CN113092890A - 一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置及方法 - Google Patents

一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置及方法，该方法包括如下步骤：步骤S1，利用可信方法分析获取电缆的温度和电流关系模型；步骤S2，利用夹持在三相电缆监测部位的各传感器测量三相电流及三相线表皮温度；步骤S3，子传感器通过无线模块将电流、温度、电缆健康状态数据传送到主传感器，并由主传感器计算低压出线负载率及低压出线三相不平衡度；步骤S4，主传感器根据获得的数据及计算结果确定开关负载情况和电缆健康情况，并根据判断结果发出对应等级的告警信号，采用无线方式通过集中器发送至网关。

Description

一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置及方法
技术领域
本发明涉及电力线路监测技术领域，特别是涉及一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置及方法。
背景技术
我国早期配电网络已基本形成，老式配电房大多不具备停电作业的条件。在对配电房进行智能化改造时，很关键的一步就是在低压出线电缆头侧加装监测终端。目前，现有的监测终端都是将所采集到的数据全部都传输到服务器端，由服务端来进行所有的数据分析和处理。
然而，现有的监测终端所采用的策略将数据传输到服务端进行分析处理，由于终端到服务端的数据传输存在时延，所以不能实时的对采集到的数据进行过滤和分析，而且在面对大量终端上传的数据时，给服务器带来较大的运行压力，不利于系统的稳定运行。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置及方法，以充分利用低压回路测控终端的剩余算力，在低压回路测控终端处完成部分电力监测参数的分析过滤和部分结果的运算，将无线传感器采集到的原始数据经过提取和一定的计算后再上传，减少上传到服务器的数据量，并分担部分服务器的需要承担的计算量，达到节省数据带宽的消耗、减小服务端运行压力的目的，最终实现实时、稳定地在线监测低压电缆的带电状态、电流及温度，可帮助用户尽早获取供电状态，保障供电安全。
为达上述目的，本发明提出一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置，包括一个主传感器和两个子传感器，各传感器分别夹持在三相电缆的监测部位，以分别采集三相电缆的电缆温度、电流、带电状态数据，各子传感器通过无线模块将采集的电缆温度、电流、带电状态数据传输到所述主传感器，所述主传感器于收集到各子传感器的采集数据后，通过计算低压出线负载率、三相不平衡度确定开关负载情况和电缆健康情况，并将确定的开关负载情况和电缆健康情况发送至网关。
优选地，各传感器采用夹持机构夹持在监测部位，各传感器通过电缆周围感应电磁能量或内部电池供电。
为达到上述目的，本发明还提供一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，包括如下步骤：
步骤S1，利用可信方法分析获取电缆的温度和电流关系模型；
步骤S2，利用夹持在三相电缆监测部位的各传感器测量三相电流及三相线表皮温度；
步骤S3，子传感器通过无线模块将电流、温度、电缆健康状态数据传送到主传感器，并由主传感器计算低压出线负载率及低压出线三相不平衡度；
步骤S4，主传感器根据获得的数据及计算结果确定开关负载情况和电缆健康情况，并根据判断结果发出对应等级的告警信号，采用无线方式通过集中器发送至网关。
优选地，于步骤S2后，还包括如下步骤：
通过各传感器判断步骤S2测量获得的电流与温度测量值是否符合所述温度和电流关系模型，根据判断结果判断当前电缆是否出于健康状态。
优选地，将步骤S2测量得到的三相的电流值代入所述温度和电流关系模型，分别得到对应的温度计算值，计算温度计算值与相应的温度测量值的误差，若误差值在预设的阈值内表示对应电缆处于健康状态。
优选地，于步骤S1中，利用其他可信方法通过对选取的某几个配电房的低压出线开关线路的电流值和表皮温度值进行采样分析，得到所述电缆的温度和电流关系模型。
优选地，于步骤S3中，所述低压出线负载率与低压出线三相不平衡度计算如下：
低压出线负载率＝线路最大单相电流/开关额定电流*100％，
低压出线三相不平衡度＝(三相中最大电流-三相中最小电流)/三相中最大电流*100％。
优选地，于步骤S4中，所述主传感器通过判断连续四个若干分钟的断面值是否满足预设告警等级，若满足则发出对应等级的告警信号，并同时采用无线方式将测量数据及告警信息通过集中器发送至网关。
优选地，于步骤S4后，还包括如下步骤：
