CN115764572A - 一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及箱式变电站及电力柜内部防潮、防凝露技术领域,公开了一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法及装置,与现有技术相比,本发明通过防潮防凝露方法控制箱式变电站及电力柜内部的温度和湿度在设定范围内,从而实现了箱式变电站及电力柜内部的防潮、防凝露,解决了现有箱式变电站及电力柜内各元器件因控湿、防凝露效果不佳,造成容易受潮、生锈,导致电气设备在运行时存在风险的问题。
Description
技术领域
本发明涉及箱式变电站及电力柜内部防潮、防凝露技术领域,具体涉及一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法及装置。
背景技术
箱式变电站及电力柜(户外箱式变电站、环网柜、高低压开关柜、电控柜、端子箱等)内的电气设备、机构箱内部的环境,是会受到外部环境气候、箱内的结构、密封情况等等因素的影响,其中,环境温湿度是影响电气设备正常工作的一个重要因素。空气湿度过大设备表面凝聚水分,引起霉菌滋生或电化学反应加快,使电气绝缘强度降低及接触电阻增大,一旦电气设备机构出现受潮锈蚀或接触电阻增大的情况,此时,一个小故障就可能造成大面积的停产,从而造成一定区域面积的停电。
如何才能保证生产设备高效、安全的运转就显得尤为重要。当设备运行一段时间,由于在湿度过高影响下,设备就会出现这样那样问题。因为湿度的影响是个慢性过程一般都的不到及时的处理,等到设备彻底不能运转时才组织维修。这样一方面增大了维修的难度和强度,影响生产而且提高了维修成本,可能造成重大的安全事故。因此确保电气设备运行在合理的温湿度环境下就显得尤为重要。
尤其在南方地区,有时开关柜内部的空气湿度较高,容易产生结露,目前国内外现有户外电力柜上大多使用的是主要以吸附(收)除湿、冷却除湿、加热除湿等技术方式为主的家用或民用除湿控湿器,通过加热、冷却对周围局部的潮湿空气只能起到分解作用,水分依旧残留在电力柜内部,没有将水分排出,没有破坏柜内产生凝露现象的条件,同时在电力柜内没有形成良好内部循环风流向,反而使电力柜内的电气设备更容易受潮、凝露,不利于设备的安全运行,更不能从根本上有效降低电力柜内内部湿度,改善柜内凝露现象。给电力柜开关设备的安全带来威胁。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法及装置,旨在解决现有箱式变电站及电力柜内各元器件因控湿、防凝露效果不佳,造成容易受潮、生锈,导致电气设备在运行时存在风险的问题。
本发明是这样实现的,本发明提供的一种脑卒中患者近红外信号实时解码方法所采用的技术方案是:一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,其特征在于,所述防潮防凝露方法包括以下步骤:
S1:通过安装于箱式变电站及电力柜内的湿度传感器读取相对湿度RH、结露面温度传感器读取结露表面温度tb、干球温度传感器读取干球温度tg;
S2:根据相对湿度RH和干球温度tg,采用Magnus-Tetens近似法,估计得到露点温度td;
S3:根据结露表面温度tb和露点温度td,计算结露表面温度tb和露点温度td之差,即:
ΔT=tb-td;
其中,ΔT表示露点温差;
如果ΔT<ε,ε为预先设定的正数且ε>0,,说明结露表面温度tb接近露点温度td,箱式变电站及电力柜内可能发生凝结现象,则:
如果相对湿度RH≥RHmax,设RHmax=80%,或者ΔT<ε,转入空气置换循环模式;
如果相对湿度RH<RHmax,且ΔT≥ε,转入温度管理模式;
所述空气置换循环模式包括以下步骤:
S101:如果安装于箱式变电站及电力柜内的凝露传感器检测到有凝露,同步启动空热风幕机内的发热器和风机60秒后,启动抽湿风幕机,转入步骤S102;所述空热风幕机和所述抽湿风幕机安装于箱式变电站及电力柜内;
如果所述凝露传感器没检测到凝露,同步启动所述空热风幕机内的风机和所述抽湿风幕机,转入步骤S103;
S102:实时监测所述凝露传感器状态,一旦所述凝露传感器检测输出无凝露,则停止所述空热风幕机内的发热器运行;
S103:通过凝露蒸发量评估算法估计所述空热风幕机启动后的箱式变电站及电力柜内表面凝露蒸发程度D;
S104:人工选定阀值Dmin作为凝露蒸发程度D的最小值,如果通过所述凝露蒸发量评估算法估计得出的凝露蒸发程度D>Dmin,或者凝露蒸发程度D<Dmin且相对湿度RH≥RHmax,说明箱式变电站及电力柜内的凝露表面蒸发程度较高,启动安装于箱式变电站及电力柜内的轴流风机,转入步骤S105;否则,关闭所述空热风幕机和所述抽湿风幕机;
S105:所述轴流风机抽取箱式变电站及电力柜内的湿空气,形成负压后,开始有效进风,所述抽湿风幕机对进风进行抽湿,以使进入箱式变电站及电力柜内的空气湿度较低;
S106:基于箱式变电站及电力柜内的空气湿度下降速度越快说明抽湿效果越好的原理,估计抽湿效果R;
S107:人工选定阀值Rmin作为抽湿效果R的最小值,如果估计的抽湿效果R>Rmin,说明箱式变电站及电力柜内的抽湿效果较好,关闭所述轴流风机;
如果抽湿效果R<Rmin且相对湿度RH≥RHmax,说明箱式变电站及电力柜内的湿度很大,继续开启所述轴流风机,直至估计的抽湿效果R>Rmin,关闭所述轴流风机;
S108:当估计的抽湿效果R接近Rmin时,关闭所述空热风幕机和所述抽湿风幕机;
所述温度管理模式包括以下步骤:
S201:通过安装于箱式变电站及电力柜内的温度传感器检测温度大于50度时,启动所述轴流风机,进行排风降温;
