CN115371725A

CN115371725A - 一种基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法

Info

Publication number: CN115371725A
Application number: CN202210836588.9A
Authority: CN
Inventors: 李继晟; 孙文艺; 张涛; 崔长亮; 赵世欣
Original assignee: Beijing Boyanghuiyuan Power Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Boyanghuiyuan Power Technology Co ltd
Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2022-07-15
Publication date: 2022-11-22

Abstract

本发明公开了一种基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法，通过采集框架开关连接的母线三相电压U_a1、U_b1、U_c1，框架开关出口点的三相电压U_a2、U_b2、U_c2以及流过框架开关的每一相的电流Ia、Ib、Ic，计算出同一时刻框架开关每一相流进与流出框架开关的有功功率纵向功率差的绝对值，并对纵向功率差值进行横向两两求差，进一步求取横向差值的最小值ΔP_min与最大值ΔP_max，并计算得出功率损耗横向差值最小值与最大值之间的差动比率K，通过K值大小确定告警延时甚至跳闸出口。本发明能够实时识别出框架开内部任一环节的阻抗变化，按照变化的程度给出不同的告警信息，从而达到框架开关状态检测测目的。

Description

一种基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法

技术领域

本发明属于框架开关元件状态检测技术领域，尤其涉及一种基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法。

背景技术

主回路框架开关三个隔室里的触点以及开合结构，尤其是框架开关的动静触头、闸刀触头以及电缆进出线的接头部位，经过长期的氧化和磨损，有时机械上还会松动，极大可能会增大连接处的接触电阻；同时主回路框架开关的这些部件长期运行在大电流、高电压的满负荷状态下，当电流流过时，触头处温度将会升高，产生热量，如果热量不及时散去，长此以往，设备会长期处于高温环境中，容易造成框架开关柜内部绝缘材料的老化，使得触头处发生氧化，进一步增大接触电阻，造成恶性循环，这种隐患如果不及早发现，当短路隐患发生时，流经主要框架开关设备的电流会比正常负荷高数十倍，产生的热量会急剧增加，进而导致局部熔焊，酿成严重事故。为了及早发现隐患，目前一般是选择在动触头、电缆接头等关节点位安装温度传感器，通过监测温度变化来判断异常的发生。然而这种测量温度的方法在使用时存在以下问题：

由于主要框架开关都是高压设备，结构复杂，环节较多，一则温度传感器安装难以全部覆盖，对于像框架开关内触头的温度一般都是采用间接方法测量；同时，由于温度传感器需要与高压设备直接接触，导致温度信号的传输就比较复杂，技术难度高，目前在商用的各种测温方法均有其局限性。

通过温度传感器测温方法易受环境通风、散热条件的影响，同时由于高温、机械振动等因素会导致测温传感器松动、脱落，进而无法保证测温系统所测得的温度能够真实反应设备的运行状态，也会造成额外的故障风险。

通过温度传感器测温方法需要在高压设备上增加设备，此方法成本高昂；同时由于测温系统自身与高压设备直接接触，后期运行维护也不方便，从而增加了供电系统的故障风险。

发明内容

本发明为了解决以上问题，提供了一种基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法，包括以下步骤：

步骤1：同步采集框架开关连接的母线三相电压U_a1、U_b1、U_c1，框架开关出口点的三相电压U_a2、U_b2、U_c2以及流过框架开关的每一相的电流Ia、Ib、Ic，计算出同一时刻框架开关每一相流进与流出框架开关的有功功率纵向功率差的绝对值；

