一种开关柜非介入式在线监测诊断系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种开关柜非介入式在线监测诊断系统和方法，系统包括分布设于开关柜的柜体表面的多个非介入式温度传感器和后台系统；每个非介入式温度传感器均设有冷端面和热端面，安装于开关柜的柜体表面，其热端面与开关柜的柜体表面直接接触；每个非介入式温度传感器，用于根据热端面的温度、冷端面的温度以及预先配置的非介入算法模型推算得出开关柜的集总热源温度，并将推算得出的开关柜的集总热源温度上传至后台系统，从而使得后台系统根据系统预设的故障诊断阈值对开关柜的运行状态进行诊断。本发明专利技术可解决现有技术中传感器的数量多和安装工程复杂等问题。数量多和安装工程复杂等问题。数量多和安装工程复杂等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种开关柜非介入式在线监测诊断系统和方法


[0001]本专利技术涉及开关柜温度监测，尤其涉及一种开关柜非介入式在线监测诊断系统和方法。

技术介绍

[0002]传统的开关柜监测一般是在开关柜的柜体内部的对应部位安装接触式传感器或者红外探头传感器，来实现对开关柜内的温度监测。但是开关柜在运行时为全封闭式的，其内部存在大电流以及高电压；当需要对传感器安装或维护时，首先需要断开开关柜的电源并打开开关柜，才能实现传感器的安装与更换。因此，对于开关柜的非介入式的监测方式相对于传统的接触式监测的方式来说，对于传感器的安装以及维护相对来说，更为便捷。但是，现有的开关柜的非介入式监测，是通过在开关柜的柜体表面的多个关键部位安装传感器实现对柜体表面的温度进行监测，同时通过设置对应的环境温度传感器监测环境温度，通过获取多个环境温度传感器的监测数据并结合非介入式算法来推算开关柜内的集总热源温度。这种方式需要多个独立的传感器，分别进行相应的监测，一旦某个环境温度传感器与监测系统的连接断开，则无法实现开关柜的集总热源温度的推算；同时，在许多实际的工程中，由于环境温度传感器的数量多，安装很容易出现混乱和遗漏，进而造成监测结果出现错误等问题。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种开关柜非介入式在线监测诊断系统，其能够解决现有技术中对于开关柜的温度监测中的传感器的数量多和安装工程复杂等问题。
[0004]本专利技术的目的之二在于提供一种开关柜非介入式在线监测诊断方法，其能够解决现有技术中对于开关柜的温度监测中的传感器的数量多和安装工程复杂等问题。
[0005]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0006]一种开关柜非介入式在线监测诊断系统，包括分布设于开关柜的柜体表面的多个非介入式温度传感器和后台系统；其中，每个非介入式温度传感器均设有冷端面和热端面；每个非介入式温度传感器安装于开关柜的柜体表面，其热端面与开关柜的柜体表面直接接触；每个非介入式温度传感器与后台系统通信连接，用于根据热端面的温度、冷端面的温度以及预先配置的非介入算法模型推算得出开关柜的集总热源温度，并将推算得出的开关柜的集总热源温度上传至后台系统，从而使得后台系统根据系统预设的故障诊断阈值，对开关柜的运行状态进行诊断。
[0007]进一步地，每个非介入式温度传感器均包括集控模块；所述集控模块与后台系统通信连接，用于根据每个非介入式温度传感器的热端面的温度、冷端面的温度以及非介入算法模型推算得出开关柜的集总热源温度；
[0008]其中，开关柜的集总热源温度θ1(t)为：
[0009][0010]其中，θ2(t)为热端面的温度；θ3(t)为冷端面的温度；A
12
为开关柜集总热源与热端面之间的传热热阻系数，为常数；A
23
为热端面与冷端面之间的传热热阻系数，为常数；B
12
为开关柜的热端面等温面内部全部物质总和的热容性系数，为常数；t为传感器采样时间，则是温度对于时间的导数。
[0011]进一步地，所述非介入式温度传感器还包括无线通讯模块和数据存储模块；所述集控模块通过无线通讯模块与后台系统通信连接；所述数据存储模块与集控模块电性连接，用于存储配置的非介入算法模型、热端面的温度、冷端面的温度、推算的结果数据以及对应的采样时间。
[0012]进一步地，所述非介入式温度传感器为双探头温度传感器；所述双探头温度传感器设有第一热端面和第一冷端面，并且第一热端面、第一冷端面相对分设于双探头温度传感器的上下两端；第一热端面为非介入式温度传感器的热端面、第一冷端面为非介入式温度传感器的冷端面；
[0013]所述双探头温度传感器安装于开关柜的柜体表面，并且第一热端面与开关柜的柜体表面直接接触；所述双探头温度传感器包括第一热端温度探头、冷端温度探头和电源模块；
