温度上传给所述现场监控主机；所述现场监控主机将数据上传给所述服务器；所述服务器进行故障判断。本发明能够实时监测开关柜内的温度及湿度，确保电力设施运行安全。

Description

一种高压开关柜温度监测系统和方法

技术领域

本发明涉及高压开关柜温度监测领域，特别是一种高压开关柜温度监测系统和方法。

背景技术

(1)现有技术无法实现高压开关柜内部信息实时上传平台

当前的高压开关柜通常显示的为设备自身的运行数据，如是否带电等，自身的运行环境数据为二次数据，电力柜体厂商目前尚无关注此范围。而由于高压柜体内部会进行绝缘充气，因此作为老旧柜体改造及电力公司运维服务，都难以直接测量柜体内部状况(采用有线通信方式因为施工需要加工孔洞，不满足高压开关柜体的国网安全要求；国网目前的平台通讯多为485通讯，无法满足数据上传需求)，这给实际的运行环境温湿度状态监测和运检带来困难。

(2)现有技术无法实现高压开关柜环境的自调控

当前的高压开关柜在考虑加装测温装置时通常采用加装测温传感器这种方式，但这种测温传感器通常不具备自除湿自调节的功效。而传统方法中采用加装加热板的方式，既无法从根本上降低柜内水分，也无法根据环境的当前状况做出全面的预判断及响应。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种能实时监测高压开关柜温度，并根据不同情况做出处理及预警的高压开关柜温度监测系统和方法。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明一种高压开关柜温度监测系统，包括：设置在开关柜内母排上的电流互感器CT、设置在开关柜内母排上的第一无线测温传感器、设置在开关柜内壁的智能测温除湿装置、现场监控主机和服务器；所述智能测温除湿装置内设有第二无线测温传感器和湿度传感器；所述第二无线测温传感器将检测到的开关柜内环境温度上传给所述现场监控主机；所述湿度传感器对开关柜内湿度进行检测并在湿度达到预设值时启动除湿；所述电流互感器CT将检测到的母排上通过的电流上传给所述现场监控主机；所述第一无线测温传感器将检测到的母排温度上传给所述现场监控主机；所述现场监控主机将采集到的开关柜内环境温度、电流及母排温度上传给所述服务器；所述服务器将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜内环境温度及电流判断出故障类型。

优选的，所述预设的温度区间的设置方法包括：

获取母排电缆正常运行时所述电流互感器CT检测到的标准电流值I₀；

将所述标准电流值取平方值再与比例系数α相乘获得标准温度值T₀，即T₀＝αI₀ ²；

将所述预设的温度区间设置为[T₀-△T，T₀+△T]，其中△T表示允许的偏差范围。

优选的，所述服务器将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜内环境温度及电流判断出故障类型，具体包括：

如果母排温度T高于所述温度区间的温度，对比所述电流互感器CT测得的电流I，如果所述电流I与所述母排温度T没有同比增大，或所述比例系数α超过了容许误差范围，判断开关柜内环境温度T₁，如果开关柜内环境温度T₁的温度在正常运行值范围内，则判断出对应的母排存在老化；如果开关柜内环境温度T₁也出现升温，则通知现场排查；

如果母排温度T低于所述温度区间的温度，判断所述电流互感器CT测得的电流I是否在正常范围内，如果电流I偏小，且所述比例系数α在容许误差范围，判断开关柜内环境温度T₁，如果开关柜内环境温度T₁的温度偏低，则判断为正常运行，否则提示设备损坏；如果电流I在正常范围内或电流I偏大，则通知现场排查。

优选的，所述现场监控主机将采集到的开关柜内湿度上传给所述服务器。

优选的，所述比例系数α以月为单位每月更新，更新方法如下：

获取一个月内母排电缆正常运行时，第一无线测温传感器检测到的母排温度T和电流互感器CT检测到的电流，求取每个母排温度T对应的比例系数α'，其中，α'＝T/I²，基于所有比例系数α'，采用遗传算法获得最优比例系数作为下一个月的比例系数α，进而求得下一个月的标准温度值T₀。

优选的，所述智能测温除湿装置设置在开关柜内壁下端靠近门口的位置，通过NB-IoT方式将检测到的开关柜内环境温度无线传输至现场监控主机。

优选的，所述湿度传感器对开关柜内湿度进行检测并在湿度达到预设值时启动除湿，具体包括：

当所述湿度传感器检测到开关柜内湿度超过预设值时，将开关柜内的水分通过半导体制冷片进行冷凝排出，具体为通电后导体间会产生珀尔帖效应，在晶体结点上产生吸热或放热现象，冷端通过冷凝片与空气接触，降低空气的饱和含水量，当空气中的含水量高于饱和浓度，空气中的水分就会冷凝成水排出柜外；晶体结点热端与散热片连接，通过风扇将干燥空气送回柜内。