S202:设所述温度传感器的采样间隔时间为T,以N个采样周期为一组,其中N为用于计算温度平均值的温度数据个数,则在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]的时间范围内,则温度平均值计算公式如下:
根据所述温度平均值计算公式,计算在采样时间t∈[0,H×N×T]内的温度数据其中:H为求取的温度平均值总数,表示在采样时间t∈[0,N×T]时间段内的温度平均值,t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]时间段内的温度平均值,表示在采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]时间段内的温度平均值;
用矩阵形式表示,则:
S204:当所述温度传感器检测到箱式变电站及电力柜内的温度小于设定温度时,启动所述空热风幕机,进行升温;直至所述温度传感器检测到箱式变电站及电力柜内的温度大于设定温度时,停止所述空热风幕机;
所述凝露蒸发量评估算法包括以下步骤:
S10301:设所述湿度传感器的采样间隔时间为T,以N个采样周期为一组,其中N为用于计算相对湿度平均值的相对湿度数据个数,则在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]的时间范围内,相对湿度平均值计算公式如下:
其中:μRH(h)为相对湿度平均值,E表示期望,RH为所述湿度传感器在采样间隔时间T采集的相对湿度数据,k=0,…,N;h为用于区别不同时间段计算的相对湿度平均值的时间变量,N为自然数,
根据所述相对湿度平均值计算公式,计算在采样时间t∈[0,H×N×T]内的相对湿度数据μRH(1),…,μRH(h),…,μRH(H),其中:H为求取的相对湿度平均值总数,μRH(1)表示在采样时间t∈[0,N×T]时间段内的相对湿度平均值,μRH(h)表示在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]时间段内的相对湿度平均值,μRH(H)表示在采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]时间段内的相对湿度平均值;
S10302:在采样时间t∈[0,H×N×T]时间段内,对[μRH(1);…;μRH(h);…;μRH(H)]进行线性拟合;采用最小二乘法,令:
μRH(h)=cRH×h+dRH,h=0,…,H,
其中:cRH表示相对湿度线性拟合μRH(h)=cRH×h+dRH直线的斜率,dRH表示相对湿度线性拟合μRH(h)=cRH×h+dRH直线的截距;
用矩阵形式表示,则:
μRH=H×θRH,
其中:μRH=[μRH(1);…;μRH(h);…;μRH(H)],H=[0 1;…;h 0;…;H 1],θRH=[cRH;dRH];
代入最小二乘目标函数,对θRH求导令其等于零,得出θRH=(HTH)-1HTμRH;
S10303:设凝露蒸发程度D与相对湿度RH、相对湿度RH变化速度有关,建立凝露蒸发程度估计函数如下:
D=a1×μRH(H)+a2×cRH+a3,
其中:a1、a2、a3为大于零的待定系数;
所述凝露蒸发程度估计函数刻画了在采样时间t∈[0,H×N×T]时间段内的时间范围内凝露的减小程度,所述凝露蒸发程度估计函数与采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]在最后一段时间内的相对湿度平均值μRH(H)和相对湿度线性拟合的斜率cRH有关,因此,相对湿度平均值μRH(H)和cRH越大,则凝露蒸发程度D越大,因此,凝露蒸发程度D与相对湿度平均值μRH(H)和cRH呈正相关;
S10304:选择时长为H×N×T的时间段,根据步骤S10301~S10303,计算相对湿度平均值μRH(H)和cRH,并根据箱式变电站及电力柜内的凝露变化情况,人工选定凝露蒸发程度D的值;
S10305:重复步骤S10304,在不同的时间段,独立计算多个相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值,并且,不同的相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值对应不同的人工选定凝露蒸发程度D的值;然后,使用最小二乘法进行线性拟合,即可得到所述凝露蒸发程度估计函数中a1、a2、a3的值;
S10306:根据得到的a1、a2、a3的值,将计算得到的相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值代入所述凝露蒸发程度估计函数中,得出凝露蒸发程度D的值。
本发明还包括一种装置,用于实现如上所述的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,所述装置包括主控模块(130)、抽湿风幕机(140)、空热风幕机(150)、轴流风机(160)、湿度传感器(120)、结露面温度传感器(121)、干球温度传感器(122)、凝露传感器(123)、温度传感器(124),
主控模块(130)分别与抽湿风幕机(140)、空热风幕机(150)、轴流风机(160)、湿度传感器(120)、结露面温度传感器(121)、干球温度传感器(122)、凝露传感器(123)、温度传感器(124)电性相连;
湿度传感器(120)用于采集箱式变电站及电力柜内的相对湿度,结露面温度传感器(121)用于采集箱式变电站及电力柜内的结露表面温度,干球温度传感器(122)用于采集箱式变电站及电力柜内的干球温度,凝露传感器(123)用于检测箱式变电站及电力柜内的凝露,温度传感器(124)用于采集箱式变电站及电力柜内的温度;