网关北向应用于接收到的测量数据及告警信息后通知有关执行机构予以调整。
优选地，于步骤S4中，所述主传感器通过判断步骤S2测量获得的电流与温度测量值是否符合所述温度和电流关系模型，根据判断结果判断当前电缆是否出于健康状态。
与现有技术相比，本发明一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置及方法充分利用低压回路测控终端的剩余算力，在低压回路测控终端处完成部分电力监测参数的分析过滤和部分结果的运算，将无线传感器采集到的原始数据经过提取和一定的计算后再上传，减少上传到服务器的数据量，并分担部分服务器的需要承担的计算量，达到节省数据带宽的消耗、减小服务端运行压力的目的，最终实现实时、稳定地在线监测低压电缆的带电状态、电流及温度，可帮助用户尽早获取供电状态，保障供电安全。
附图说明
图1为本发明一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置的系统架构图；
图2为本发明具体实施例中各监测终端交互的示意图；
图3为本发明一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法的步骤流程图；
图4为本发明具体实施例的流程图；
图5为本发明具体实施例中电流温度关系模型的拟合图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置的系统架构图。如图1所示，本发明一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置，包括一个主传感器10和两个子传感器20，各传感器采用夹持机构夹持在三相电缆的监测部位，以分别采集三相的电缆温度、电流、带电状态等数据，各传感器内设有高性能单片机，且具有无线模块可相互通讯，子传感器20通过无线模块将采集的电缆温度、电流、带电状态等数据传输到主传感器10，主传感器10于收集到子传感器20的采集数据后，通过计算低压出线负载率、三相不平衡等计算出开关负载情况和电缆健康情况，并将计算出的开关负载情况和电缆健康情况通过通讯集中器发送到网关。
在本发明中，各传感器为低压回路测控终端，是一款应用于低压400V的多功能无线传感器，如图2所示，其分别通过采用夹持机构夹持在三相电缆的监测部位，即A相监测终端，B相监测终端，C相监测终端，各监测终端的温度传感器贴紧电缆，各监测终端采用双电源取电，可通过电缆周围感应电磁能量或内部电池供电，无需外部电源。
图3为本发明一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法的步骤流程图，图4为本发明具体实施例的流程图。如图3及图4所示，本发明一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，包括如下步骤：
步骤S1，通过大量测量电流I和温度T，获取温度T和电流I的关系模型。
具体地，利用其他可信方法通过对选取的某几个配电房的低压出线开关线路的电流值和表皮温度值进行采样分析后，得出结论的表明每组开关电缆表皮温度与电流具有极强相关性，且二次回归方程可信度较高，如图5所示，从而得到如下递归公式的关系模型：
T＝38.65-0.01344×I+0.000197×I2
因此认为，可通过上述回归方程和电流值预测电缆温度，比较预测温度与实际温度，从而判断开关负载情况和电缆健康情况。
步骤S2，利用各传感器测量三相电流IA,IB,IC及三相线表皮温度TA,TB,TC。
步骤S3，通过三相传感器计算测量获得的电流与温度测量值是否符合以上模型，根据判断结果判断电缆是否出于健康状态。
在本发明具体实施例中，可将得到的三相的电流值代入关系模型，分别得到对应的温度计算值，计算温度计算值与相应的温度测量值的误差，误差值在预设的阈值内(例如10％)则表示该电缆处于健康状态。但需说明的是，各相电缆的健康状态的判断可以由各自对应的传感器自行判断，也可以传送至主传感器进行判断，本发明不予限制。
步骤S4，子传感器通过无线模块将电流、温度、电缆健康状态等数据传送到主传感器，由主传感器计算低压出线负载率及三相不平衡度。
在本发明具体实施例中，低压出线负载率及三相不平衡度根据如下公式获得：
低压出线负载率＝线路最大单相电流/开关额定电流*100％，
低压出线三相不平衡度＝(三相中最大电流-三相中最小电流)/三相中最大电流*100％。
步骤S5，主传感器根据计算出的低压出线负载率、三相不平衡度确定开关负载情况和电缆健康情况，并根据判断结果发出对应等级的告警信号，采用无线方式通过集中器发送至网关。