优选的，所述第一无线测温传感器通过所述电流互感器CT供电；所述电流互感器CT通过电磁感应原理将母排周围产生的磁场转化为电能，给所述第一无线测温传感器供电。

另一方面，本发明一种高压开关柜温度监测方法，包括：

设置在开关柜内母排上的电流互感器CT将检测到的母排上通过的电流上传给所述现场监控主机；

设置在开关柜内母排上的第一无线测温传感器将检测到的母排温度上传给所述现场监控主机

设置在开关柜内壁的第二无线测温传感器将检测到的开关柜内环境温度上传给所述现场监控主机；

所述现场监控主机将采集到的开关柜内环境温度、电流及母排温度上传给所述服务器；所述服务器将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜内环境温度及电流判断出故障类型。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明一种高压开关柜温度监测系统和方法，能将母排温度、开关柜内环境温度通过无线传输给现场监控主机；所述现场监控主机将采集到的开关柜内环境温度、电流及母排温度上传给所述服务器；所述服务器将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜内环境温度及电流判断出故障类型，从而实现高压开关柜内温度监测；

(2)本发明一种高压开关柜温度监测系统和方法，通过柜内智能测温除湿装置对高压开关柜体进行自主除湿，使高压开关柜内部环境处于设备适宜的运行环境区间内；在环境湿度达到阈值的时候自行启动除湿工作，将柜体内部的水分通过半导体制冷片进行冷凝排出，从而降低柜内水分；

(3)本发明一种高压开关柜温度监测系统和方法，利用开关柜内母排上的电流互感器CT为第一无线测温传感器供电，并根据柜内CT提供的能耗率可以计算出当前柜体实际的电流值，在温度监测的同时，可与柜内已安装其他电能/能耗监测进行同步校验，保证整个柜体内部监测效果。

附图说明

图1为本发明实施例的系统结构框图；

图2为本发明实施例的方法流程图；

图3为本发明实施例进一步的处理流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

参见图1所示，一方面，本发明一种高压开关柜温度监测系统，包括：设置在开关柜10内母排上的电流互感器CT101、设置在开关柜10内母排上的第一无线测温传感器102、设置在开关柜10内壁的智能测温除湿装置20、现场监控主机30和服务器40；所述智能测温除湿装置20内设有第二无线测温传感器201和湿度传感器202；所述第二无线测温传感器201将检测到的开关柜10内环境温度上传给所述现场监控主机30；所述湿度传感器202对开关柜10内湿度进行检测并在湿度达到预设值时启动除湿；所述电流互感器CT101将检测到的母排上通过的电流上传给所述现场监控主机30；所述第一无线测温传感器102将检测到的母排温度上传给所述现场监控主机30；所述现场监控主机30将采集到的开关柜10内环境温度、电流及母排温度上传给所述服务器40；所述服务器40将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜10内环境温度及电流判断出故障类型。

具体的，所述第一无线测温传感器102可通过RF灯通信方式进行数据传输。

具体的，所述预设的温度区间的设置方法包括：

获取母排电缆正常运行时所述电流互感器CT101检测到的标准电流值I₀；

将所述标准电流值取平方值再与比例系数α相乘获得标准温度值T₀，即T₀＝αI₀ ²；

将所述预设的温度区间设置为[T₀-△T，T₀+△T]，其中△T表示允许的偏差范围。

所述△T可设置为5。具体可根据实际进行设定，本发明实施例不做具体限制。

所述比例系数α的范围为[0.0024～0.0026]。所述比例系数α的初始值可根据线缆情况进行设定，本发明实施例不做具体限制。

所述服务器40将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜10内环境温度及电流判断出故障类型，具体包括：

如果母排温度T高于所述温度区间的温度，对比所述电流互感器CT101测得的电流I，如果所述电流I与所述母排温度T没有同比增大，或所述比例系数α超过了容许误差范围，判断开关柜10内环境温度T₁，如果开关柜10内环境温度T₁的温度在正常运行值范围内，则判断出对应的母排存在老化；如果开关柜10内环境温度T₁也出现升温，则通知现场排查；

如果母排温度T低于所述温度区间的温度，判断所述电流互感器CT101测得的电流I是否在正常范围内，如果电流I偏小，且所述比例系数α在容许误差范围，判断开关柜10内环境温度T₁，如果开关柜10内环境温度T₁的温度偏低，则判断为正常运行，否则提示设备损坏；如果电流I在正常范围内或电流I偏大，则通知现场排查。

