一种开关柜热缺陷监测系统及分析方法及综合测控装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种开关柜热缺陷监测系统及分析方法及综合测控装置，所述系统包括：信息检测模块、通讯模块、数据处理模块；其中，信息检测模块包括多个低压侧的数据采集单元，所述数据采集单元分别安装在同一母线所连接的各开关柜中；数据采集单元包括：至少4个空气温度检测回路和至少1个电流检测回路，第一路空气温度检测回路用于检测开关柜外部的环境温度，第二至第四路空气温度检测回路用于检测相应开关柜各隔室的空气温度，电流检测回路用于检测开关柜的负荷电流，检测数据通过通讯模块传输给数据处理模块，数据处理模块基于通讯模块传输的数据判断开关柜是否存在热缺陷，该系统还可用于对开关柜多种缺陷的监测。

A thermal defect monitoring system and analysis method for switchgear and integrated measuring and controlling device

The invention discloses a thermal defect monitoring system, an analysis method and a comprehensive measurement and control device for a switch cabinet. The system comprises an information detection module, a communication module and a data processing module, in which the information detection module includes a plurality of data acquisition units on the low side of the low pressure side, and the data acquisition unit is installed on the same bus. The data acquisition unit includes at least 4 air temperature detection circuits and at least 1 current detection circuits. The first air temperature detection loop is used to detect the ambient temperature of the outside of the switchgear, and the second to fourth air temperature detection loop is used to detect the air temperature in the corresponding compartments. The flow detection circuit is used to detect the load current of the switch cabinet. The detection data is transmitted to the data processing module through the communication module. The data processing module is based on the data transmitted by the communication module to determine whether there is a thermal defect in the switchgear, and the system can also be used to monitor a variety of defects of the switch cabinet.

【技术实现步骤摘要】
一种开关柜热缺陷监测系统及分析方法及综合测控装置