抽湿风幕机(140)用于对箱式变电站及电力柜的进风进行冷凝除湿,以形成相对干燥的空气;
空热风幕机(150)用于对箱式变电站及电力柜内的空气进行加热,以除去箱式变电站及电力柜内的潮气;
轴流风机(160)用于将箱式变电站及电力柜内的湿热空气排出至箱式变电站及电力柜外;
主控模块(130)为嵌入式主控器件,用于接收湿度传感器(120)、结露面温度传感器(121)、干球温度传感器(122)、凝露传感器(123)、温度传感器(124)采集的数据,执行如权利要求1所述的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,控制抽湿风幕机(140)、空热风幕机(150)、轴流风机(160)的启动和停止。
进一步地,湿度传感器(120)、干球温度传感器(122)、温度传感器(124)安装于箱式变电站及电力柜内的相对较深的位置,结露面温度传感器(121)安装于箱式变电站及电力柜内的容易结露的位置,凝露传感器(123)安装于箱式变电站及电力柜内的容易生成凝露的位置。
进一步地,主控模块(130)、抽湿风幕机(140)、空热风幕机(150)、轴流风机(160)、湿度传感器(120)、结露面温度传感器(121)、干球温度传感器(122)、凝露传感器(123)、温度传感器(124)为分体式安装,通过电性连接组成集成化的装置。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:本发明提供的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法及装置,与现有技术相比,本发明通过防潮防凝露方法控制箱式变电站及电力柜内部的温度和湿度在设定范围内,从而实现了箱式变电站及电力柜内部的防潮、防凝露,解决了现有箱式变电站及电力柜内各元器件因控湿、防凝露效果不佳,造成容易受潮、生锈,导致电气设备在运行时存在风险的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法的流程示意图。
图2是本发明实施例提供的一种装置组成示意图。
图3是本发明实施例提供的一种装置的主控模块组成示意图。
图4是本发明实施例提供的一种装置的抽湿风幕机组成示意图。
图5是本发明实施例提供的一种装置的空热风幕机组成示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以下结合附图与具体实施例,对本发明的技术方案做详细的说明。
实施例一:
本发明提供的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,参照图1,所述防潮防凝露方法包括以下步骤:
S1:通过安装于箱式变电站及电力柜内的湿度传感器读取相对湿度RH、结露面温度传感器读取结露表面温度tb、干球温度传感器读取干球温度tg;
S2:根据相对湿度RH和干球温度tg,采用Magnus-Tetens近似法,估计得到露点温度td;
S3:根据结露表面温度tb和露点温度td,计算结露表面温度tb和露点温度td之差,即:
ΔT=tb-td;
其中,ΔT表示露点温差;
如果ΔT<ε,ε为预先设定的正数且ε>0,,说明结露表面温度tb接近露点温度td,箱式变电站及电力柜内可能发生凝结现象,则:
如果相对湿度RH≥RHmax,设RHmax=80%,或者ΔT<ε,转入空气置换循环模式;
如果相对湿度RH<RHmax,且ΔT≥ε,转入温度管理模式;
所述空气置换循环模式包括以下步骤:
S101:如果安装于箱式变电站及电力柜内的凝露传感器检测到有凝露,同步启动空热风幕机内的发热器和风机60秒后,启动抽湿风幕机,转入步骤S102;所述空热风幕机和所述抽湿风幕机安装于箱式变电站及电力柜内;
如果所述凝露传感器没检测到凝露,同步启动所述空热风幕机内的风机和所述抽湿风幕机,转入步骤S103;
S102:实时监测所述凝露传感器状态,一旦所述凝露传感器检测输出无凝露,则停止所述空热风幕机内的发热器运行;
S103:通过凝露蒸发量评估算法估计所述空热风幕机启动后的箱式变电站及电力柜内表面凝露蒸发程度D;
S104:人工选定阀值Dmin作为凝露蒸发程度D的最小值,如果通过所述凝露蒸发量评估算法估计得出的凝露蒸发程度D>Dmin,或者凝露蒸发程度D<Dmin且相对湿度RH≥RHmax,说明箱式变电站及电力柜内的凝露表面蒸发程度较高,启动安装于箱式变电站及电力柜内的轴流风机,转入步骤S105;否则,关闭所述空热风幕机和所述抽湿风幕机;
S105:所述轴流风机抽取箱式变电站及电力柜内的湿空气,形成负压后,开始有效进风,所述抽湿风幕机对进风进行抽湿,以使进入箱式变电站及电力柜内的空气湿度较低;
S106:基于箱式变电站及电力柜内的空气湿度下降速度越快说明抽湿效果越好的原理,估计抽湿效果R;
S107:人工选定阀值Rmin作为抽湿效果R的最小值,如果估计的抽湿效果R>Rmin,说明箱式变电站及电力柜内的抽湿效果较好,关闭所述轴流风机;
如果抽湿效果R<Rmin且相对湿度RH≥RHmax,说明箱式变电站及电力柜内的湿度很大,继续开启所述轴流风机,直至估计的抽湿效果R>Rmin,关闭所述轴流风机;
S108:当估计的抽湿效果R接近Rmin时,关闭所述空热风幕机和所述抽湿风幕机;
所述温度管理模式包括以下步骤:
S201:通过安装于箱式变电站及电力柜内的温度传感器检测温度大于50度时,启动所述轴流风机,进行排风降温;