步骤2：把三个功率差值进行横向两两求差，获取三个功率损耗横向差值，并求出三个功率损耗横向差值的最小值与最大值；

步骤3：框架开关的综合接触电阻Rset以及流过框架开关的当前电流，计算当前功率损耗越限门槛ΔP_set；

步骤4：判断ΔP_max<ΔP_set是否成立。

进一步的，步骤2中：获取三个功率损耗横向差值ΔP_AB、ΔP_BC、ΔP_CA，并求出三个功率损耗横向差值的最小值ΔP_min与最大值ΔP_max；

ΔP_max＝max{|ΔP_AB|、|ΔP_BC|、|ΔP_CA|}

ΔP_min＝min{|ΔP_AB|、|ΔP_BC|、|ΔP_CA|}

进一步的，步骤3中，根据框架开关的综合接触电阻Rset以及流过框架开关的当前电流，计算当前功率损耗越限门槛ΔP_set：

ΔP_set＝(max{Ia、Ib、Ic})²*Rset*0.25

进一步的，步骤4中：判断ΔP_max<ΔP_set是否成立，若成立则判断为状态异常并计算功率损耗横向差动比率K，否则判断为框架开关状态正常，其中：

K＝ΔP_min/ΔP_max

若ΔP_max>ΔP_set，则根据功率损耗横向差动比率K值大小区段给出相应的告警或者跳闸：

若K>0.5，给出检测环节老化告警；

若K<0.5，给出检测环节异常告警。

进一步的，步骤1中，同步采样率不低于4000Hz。

本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

通过同步实时采集框架开关入口、出口电压以及流过框架开关的电流，计算出框架开关每一相同一时刻纵向有功功率损耗，进一步求出框架开关三相横向有功功率损耗的差。采用自适应动态求取的功率损耗差值门槛，利用功率损耗差值的比率反向特性，判断框架开关状态的方法具有很高的可靠性与安全性，能够实时识别出框架开内部任一环节的阻抗变化，按照变化的程度给出不同的告警信息，从而达到框架开关状态检测测目的。本方法可以直接检测电气功率损耗，不受运行环境影响，系统简单，不需要额外的检测传感器，规避了在框架开关的接线柱上安装温度传感器的情况，克服了温度传感器由于环境因素影响测量准确度的问题，也没有温度传感器的绝缘问题，提高了电力框架开关状态检测准确性、经济性与便利性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明框架开关状态检测流程图。

图2为本发明框架开关状态检测系统图。

具体实施方式

下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

结合图1和图2所示的，本发明公开了一种基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法，包括以下步骤：

(1)以4000Hz采样率同步采集框架开关连接的母线三相电压U_a1、U_b1、U_c1，框架开关出口点三相电压U_a2、U_b2、U_c2，以及流过框架开关的每一相的电流Ia、Ib、Ic，然后计算出同一时刻框架开关每一相流进与流出的纵向功率差的绝对值(即功率损耗)；

(2)把三个功率差值进行横向两两求差，获取三个功率损耗横向差值ΔP_xx(AB、BC、CA相)，并求出三个功率损耗横向差值的最小值ΔP_min与最大值ΔP_max，计算方法为：

ΔP_max＝max{|ΔP_AB|、|ΔP_BC|、|ΔP_CA|}

ΔP_min＝min{|ΔP_AB|、|ΔP_BC|、|ΔP_CA|}；

(3)根据框架开关正常情况的综合接触电阻Rset以及流过框架开关的当前电流，计算当前功率损耗越限门槛ΔP_set：

ΔP_set＝(max{Ia、Ib、Ic})²*Rset*0.25

其中Rset是框架开关正常情况两个电压采集点之间各环节的综合电阻。

(4)若ΔP_max<ΔP_set，则检测环节状态正常，返回(1)持续检测，若ΔP_max<ΔP_set成立则判断为状态异常并计算功率损耗横向差动比率K，否则判断为框架开关状态正常，其中：

K＝ΔP_min/ΔP_max

(5)若ΔP_max>ΔP_set，则根据功率损耗横向差动比率K值大小区段给出相应的告警或者跳闸：若K>0.5，给出检测环节老化告警；若K<0.5，给出检测环节异常告警。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims

1.一种基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法，其特征在于，

步骤4：判断ΔP_max<ΔP_set是否成立。

2.根据权利要求1所述的基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法，其特征在于：步骤2中：获取三个功率损耗横向差值ΔP_AB、ΔP_BC、ΔP_CA，并求出三个功率损耗横向差值的最小值ΔP_min与最大值ΔP_max；

ΔP_max＝max{|ΔP_AB|、|ΔP_BC|、|ΔP_CA|}

ΔP_min＝min{|ΔP_AB|、|ΔP_BC|、|ΔP_CA|}。

3.根据权利要求1所述的基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法，其特征在于：步骤3中，根据框架开关的综合接触电阻Rset以及流过框架开关的当前电流，计算当前功率损耗越限门槛ΔP_set：

ΔP_set＝(max{Ia、Ib、Ic})²*Rset*0.25。

4.根据权利要求1所述的基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法，其特征在于：步骤4中：判断ΔP_max<ΔP_set是否成立，若成立则判断为状态异常并计算功率损耗横向差动比率K，否则判断为框架开关状态正常，其中：

K＝ΔP_min/ΔP_max

若K>0.5，给出检测环节老化告警；

若K<0.5，给出检测环节异常告警。

5.根据权利要求1所述的基于功率损耗横向差动的框架开关状态检测方法，其特征在于：步骤1中，同步采样率不低于4000Hz。