本专利技术涉及开关柜在线监测领域，特别是涉及因接触不良等可能导致开关柜过热引发事故的热缺陷的发现、监测。
技术介绍
高压开关柜是供电系统的常用设备，其结构通常包括：母线室、断路器室、电缆室和二次室及其内部元件等几部分构成。由于制造质量和设备老化等原因，在运行过程中开关柜内部会出现各种各样的缺陷和故障，如过热、绝缘老化、放电、闪络、机械卡涩、动作失灵等各种缺陷，而这些缺陷常常最终会发展成严重的开关柜事故。在开关柜的各种缺陷中，由于接触不良这一热缺陷所造成的过热是电力现场最为头疼的问题。而目前关于热缺陷监测技术却非常少而且还不成熟。开关柜热缺陷检测和开关柜在线测温，二者之间虽然有联系但不是一回事。在线测温通过监测当时的温度以判断开关柜是否出现热了过热；而热缺陷监测虽然也要对温度进行检测，但目的是要确定开关柜是否存在接触不良的缺陷，是对开关柜是否可能会出现过热的预判。许多时候虽然当时的温度不高，但是仍然可能存在接触不良的缺陷。因接触不良产生过热是导致高压开关柜事故的主要原因，为了及时发现开关柜是否出现过热，长期以来，人们研究了各种各样的检测方法，比如红外测温、光纤测温等，但是这些方法基本上都是属于在线测温的范畴。公开号为CN102243285A的文件公开了“一种基于温度和电流分析的故障检测装置及方法”，该专利技术一定程度上解决了接头温度与电流相结合来判断母线搭接故障的热缺陷的问题，但是由于该方案在高压侧安装温度传感器、电流传感器、高压侧数据采集模块和高、低压数据传输模块，因而存在着安全隐患。为了实现小型化，目前高压开关柜的尺寸做得越来越小，内部空间也越来越狭窄，其空间的绝缘裕度本来已很紧张，在这种情况下在开关柜内部加装设备会进一步挤压其空间的绝缘裕度，特别是在高压部位安装部件更有可能会显著改变开关柜内部电场的分布，增加绝缘击穿的风险。在线监测的目的是为了使设备更安全，但如果为了监测又带来其他的安全风险，显然存在很大的不足；另外，该方案把测温传感器安装在高压回路某几个发热点上，还存在着监测盲区的问题。一台开关柜的接触点可能有几十个，这种逐点检测的方式只可能实现对个别的部位进行检测，不可能对每一个接触点都检测到，否则，测试系统将会变得过于庞大，过于复杂。即便如此，这种仅能对少数接触点测温的局部监测方式，就已经使得系统非常复杂了，复杂的接线和众多的相关部件的安装，显著地改变了开关柜设备原有的状态，这对开关柜日后的运行维护都会带来很大困难。在专利号为ZL201310519918.2的文件中，提出了通过检测开关柜各隔室的空气温度而不是某个具体的接触点、并结合其负荷电流来帮助发现开关柜因接触不良而可能过热的热缺陷的方法，此方案虽然较好地解决了监测系统的安全性问题、监测部位不全面的问题、以及系统过于复杂等问题。该方案的具体作法是：“温度传感器安装在高压开关柜内各载流隔室空间的上部，或是安装在开关柜顶盖板上与隔室空间相通的腔体中，”(0008)，同时该方案提出：高压开关柜“各载流隔室通过的电流相同”(0031)，并以此作为依据来分析、判断开关柜的热缺陷。专利技术人进一步研究发现：在现场实践中如果按照现有方案对开关柜的热缺陷进行检测、分析结果常常会出现错误，往往难于判断是否存在缺陷，以及缺陷大致发生在什么部位。开关柜除了热缺陷以外，与高电压有关的缺陷以及机械缺陷等都是威胁开关柜安全运行的重要因素。对于这些缺陷，人们研究了很多方案，虽取得了一定的的成绩但仍有不足，而最根本的问题是，现有的各种监测方案往往过于复杂，而且都是自成系统，一台开关柜很难把这么多系统都装上，所以难于普及。虽然很早就有人提出希望能把各种缺陷监测集合在一个统一的系统中，但是由于各种缺陷、特别是高压缺陷监测的工作原理、信号检测的部位以及检测方式差别太大，很难整合在一起而难于实现。正由于此问题没有得到解决，所以目前绝大多数开关柜，仍然处于无监控状态。但是另一方面，随着时代的进步，人们对电的依赖度越来越大，电力系统非常需要一种结构简单、尽量不改变开关柜的原有结构，同时具有能全面监测各种缺陷功能的高压开关柜监测控制设备，特别是由于无人值守变电站的普遍推行，更需要一种兼有能远控断路器手车进、出车等功能的开关柜，便于管理和维护，减少停电检查维修的时间。
技术实现思路