在本发明具体实施例中，主传感器通过判断连续四个15分钟的断面值(在某种基态潮流之下，其电力系统中所呈现出来的有功潮流方向如果完全一致，并且不同电气之间的距离基本相近的输电线路也就被称之为输电断面，比如某开关后相同距离的三相四线就可以算一个输电断面)是否满足下表1情况，若满足则发出对应等级的告警信号，并同时采用无线方式通过集中器发送至网关。
表1
Figure BDA0002948143150000061
网关北向(北向接口，Northbound Interface，是为厂家或运营商进行接入和管理网络的接口，即向上提供的接口)应用通过接收到的测量数据及告警信信息通知有关执行机构予以调整，在自动执行机构不能解决问题时提醒派遣人员检修或切断相关回路以保证电网健康运行。
可见，通过本发明，可以缓解在服务器计算的计算量、数据量过大问题，并且可以快速精准的计算三相不平衡程度，分析系统运行状况，快速定位电力系统故障，提高供电可靠性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置，包括一个主传感器和两个子传感器，各传感器分别夹持在三相电缆的监测部位，以分别采集三相电缆的电缆温度、电流、带电状态数据，各子传感器通过无线模块将采集的电缆温度、电流、带电状态数据传输到所述主传感器，所述主传感器于收集到各子传感器的采集数据后，通过计算低压出线负载率、低压出线三相不平衡度确定开关负载情况和电缆健康情况，并将确定的开关负载情况和电缆健康情况发送至网关。
2.如权利要求1所述的一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析装置，其特征在于，各传感器采用夹持机构夹持在监测部位，各传感器通过电缆周围感应电磁能量或内部电池供电。
3.一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，包括如下步骤：
步骤S1，利用可信方法分析获取电缆的温度和电流关系模型；
步骤S2，利用夹持在三相电缆监测部位的各传感器测量三相电流及三相线表皮温度；
步骤S3，子传感器通过无线模块将电流、温度、电缆健康状态数据传送到主传感器，并由主传感器计算低压出线负载率及低压出线三相不平衡度；
步骤S4，主传感器根据获得的数据及计算结果确定开关负载情况和电缆健康情况，并根据判断结果发出对应等级的告警信号，采用无线方式通过集中器发送至网关。
4.如权利要求3所述的一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，其特征在于，于步骤S2后，还包括如下步骤：
通过各传感器判断步骤S2测量获得的电流与温度测量值是否符合所述温度和电流关系模型，根据判断结果判断当前电缆是否出于健康状态。
5.如权利要求4所述的一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，其特征在于：将步骤S2测量得到的三相的电流值代入所述温度和电流关系模型，分别得到对应的温度计算值，计算温度计算值与相应的温度测量值的误差，若误差值在预设的阈值内表示对应电缆处于健康状态。
6.如权利要求5所述的一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，其特征在于：于步骤S1中，利用其他可信方法通过对选取的某几个配电房的低压出线开关线路的电流值和表皮温度值进行采样分析，得到所述电缆的温度和电流关系模型。
7.如权利要求6所述的一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，其特征在于，于步骤S3中，所述低压出线负载率与低压出线三相不平衡度计算如下：
低压出线负载率＝线路最大单相电流/开关额定电流*100％，
低压出线三相不平衡度＝(三相中最大电流-三相中最小电流)/三相中最大电流*100％。
8.如权利要求7所述的一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，其特征在于：于步骤S4中，所述主传感器通过判断连续四个若干分钟的断面值是否满足预设告警等级，若满足则发出对应等级的告警信号，并同时采用无线方式将测量数据及告警信息通过集中器发送至网关。
9.如权利要求8所述的一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，其特征在于，于步骤S4后，还包括如下步骤：
网关北向应用于接收到的测量数据及告警信息后通知有关执行机构予以调整。
10.如权利要求3所述的一种基于电力线路电流和温度的复合监测分析方法，其特征在于：于步骤S4中，所述主传感器通过判断步骤S2测量获得的电流与温度测量值是否符合所述温度和电流关系模型，根据判断结果判断当前电缆是否出于健康状态。
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