所述比例系数α以月为单位每月更新，更新方法如下：

获取一个月内母排电缆正常运行时，第一无线测温传感器102检测到的母排温度T和电流互感器CT101检测到的电流，求取每个母排温度T对应的比例系数α'，其中，α'＝T/I²，基于所有比例系数α'，采用遗传算法获得最优比例系数作为下一个月的比例系数α，进而求得下一个月的标准温度值T₀。当然，也可以采用其他算法求取最优的比例系数α，如取平均值。

所述智能测温除湿装置20设置在开关柜10内壁下端靠近门口的位置，通过NB-IoT方式将检测到的开关柜10内环境温度无线传输至现场监控主机30。

所述湿度传感器202对开关柜10内湿度进行检测并在湿度达到预设值时启动除湿，具体包括：

当所述湿度传感器202检测到开关柜10内湿度超过预设值时，将开关柜10内的水分通过半导体制冷片进行冷凝排出，具体为通电后导体间会产生珀尔帖效应，在晶体结点上产生吸热或放热现象，冷端通过冷凝片与空气接触，降低空气的饱和含水量，当空气中的含水量高于饱和浓度，空气中的水分就会冷凝成水排出柜外；晶体结点热端与散热片连接，通过风扇将干燥空气送回柜内。

进一步的，当所述湿度传感器202检测到湿度低于预设值时停止除湿。

所述智能测温除湿装置20还包括排水管，所述排水管延伸至电缆沟或排水沟内将水排出。此外，所述智能测温除湿装置20的第二温度传感器侧需保证与其他设备间有大于5cm的空间，来保证散热孔处传感器对环境温度的检测。

所述第一无线测温传感器102通过所述电流互感器CT101供电；所述电流互感器CT101通过电磁感应原理将母排周围产生的磁场转化为电能，给所述第一无线测温传感器102供电。

另一方面，本发明一种高压开关柜温度监测方法，包括：

设置在开关柜内母排上的电流互感器CT将检测到的母排上通过的电流上传给所述现场监控主机；

设置在开关柜内母排上的第一无线测温传感器将检测到的母排温度上传给所述现场监控主机

设置在开关柜内壁的第二无线测温传感器将检测到的开关柜内环境温度上传给所述现场监控主机；

所述现场监控主机将采集到的开关柜内环境温度、电流及母排温度上传给所述服务器；所述服务器将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜内环境温度及电流判断出故障类型。

具体的，参见图2所示，本发明方法的处理流程包括：

S101，第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器和电流互感器CT将采集的温度、湿度和电流信息上传至现场监控主机；

S102，现场监控主机将信息分类处理，进行一次对比之后，打包上传至服务器；

S103，所述服务器进行数据分级、历史数据绘制以及历史数据对比分析；

S104，判断数据是否存在异常；

判断异常的方法为：

所述服务器将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜内环境温度及电流判断出故障类型，具体包括：

如果母排温度T高于所述温度区间的温度，对比所述电流互感器CT测得的电流I，如果所述电流I与所述母排温度T没有同比增大，或所述比例系数α超过了容许误差范围，判断开关柜内环境温度T₁，如果开关柜内环境温度T₁的温度在正常运行值范围内，则判断出对应的母排可能存在老化；如果开关柜内环境温度T₁也出现升温，则可能需要通知现场排查；

如果母排温度T低于所述温度区间的温度，判断所述电流互感器CT测得的电流I是否在正常范围内，如果电流I偏小，且所述比例系数α在容许误差范围，判断开关柜内环境温度T₁，如果开关柜内环境温度T₁的温度偏低，则判断为正常运行，否则可能存在设备损坏；如果电流I在正常范围内或电流I偏大，则可能需要通知现场排查。

S105，如果没有异常，继续数据采集；

S106，如果有异常，对比异常数据状态，并反馈至现场监控主机；

S107，现场监控主机显示服务器反馈的异常内容，并再次确定服务器所提出的异常温度数据信息的当前温度数据值t；

S108，所述现场监控主机判断t与异常温度数据是否相同；

S109，如果相同，将异常温度数据反馈至服务器；服务器将异常温度数据发送至维护人员，并显示异常数据；

S110，如果不同，检测故障点当前数据，并每隔1min再次上传数据；

S111，服务器根据上传的故障点数据绘制每小时及每天的变化曲线；

S112，服务器判断故障问题数据是否呈下降趋势；服务器将故障数据现象发动至维护人员进行对应的处理。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种高压开关柜温度监测系统，其特征在于，包括：设置在开关柜内母排上的电流互感器CT、设置在开关柜内母排上的第一无线测温传感器、设置在开关柜内壁的智能测温除湿装置、现场监控主机和服务器；所述智能测温除湿装置内设有第二无线测温传感器和湿度传感器；所述第二无线测温传感器将检测到的开关柜内环境温度上传给所述现场监控主机；所述湿度传感器对开关柜内湿度进行检测并在湿度达到预设值时启动除湿；所述电流互感器CT将检测到的母排上通过的电流上传给所述现场监控主机；所述第一无线测温传感器将检测到的母排温度上传给所述现场监控主机；所述现场监控主机将采集到的开关柜内环境温度、电流及母排温度上传给所述服务器；所述服务器将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜内环境温度及电流判断出故障类型。