鉴于目前现有的检测手段和分析方法还存在着各种不足，本(专利技术)的第一目的在于提供一种开关柜热缺陷监测系统及分析方法，能克服现有方案不足，希望找到结构简单、安全可靠、能全面、准确发现开关柜接触不良等热缺陷、适合于广泛推广应用的监测系统和方法，避免过热事故的发生。本(专利技术)提供了一种结构简单适合普及推广的热缺陷监测装置，其能避免在高电压环境下进行温度和电流测量的风险，并解决现有技术可能带来的监测结果不正确等问题。为了达成上述目的，本(专利技术)的解决方案是：一种热缺陷监测系统，由信息检测模块、通讯模块、数据处理模块等几部分组成，信息检测模块由多个分别安装于同一母线所连接的各开关柜中的低压侧数据采集单元所组成，且每个低压侧数据采集单元至少包含4个空气温度检测回路和至少包含1个低压侧电流检测回路，第一路空气温度检测回路用于检测开关柜外部的环境温度，第二至第四路空气温度检测回路用于检测相应开关柜各隔室的空气温度，电流检测回路用于检测相应开关柜的负荷电流，检测数据通过通讯模块以有线或无线的方式传输给数据处理模块，数据处理模块根据环境温度、本隔室的温度、相邻隔室的温度、邻柜与本隔室相邻隔室的温度以及本柜的负荷电流同时根据同一母线上的其它开关柜的负荷电流值以确定本柜是否存在非正常的发热-热缺陷。现有技术对于热缺陷或是过热问题的研究，都是把开关柜以及隔室看作一个孤立系统来研究的。专利技术人发现，隔室的发热不仅与本隔室的元件发热有关，还与相邻隔室、甚至与邻柜的相邻隔室的发热情况有关。这是由于这些开关柜在物理位置上上彼此相邻而互相影响，所以为了正确判断是否存在热缺陷就必须对相邻隔室甚至邻柜的相邻隔室的温度加以考虑；而且，对于母线室而言，其发热不仅与本柜的负荷电流有关，还与同一母线上其它柜的负荷电流有关，因为这些开关柜的负荷电流流经本柜的母线时也会产生热量，所以为了弄清热缺陷情况，本(专利技术)的信息采集模块不仅包含本柜的数据采集单元，还包含同一母线所连接的各开关柜的数据采集单元。这里隔室的空气温度实际上是一个区间的综合温度，此方法实质上就是通过对这个区间综合温度的变化情况的监测来确定是否存在热缺陷的。在热缺陷的分析判断中，各隔室的空气温度作为独立变量对本隔室的温度产生影响，参与分析的独立变量只有足够独立，由这些变量进行的相关性分析才会得到良好的结果，反之，如果参与分析的变量之间已经存在明显的交叉，就会显著影响分析结果，但是，实际情况是各隔室的温度又往往是相互影响的。专利技术人在实践中发现，不仅各隔室的温度不同、而且即使是同一隔室内各点的温度也是不同的。专利技术人发现，在实际运行中，母线室往往是温度最高的隔室，对其它隔室温度的影响也最大，所以其它隔室的温度传感器就应该尽可能避开母线室的影响，尽量远离母线室；而且即使是母线室自身，其内部的温度分布也是不均匀的，越靠近上部温度越高，如在实践中发现，母线室下部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关柜热缺陷监测系统，其特征在于，所述系统包括：信息检测模块、通讯模块、数据处理模块；其中，信息检测模块由多个分别安装于同一母线所连接的各开关柜中的低压侧数据采集单元所组成；每个低压侧数据采集单元包括：至少4个空气温度检测回路和至少1个电流检测回路，第一路空气温度检测回路用于检测开关柜外部的环境温度，第二至第四路空气温度检测回路用于检测相应开关柜各隔室的空气温度，电流检测回路用于检测相应开关柜的负荷电流，检测数据通过通讯模块传输给数据处理模块，数据处理模块根据通讯模块传输的环境温度、本隔室的温度、相邻隔室的温度、邻柜与本隔室相邻的隔室温度以及本柜的负荷电流，以及根据同一母线上的其它开关柜的负荷电流值，以确定本柜是否存在热缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种开关柜热缺陷监测系统，其特征在于，所述系统包括：信息检测模块、通讯模块、数据处理模块；其中，信息检测模块由多个分别安装于同一母线所连接的各开关柜中的低压侧数据采集单元所组成；每个低压侧数据采集单元包括：至少4个空气温度检测回路和至少1个电流检测回路，第一路空气温度检测回路用于检测开关柜外部的环境温度，第二至第四路空气温度检测回路用于检测相应开关柜各隔室的空气温度，电流检测回路用于检测相应开关柜的负荷电流，检测数据通过通讯模块传输给数据处理模块，数据处理模块根据通讯模块传输的环境温度、本隔室的温度、相邻隔室的温度、邻柜与本隔室相邻的隔室温度以及本柜的负荷电流，以及根据同一母线上的其它开关柜的负荷电流值，以确定本柜是否存在热缺陷。