S202:设所述温度传感器的采样间隔时间为T,以N个采样周期为一组,其中N为用于计算温度平均值的温度数据个数,则在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]的时间范围内,则温度平均值计算公式如下:
根据所述温度平均值计算公式,计算在采样时间t∈[0,H×N×T]内的温度数据其中:H为求取的温度平均值总数,表示在采样时间t∈[0,N×T]时间段内的温度平均值,表示在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]时间段内的温度平均值,表示在采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]时间段内的温度平均值;
用矩阵形式表示,则:
S204:当所述温度传感器检测到箱式变电站及电力柜内的温度小于设定温度时,启动所述空热风幕机,进行升温;直至所述温度传感器检测到箱式变电站及电力柜内的温度大于设定温度时,停止所述空热风幕机;
所述凝露蒸发量评估算法包括以下步骤:
S10301:设所述湿度传感器的采样间隔时间为T,以N个采样周期为一组,其中N为用于计算相对湿度平均值的相对湿度数据个数,则在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]的时间范围内,相对湿度平均值计算公式如下:
其中:μRH(h)为相对湿度平均值,E表示期望,RH为所述湿度传感器在采样间隔时间T采集的相对湿度数据,k=0,…,N;h为用于区别不同时间段计算的相对湿度平均值的时间变量,N为自然数,
根据所述相对湿度平均值计算公式,计算在采样时间t∈[0,H×N×T]内的相对湿度数据μRH(1),…,μRH(h),…,μRH(H),其中:H为求取的相对湿度平均值总数,μRH(1)表示在采样时间t∈[0,N×T]时间段内的相对湿度平均值,μRH(h)表示在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]时间段内的相对湿度平均值,μRH(H)表示在采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]时间段内的相对湿度平均值;
S10302:在采样时间t∈[0,H×N×T]时间段内,对[μRH(1);…;μRH(h);…;μRH(H)]进行线性拟合;采用最小二乘法,令:
μRH(h)=cRH×h+dRH,h=0,…,H,
其中:cRH表示相对湿度线性拟合μRH(h)=cRH×h+dRH直线的斜率,dRH表示相对湿度线性拟合μRH(h)=cRH×h+dRH直线的截距;
用矩阵形式表示,则:
μRH=H×θRH,
其中:μRH=[μRH(1);…;μRH(h);…;μRH(H)],H=[0 1;…;h 0;…;H 1],θRH=[cRH;dRH];
代入最小二乘目标函数,对θRH求导令其等于零,得出θRH=(HTH)-1HTμRH;
S10303:设凝露蒸发程度D与相对湿度RH、相对湿度RH变化速度有关,建立凝露蒸发程度估计函数如下:
D=a1×μRH(H)+a2×cRH+a3,
其中:a1、a2、a3为大于零的待定系数;
所述凝露蒸发程度估计函数刻画了在采样时间t∈[0,H×N×T]时间段内的时间范围内凝露的减小程度,所述凝露蒸发程度估计函数与采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]在最后一段时间内的相对湿度平均值μRH(H)和相对湿度线性拟合的斜率cRH有关,因此,相对湿度平均值μRH(H)和cRH越大,则凝露蒸发程度D越大,因此,凝露蒸发程度D与相对湿度平均值μRH(H)和cRH呈正相关;
S10304:选择时长为H×N×T的时间段,根据步骤S10301~S10303,计算相对湿度平均值μRH(H)和cRH,并根据箱式变电站及电力柜内的凝露变化情况,人工选定凝露蒸发程度D的值;
S10305:重复步骤S10304,在不同的时间段,独立计算多个相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值,并且,不同的相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值对应不同的人工选定凝露蒸发程度D的值;然后,使用最小二乘法进行线性拟合,即可得到所述凝露蒸发程度估计函数中a1、a2、a3的值;
S10306:根据得到的a1、a2、a3的值,将计算得到的相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值代入所述凝露蒸发程度估计函数中,得出凝露蒸发程度D的值。
上述提供的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,与现有技术相比,本发明通过防潮防凝露方法控制箱式变电站及电力柜内部的温度和湿度在设定范围内,从而实现了箱式变电站及电力柜内部的防潮、防凝露,解决了现有箱式变电站及电力柜内各元器件因控湿、防凝露效果不佳,造成容易受潮、生锈,导致电气设备在运行时存在风险的问题。
实施例二:
本发明还提出了一种装置,用于实现如上所述的箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,如图2所示,所述装置包括主控模块130、抽湿风幕机140、空热风幕机150、轴流风机160、湿度传感器120、结露面温度传感器121、干球温度传感器122、凝露传感器123、温度传感器124,
主控模块130分别与抽湿风幕机140、空热风幕机150、轴流风机160、湿度传感器120、结露面温度传感器121、干球温度传感器122、凝露传感器123、温度传感器124电性相连;