2.根据权利要求1所述一种高压开关柜温度监测系统，其特征在于，所述预设的温度区间的设置方法包括：

获取母排电缆正常运行时所述电流互感器CT检测到的标准电流值I₀；

将所述标准电流值取平方值再与比例系数α相乘获得标准温度值T₀，即T₀＝αI₀ ²；

将所述预设的温度区间设置为[T₀-△T，T₀+△T]，其中△T表示允许的偏差范围。

3.根据权利要求2所述一种高压开关柜温度监测系统，其特征在于，所述服务器将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜内环境温度及电流判断出故障类型，具体包括：

如果母排温度T高于所述温度区间的温度，对比所述电流互感器CT测得的电流I，如果所述电流I与所述母排温度T没有同比增大，或所述比例系数α超过了容许误差范围，判断开关柜内环境温度T₁，如果开关柜内环境温度T₁的温度在正常运行值范围内，则判断出对应的母排存在老化；如果开关柜内环境温度T₁也出现升温，则通知现场排查；

如果母排温度T低于所述温度区间的温度，判断所述电流互感器CT测得的电流I是否在正常范围内，如果电流I偏小，且所述比例系数α在容许误差范围，判断开关柜内环境温度T₁，如果开关柜内环境温度T₁的温度偏低，则判断为正常运行，否则提示设备损坏；如果电流I在正常范围内或电流I偏大，则通知现场排查。

4.根据权利要求3所述一种高压开关柜温度监测系统，其特征在于，所述比例系数α以月为单位每月更新，更新方法如下：

获取一个月内母排电缆正常运行时，第一无线测温传感器检测到的母排温度T和电流互感器CT检测到的电流，求取每个母排温度T对应的比例系数α'，其中，α'＝T/I²，基于所有比例系数α'，采用遗传算法获得最优比例系数作为下一个月的比例系数α，进而求得下一个月的标准温度值T₀。

5.根据权利要求1所述一种高压开关柜温度监测系统，其特征在于，所述智能测温除湿装置设置在开关柜内壁下端靠近门口的位置，通过NB-IoT方式将检测到的开关柜内环境温度无线传输至现场监控主机。

6.根据权利要求1所述一种高压开关柜温度监测系统，其特征在于，所述湿度传感器对开关柜内湿度进行检测并在湿度达到预设值时启动除湿，具体包括：

当所述湿度传感器检测到开关柜内湿度超过预设值时，将开关柜内的水分通过半导体制冷片进行冷凝排出，具体为通电后导体间会产生珀尔帖效应，在晶体结点上产生吸热或放热现象，冷端通过冷凝片与空气接触，降低空气的饱和含水量，当空气中的含水量高于饱和浓度，空气中的水分就会冷凝成水排出柜外；晶体结点热端与散热片连接，通过风扇将干燥空气送回柜内。

7.根据权利要求1所述一种高压开关柜温度监测系统，其特征在于，所述第一无线测温传感器通过所述电流互感器CT供电；所述电流互感器CT通过电磁感应原理将母排周围产生的磁场转化为电能，给所述第一无线测温传感器供电。

8.根据权利要求1所述一种高压开关柜温度监测系统，其特征在于，所述现场监控主机将采集到的开关柜内湿度上传给所述服务器。

9.一种高压开关柜温度监测方法，其特征在于，包括：

设置在开关柜内母排上的电流互感器CT将检测到的母排上通过的电流上传给所述现场监控主机；

设置在开关柜内母排上的第一无线测温传感器将检测到的母排温度上传给所述现场监控主机

设置在开关柜内壁的第二无线测温传感器将检测到的开关柜内环境温度上传给所述现场监控主机；

所述现场监控主机将采集到的开关柜内环境温度、电流及母排温度上传给所述服务器；所述服务器将所述母排温度与预设的温度区间进行比较，如果所述母排温度位于所述温度区间内，判断温度正常，否则根据所述开关柜内环境温度及电流判断出故障类型。

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