2.根据权利要求1所述的开关柜热缺陷监测系统，其特征在于，每个低压侧数据采集单元的空气温度检测回路均设有温度传感器，第二路空气温度检测回路中的温度传感器位于电缆室内断路器下出线的上方，距断路器下出线的高度J为10-40厘米处，且处于距断路器B相下出线的中心线0—10厘米的位置。3.根据权利要求1所述的开关柜热缺陷监测系统，其特征在于，在开关柜电缆室内，在其电缆室与母线室间的隔板上设置有用于安装传感器的第一金属屏蔽罩，第一金属屏蔽罩的第一预设部分位于距断路器下出线10—40厘米的高度J，且对着断路器B相出线的中心线0—15厘米的位置上，并且至少第一预设部分的局部被镂空，所述的空气温度传感器设置在此镂空部位。4.根据权利要求1所述的开关柜热缺陷监测系统，其特征在于，每个低压侧数据采集单元的空气温度检测回路均设有温度传感器，第三路空气温度检测回路中的温度传感器位于断路器室内断路器B相上方，距离断路器B相的中心线0—10厘米，且距断路器顶部的距离h为10至40厘米。5.根据权利要求1所述的开关柜热缺陷监测系统，其特征在于，在开关柜断路器室内，位于断路器的上方设置有用于安装传感器的第二金属屏蔽罩，第二金属屏蔽罩的第二预设部分位于距断路器顶部的高度h为10—40厘米处，且处于断路器B相的中心线0—10厘米的位置上，并且至少第二预设部分有局部被镂空，所述的空气温度传感器设置在此镂空部位。6.根据权利要求1所述的开关柜热缺陷监测系统，其特征在于，每个低压侧数据采集单元的空气温度检测回路均设有温度传感器，第四路空气温度检测回路中的温度传感器位于开关柜母线室内顶盖下方0-2厘米处，且距离盖板下面的两相母排之间的竖直中心线0—3厘米、距开关柜宽度方向的中心线0—20厘米的位置上。7.根据权利要求1所述的开关柜热缺陷监测系统，在开关柜母线室的顶盖内侧沿着与母线平行方向、且在位于盖板下面的距离两相母排之间的竖直中心线0至4厘米的位置上，设置有用于安装传感器的长条形的第三金属屏蔽罩，第三金属屏蔽罩的第三预设部分位于距离开关柜宽度方向的中心线0至20厘米处，并且至少第三预设部分有局部被镂空，所述的空气温度传感器设置在此镂空部位。8.根据权利要求3或5或7所述的开关柜热缺陷监测系统，其特征在于，所述金属屏蔽罩的曲率半径R为3mm至40mm。9.一种开关柜热缺陷在线监测的分析方法，其特征在于，所述方法包括：信息检测模块包括多个低压侧数据采集单元，信息检测模块将检测数据通过通讯模块传输至数据处理模块，数据处理模块基于通讯模块传输的数据判断开关柜是否存在热缺陷；其中，所述数据采集单元分别安装在同一母线所连接的各开关柜中；数据采集单元包括：至少4个空气温度检测回路和至少1个电流检测回路，第一路空气温度检测回路用于检测开关柜设备的环境温度，第二至第四路空气温度检测回路用于检测相应开关柜各隔室的空气温度，电流检测回路用于检测各开关柜的负荷电流；数据处理模块根据传输的数据，获得在不同环境温度T环温、相邻隔室的温度或邻柜与本隔室相邻的隔室温度T邻1、T邻2、本柜的负荷电流I负荷以及同一母线上它柜的负荷电流条件下的关于本隔室温度T的一组数据表；对上述数据表利用数学拟合的方法，得到在设备投运初期时该隔室温度数据对于表格参数的数学表达式T＝f(I负荷、I母、T环温、T邻1、T邻2)或T＝f(I负荷、T环温、T邻1、T邻2)；设定一个偏差值△d；在运行中将检测到的隔室温度值与表达式的计算数值进行对比，若检测到的温度高于计算值，且大于设定值△d，则认为设备发热状况劣化而发出报警，反之，则认...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏仁，陈建政，肖红，甄威，魏文赋，
申请(专利权)人：李宏仁，
类型：发明
国别省市：四川,51