湿度传感器120用于采集箱式变电站及电力柜内的相对湿度,结露面温度传感器121用于采集箱式变电站及电力柜内的结露表面温度,干球温度传感器122用于采集箱式变电站及电力柜内的干球温度,凝露传感器123用于检测箱式变电站及电力柜内的凝露,温度传感器124用于采集箱式变电站及电力柜内的温度;
抽湿风幕机140用于对箱式变电站及电力柜的进风进行冷凝除湿,以形成相对干燥的空气;
空热风幕机150用于对箱式变电站及电力柜内的空气进行加热,以除去箱式变电站及电力柜内的潮气;
轴流风机160用于将箱式变电站及电力柜内的湿热空气排出至箱式变电站及电力柜外;
主控模块130为嵌入式主控器件,用于接收湿度传感器120、结露面温度传感器121、干球温度传感器122、凝露传感器123、温度传感器124采集的数据,执行如权利要求1所述的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,控制抽湿风幕机140、空热风幕机150、轴流风机160的启动和停止。
优选地,湿度传感器120、干球温度传感器122、温度传感器124安装于箱式变电站及电力柜内的相对较深的位置,结露面温度传感器121安装于箱式变电站及电力柜内的容易结露的位置,凝露传感器123安装于箱式变电站及电力柜内的容易生成凝露的位置。
优选地,主控模块130、抽湿风幕机140、空热风幕机150、轴流风机160、湿度传感器120、结露面温度传感器121、干球温度传感器122、凝露传感器123、温度传感器124为分体式安装,通过电性连接组成集成化的装置。
具体地,参照图3,主控模块130包括MCU主控电路板131、显示器132、电性接口133、电源134;
参照图4,抽湿风幕机140包括电性接口141、抽湿冷凝板142、热风产生通道143、风机144;抽湿冷凝板142由半导体制冷片组成,用于对进风进行冷凝除湿,形成相对干燥的空气;当空气进入热风产生通道143时,由半导体制冷片散热面对空气进行加热,从而达到对进风进行冷凝除湿、形成相对干燥的空气的效果;通过热风产生通道143的空气形成的热空气通过风机144形成热风幕,对箱式变电站及电力柜的表面进行长距离吹扫,以迅速除去其表面潮气(即水分子);
参照图5,空热风幕机150包括电性接口151、发热器152、风道153、风机154;箱式变电站及电力柜内的空气在风道153中,通过发热器152加热成为的热空气,经由风机154形成热风幕,箱式变电站及电力柜的表面进行长距离吹扫,以迅速除去其表面潮气(即水分子)。
优选地,当箱式变电站及电力柜空间较小时,可以将本装置中的空热风幕机150省去。
实施例三:
采用本发明提出的一种装置实现本发明提出的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,实现步骤如下所述:
S1:通过安装于箱式变电站及电力柜内的湿度传感器120读取相对湿度RH、结露面温度传感器121读取结露表面温度tb、干球温度传感器122读取干球温度tg;
S2:根据相对湿度RH和干球温度tg,采用Magnus-Tetens近似法,估计得到露点温度td;
S3:根据结露表面温度tb和露点温度td,计算结露表面温度tb和露点温度td之差,即:
ΔT=tb-td;
其中,ΔT表示露点温差;
如果ΔT<ε,ε为预先设定的正数且ε>0,,说明结露表面温度tb接近露点温度td,箱式变电站及电力柜内可能发生凝结现象,则:
如果相对湿度RH≥RHmax,设RHmax=80%,或者ΔT<ε,转入空气置换循环模式;
如果相对湿度RH<RHmax,且ΔT≥ε,转入温度管理模式;
空气置换循环模式包括以下步骤:
S101:如果安装于箱式变电站及电力柜内的凝露传感器123检测到有凝露,同步启动空热风幕机150内的发热器152和风机154运行60秒后,启动抽湿风幕机140,转入步骤S102;空热风幕机150和抽湿风幕机140安装于箱式变电站及电力柜内;
如果凝露传感器123没检测到凝露,同步启动空热风幕机150内的风机154和抽湿风幕机140,转入步骤S103;
S102:实时监测凝露传感器123状态,一旦凝露传感器123检测输出无凝露,则停止空热风幕机150内的发热器152运行;
S103:通过凝露蒸发量评估算法估计空热风幕机150启动后的箱式变电站及电力柜内表面凝露蒸发程度D;
S104:人工选定阀值Dmin作为凝露蒸发程度D的最小值,如果通过凝露蒸发量评估算法估计得出的凝露蒸发程度D>Dmin,或者凝露蒸发程度D<Dmin且相对湿度RH≥RHmax,说明箱式变电站及电力柜内的凝露表面蒸发程度较高,启动安装于箱式变电站及电力柜内的轴流风机160,转入步骤S105;否则,关闭空热风幕机150和抽湿风幕机140;
S105:轴流风机160抽取箱式变电站及电力柜内的湿空气,形成负压后,开始有效进风,抽湿风幕机140对进风进行抽湿,以使进入箱式变电站及电力柜内的空气湿度较低;
S106:基于箱式变电站及电力柜内的空气湿度下降速度越快说明抽湿效果越好的原理,估计抽湿效果R;
S107:人工选定阀值Rmin作为抽湿效果R的最小值,如果估计的抽湿效果R>Rmin,说明箱式变电站及电力柜内的抽湿效果较好,关闭轴流风机160;
如果抽湿效果R<Rmin且相对湿度RH≥RHmax,说明箱式变电站及电力柜内的湿度很大,继续开启轴流风机160,直至估计的抽湿效果R>Rmin,关闭轴流风机160;
S108:当估计的抽湿效果R接近Rmin时,关闭空热风幕机150和抽湿风幕机140;
温度管理模式包括以下步骤:
S201:通过安装于箱式变电站及电力柜内的温度传感器检测温度大于50度时,启动轴流风机160,进行排风降温;
S202:设温度传感器的采样间隔时间为T,以N个采样周期为一组,其中N为用于计算温度平均值的温度数据个数,则在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]的时间范围内,则温度平均值计算公式如下:
根据温度平均值计算公式,计算在采样时间t∈[0,H×N×T]内的温度数据其中:H为求取的温度平均值总数,表示在采样时间t∈[0,N×T]时间段内的温度平均值,表示在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]时间段内的温度平均值,表示在采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]时间段内的温度平均值;
用矩阵形式表示,则:
S204:当温度传感器检测到箱式变电站及电力柜内的温度小于设定温度时,启动空热风幕机150,进行升温;直至温度传感器检测到箱式变电站及电力柜内的温度大于设定温度时,停止空热风幕机150;
凝露蒸发量评估算法包括以下步骤:
S10301:设湿度传感器120的采样间隔时间为T,以N个采样周期为一组,其中N为用于计算相对湿度平均值的相对湿度数据个数,则在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]的时间范围内,相对湿度平均值计算公式如下:
其中:μRH(h)为相对湿度平均值,E表示期望,RH为湿度传感器120在采样间隔时间T采集的相对湿度数据,k=0,…,N;h为用于区别不同时间段计算的相对湿度平均值的时间变量,N为自然数,
根据相对湿度平均值计算公式,计算在采样时间t∈[0,H×N×T]内的相对湿度数据μRH(1),…,μRH(h),…,μRH(H),其中:H为求取的相对湿度平均值总数,μRH(1)表示在采样时间t∈[0,N×T]时间段内的相对湿度平均值,μRH(h)表示在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]时间段内的相对湿度平均值,μRH(H)表示在采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]时间段内的相对湿度平均值;
S10302:在采样时间t∈[0,H×N×T]时间段内,对[μRH(1);…;μRH(h);…;μRH(H)]进行线性拟合;采用最小二乘法,令:
μRH(h)=cRH×h+dRH,h=0,…,H,
其中:cRH表示相对湿度线性拟合μRH(h)=cRH×h+dRH直线的斜率,dRH表示相对湿度线性拟合μRH(h)=cRH×h+dRH直线的截距;
用矩阵形式表示,则:
μRH=H×θRH,
其中:μRH=[μRH(1);…;μRH(h);…;μRH(H)],H=[0 1;…;h 0;…;H 1],θRH=[cRH;dRH];
代入最小二乘目标函数,对θRH求导令其等于零,得出θRH=(HTH)-1HTμRH;
S10303:设凝露蒸发程度D与相对湿度RH、相对湿度RH变化速度有关,建立凝露蒸发程度估计函数如下:
D=a1×μRH(H)+a2×cRH+a3,
其中:a1、a2、a3为大于零的待定系数;
凝露蒸发程度估计函数刻画了在采样时间t∈[0,H×N×T]时间段内的时间范围内凝露的减小程度,凝露蒸发程度估计函数与采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]在最后一段时间内的相对湿度平均值μRH(H)和相对湿度线性拟合的斜率cRH有关,因此,相对湿度平均值μRH(H)和cRH越大,则凝露蒸发程度D越大,因此,凝露蒸发程度D与相对湿度平均值μRH(H)和cRH呈正相关;
S10304:选择时长为H×N×T的时间段,根据步骤S10301~S10303,计算相对湿度平均值μRH(H)和cRH,并根据箱式变电站及电力柜内的凝露变化情况,人工选定凝露蒸发程度D的值;
S10305:重复步骤S10304,在不同的时间段,独立计算多个相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值,并且,不同的相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值对应不同的人工选定凝露蒸发程度D的值;然后,使用最小二乘法进行线性拟合,即可得到凝露蒸发程度估计函数中a1、a2、a3的值;
S10306:根据得到的a1、a2、a3的值,将计算得到的相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值代入凝露蒸发程度估计函数中,得出凝露蒸发程度D的值。
优选地,本发明涉及的所有计算机程序采用已有的、公开的、开源的程序代码编写实现;本领域的软件编程人员按照本发明实施例所述的技术方案可以非常容易的实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,其特征在于,所述防潮防凝露方法包括以下步骤:
S1:通过安装于箱式变电站及电力柜内的湿度传感器读取相对湿度RH、结露面温度传感器读取结露表面温度tb、干球温度传感器读取干球温度tg;
S2:根据相对湿度RH和干球温度tg,采用Magnus-Tetens近似法,估计得到露点温度td;
S3:根据结露表面温度tb和露点温度td,计算结露表面温度tb和露点温度td之差,即:
ΔT=tb-td;
其中,ΔT表示露点温差;
如果ΔT<ε,ε为预先设定的正数且ε>0,,说明结露表面温度tb接近露点温度td,箱式变电站及电力柜内可能发生凝结现象,则:
如果相对湿度RH≥RHmax,设RHmax=80%,或者ΔT<ε,转入空气置换循环模式;
如果相对湿度RH<RHmax,且ΔT≥ε,转入温度管理模式;
所述空气置换循环模式包括以下步骤:
S101:如果安装于箱式变电站及电力柜内的凝露传感器检测到有凝露,同步启动空热风幕机内的发热器和风机60秒后,启动抽湿风幕机,转入步骤S102;所述空热风幕机和所述抽湿风幕机安装于箱式变电站及电力柜内;
如果所述凝露传感器没检测到凝露,同步启动所述空热风幕机内的风机和所述抽湿风幕机,转入步骤S103;
S102:实时监测所述凝露传感器状态,一旦所述凝露传感器检测输出无凝露,则停止所述空热风幕机内的发热器运行;
S103:通过凝露蒸发量评估算法估计所述空热风幕机启动后的箱式变电站及电力柜内表面凝露蒸发程度D;
S104:人工选定阀值Dmin作为凝露蒸发程度D的最小值,如果通过所述凝露蒸发量评估算法估计得出的凝露蒸发程度D>Dmin,或者凝露蒸发程度D<Dmin且相对湿度RH≥RHmax,说明箱式变电站及电力柜内的凝露表面蒸发程度较高,启动安装于箱式变电站及电力柜内的轴流风机,转入步骤S105;否则,关闭所述空热风幕机和所述抽湿风幕机;
S105:所述轴流风机抽取箱式变电站及电力柜内的湿空气,形成负压后,开始有效进风,所述抽湿风幕机对进风进行抽湿,以使进入箱式变电站及电力柜内的空气湿度较低;
S106:基于箱式变电站及电力柜内的空气湿度下降速度越快说明抽湿效果越好的原理,估计抽湿效果R;
S107:人工选定阀值Rmin作为抽湿效果R的最小值,如果估计的抽湿效果R>Rmin,说明箱式变电站及电力柜内的抽湿效果较好,关闭所述轴流风机;
如果抽湿效果R<Rmin且相对湿度RH≥RHmax,说明箱式变电站及电力柜内的湿度很大,继续开启所述轴流风机,直至估计的抽湿效果R>Rmin,关闭所述轴流风机;
S108:当估计的抽湿效果R接近Rmin时,关闭所述空热风幕机和所述抽湿风幕机;
所述温度管理模式包括以下步骤:
S201:通过安装于箱式变电站及电力柜内的温度传感器检测温度大于50度时,启动所述轴流风机,进行排风降温;
S202:设所述温度传感器的采样间隔时间为T,以N个采样周期为一组,其中N为用于计算温度平均值的温度数据个数,则在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]的时间范围内,则温度平均值计算公式如下:
根据所述温度平均值计算公式,计算在采样时间t∈[0,H×N×T]内的温度数据其中:H为求取的温度平均值总数,表示在采样时间t∈[0,N×T]时间段内的温度平均值,表示在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]时间段内的温度平均值,表示在采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]时间段内的温度平均值;
用矩阵形式表示,则:
S204:当所述温度传感器检测到箱式变电站及电力柜内的温度小于设定温度时,启动所述空热风幕机,进行升温;直至所述温度传感器检测到箱式变电站及电力柜内的温度大于设定温度时,停止所述空热风幕机;
所述凝露蒸发量评估算法包括以下步骤:
S10301:设所述湿度传感器的采样间隔时间为T,以N个采样周期为一组,其中N为用于计算相对湿度平均值的相对湿度数据个数,则在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]的时间范围内,相对湿度平均值计算公式如下:
其中:μRH(h)为相对湿度平均值,E表示期望,RH为所述湿度传感器在采样间隔时间T采集的相对湿度数据,k=0,…,N;h为用于区别不同时间段计算的相对湿度平均值的时间变量,N为自然数,
根据所述相对湿度平均值计算公式,计算在采样时间t∈[0,H×N×T]内的相对湿度数据μRH(1),…,μRH(h),…,μRH(H),其中:H为求取的相对湿度平均值总数,μRH(1)表示在采样时间t∈[0,N×T]时间段内的相对湿度平均值,μRH(h)表示在采样时间t∈[(h-1)×N×T,h×N×T]时间段内的相对湿度平均值,μRH(H)表示在采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]时间段内的相对湿度平均值;
S10302:在采样时间t∈[0,H×N×T]时间段内,对[μRH(1);…;μRH(h);…;μRH(H)]进行线性拟合;采用最小二乘法,令:
μRH(h)=cRH×h+dRH,h=0,…,H,
其中:cRH表示相对湿度线性拟合μRH(h)=cRH×h+dRH直线的斜率,dRH表示相对湿度线性拟合μRH(h)=cRH×h+dRH直线的截距;
用矩阵形式表示,则:
μRH=H×θRH,
其中:μRH=[μRH(1);…;μRH(h);…;μRH(H)],H=[0 1;…;h 0;…;H 1],θRH=[cRH;dRH];
代入最小二乘目标函数,对θRH求导令其等于零,得出θRH=(HTH)-1HTμRH;
S10303:设凝露蒸发程度D与相对湿度RH、相对湿度RH变化速度有关,建立凝露蒸发程度估计函数如下:
D=a1×μRH(H)+a2×cRH+a3,
其中:a1、a2、a3为大于零的待定系数;
所述凝露蒸发程度估计函数刻画了在采样时间t∈[0,H×N×T]时间段内的时间范围内凝露的减小程度,所述凝露蒸发程度估计函数与采样时间t∈[(H-1)×N×T,H×N×T]在最后一段时间内的相对湿度平均值μRH(H)和相对湿度线性拟合的斜率cRH有关,因此,相对湿度平均值μRH(H)和cRH越大,则凝露蒸发程度D越大,因此,凝露蒸发程度D与相对湿度平均值μRH(H)和cRH呈正相关;
S10304:选择时长为H×N×T的时间段,根据步骤S10301~S10303,计算相对湿度平均值μRH(H)和cRH,并根据箱式变电站及电力柜内的凝露变化情况,人工选定凝露蒸发程度D的值;
S10305:重复步骤S10304,在不同的时间段,独立计算多个相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值,并且,不同的相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值对应不同的人工选定凝露蒸发程度D的值;然后,使用最小二乘法进行线性拟合,即可得到所述凝露蒸发程度估计函数中a1、a2、a3的值;
S10306:根据得到的a1、a2、a3的值,将计算得到的相对湿度平均值μRH(H)和cRH的值代入所述凝露蒸发程度估计函数中,得出凝露蒸发程度D的值。
2.一种装置,其特征在于,用于实现如权利要求1所述的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,所述装置包括主控模块(130)、抽湿风幕机(140)、空热风幕机(150)、轴流风机(160)、湿度传感器(120)、结露面温度传感器(121)、干球温度传感器(122)、凝露传感器(123)、温度传感器(124),
主控模块(130)分别与抽湿风幕机(140)、空热风幕机(150)、轴流风机(160)、湿度传感器(120)、结露面温度传感器(121)、干球温度传感器(122)、凝露传感器(123)、温度传感器(124)电性相连;
湿度传感器(120)用于采集箱式变电站及电力柜内的相对湿度,结露面温度传感器(121)用于采集箱式变电站及电力柜内的结露表面温度,干球温度传感器(122)用于采集箱式变电站及电力柜内的干球温度,凝露传感器(123)用于检测箱式变电站及电力柜内的凝露,温度传感器(124)用于采集箱式变电站及电力柜内的温度;
抽湿风幕机(140)用于对箱式变电站及电力柜的进风进行冷凝除湿,以形成相对干燥的空气;
空热风幕机(150)用于对箱式变电站及电力柜内的空气进行加热,以除去箱式变电站及电力柜内的潮气;
轴流风机(160)用于将箱式变电站及电力柜内的湿热空气排出至箱式变电站及电力柜外;
主控模块(130)为嵌入式主控器件,用于接收湿度传感器(120)、结露面温度传感器(121)、干球温度传感器(122)、凝露传感器(123)、温度传感器(124)采集的数据,执行如权利要求1所述的一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法,控制抽湿风幕机(140)、空热风幕机(150)、轴流风机(160)的启动和停止。
3.如权利要求2所述的一种装置,其特征在于,湿度传感器(120)、干球温度传感器(122)、温度传感器(124)安装于箱式变电站及电力柜内的相对较深的位置,结露面温度传感器(121)安装于箱式变电站及电力柜内的容易结露的位置,凝露传感器(123)安装于箱式变电站及电力柜内的容易生成凝露的位置。
4.如权利要求2所述的一种装置,其特征在于,主控模块(130)、抽湿风幕机(140)、空热风幕机(150)、轴流风机(160)、湿度传感器(120)、结露面温度传感器(121)、干球温度传感器(122)、凝露传感器(123)、温度传感器(124)为分体式安装,通过电性连接组成集成化的装置。
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CN202211413895.2A CN115764572A (zh) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法及装置 |
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CN202211413895.2A CN115764572A (zh) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 一种箱式变电站及电力柜的防潮防凝露方法及装置 |
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CN (1) | CN115764572A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117878735A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-12 | 长沙普洛电气设备有限公司 | 一种电控机柜防冷凝方法、系统、终端及存储介质 |
-
2022
- 2022-11-11 CN CN202211413895.2A patent/CN115764572A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117878735A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-12 | 长沙普洛电气设备有限公司 | 一种电控机柜防冷凝方法、系统、终端及存储介质 |
CN117878735B (zh) * | 2024-03-12 | 2024-05-28 | 长沙普洛电气设备有限公司 | 一种电控机柜防冷凝方法、系统、终端及存储介质 |
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