[0014]所述第一热端温度探头设于第一热端面与开关柜的柜体表面之间，用于检测第一热端面的温度；所述冷端温度探头，设于第一冷端面上，用于检测第一冷端面的温度；所述第一热端温度探头、冷端温度探头分别与所述集控模块电性连接；所述电源模块与集控模块电性连接，用于为集控模块提供电源；所述集控模块，用于按照预设的时间间隔同时通过第一热端温度探头获取第一热端面的温度、通过冷端面探头获取第一冷端面的温度，并记录采样时间，然后根据第一热端面的温度、第一冷端面的温度、采样时间以及所述双探头温度传感器配置的非介入算法模型推算得出开关柜的集总热源温度并将其上传至后台系统。
[0015]进一步地，所述非介入式温度传感器为温差传感器；所述温差传感器包括热电发生器、电压采样电路和第二热端温度探头；其中，所述热电发生器设有第二热端面和第二冷端面，并且第二热端面与第二冷端面相对层叠设置；第二热端面为非介入式温度传感器的热端面、第二冷端面为非介入式温度传感器的冷端面；
[0016]所述温差传感器安装于开关柜的柜体表面时，第二热端面与开关柜的柜体表面直接接触；通过将第二热端面与第二冷端面产生温度差可使得热电发生器产生输出电压；所述集控模块通过电压采样电路与热电发生器电性连接，用于通过电压采样电路获取热电发生器的输出电压；
[0017]所述第二热端温度探头设于第二热端面与开关柜的柜体表面之间，用于检测第二热端面的温度；所述集控模块与第二热端温度探头电性连接，用于通过第二热端温度探头获取第二热端面的温度；所述集控模块，用于按照预设时间间隔同时对第二热端温度探头进行采样获取第二热端面的温度以及通过电压采样电路获取热电发生器的输出电压，并记录采样时间，然后根据第二热端面的温度、热电发生器的输出电压以及采样时间得出第二热端面与第二冷端面的温差和第二冷端面的温度，以及根据第二热端面的温度、第二冷端
面的温度以及温差传感器配置的非介入算法模型推算得出开关柜的集总热源温度并将其上传至后台系统。
[0018]进一步地，所述温差传感器还包括充电电池和电源管理模块；其中，所述电源管理模块的一端与充电电池电性连接、另一端与热电发生器电性连接，用于获取热电发生器产生的电能并存储和/或为所述充电电池充电；所述电源管理模块与集控模块电性连接，用于向集控模块供电；当热电发生器产生的电能不满足温差传感器工作所需的电能时，通过充电电池为集控模块供电；当热电发生器产生的电能为集控模块供电时，充电电池不供电。
[0019]进一步地，所述后台系统包括在线监测诊断单元、模型管理单元和配置单元；其中，所述在线监测诊断单元，用于接收每个非介入式温度传感器发送的监测数据和计算的开关柜的集总热源温度，并根据系统预设的故障诊断阈值对开关柜的运行状态进行诊断，以及和/或根据诊断结果判断是否报警；所述模型管理单元，用于根据每个非介入式温度传感器的初始监测数据、设备原始台账信息和开关柜负荷历史数据，并结合非介入算法模型，对每个非介入式温度传感器的非介入算法模型的模型参数进行优化得出对应优化参数；所述配置单元，用于对每个非介入式温度传感器的非介入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关柜非介入式在线监测诊断系统，其特征在于，包括分布设于开关柜的柜体表面的多个非介入式温度传感器和后台系统；其中，每个非介入式温度传感器均设有冷端面和热端面；每个非介入式温度传感器安装于开关柜的柜体表面，其热端面与开关柜的柜体表面直接接触；每个非介入式温度传感器与后台系统通信连接，用于根据热端面的温度、冷端面的温度以及预先配置的非介入算法模型推算得出开关柜的集总热源温度，并将推算得出的开关柜的集总热源温度上传至后台系统，从而使得后台系统根据系统预设的故障诊断阈值，对开关柜的运行状态进行诊断。2.根据权利要求1所述的一种开关柜非介入式在线监测诊断系统，其特征在于，每个非介入式温度传感器均包括集控模块；所述集控模块与后台系统通信连接，用于根据每个非介入式温度传感器的热端面的温度、冷端面的温度以及非介入算法模型推算得出开关柜的集总热源温度；其中，开关柜的集总热源温度θ1(t)为：其中，θ2(t)为热端面的温度；θ3(t)为冷端面的温度；A
12
为开关柜集总热源与热端面之间的传热热阻系数，为常数；A
23
为热端面与冷端面之间的传热热阻系数，为常数；B
12
为开关柜的热端面等温面内部全部物质总和的热容性系数，为常数；t为传感器采样时间，则是温度对于时间的导数。3.根据权利要求2所述的一种开关柜非介入式在线监测诊断系统，其特征在于，所述非介入式温度传感器还包括无线通讯模块和数据存储模块；所述集控模块通过无线通讯模块与后台系统通信连接；所述数据存储模块与集控模块电性连接，用于存储配置的非介入算法模型、热端面的温度、冷端面的温度、推算的结果数据以及对应的采样时间。4.根据权利要求2所述的一种开关柜非介入式在线监测诊断系统，其特征在于，所述非介入式温度传感器为双探头温度传感器；所述双探头温度传感器设有第一热端面和第一冷端面，并且第一热端面、第一冷端面相对分设于双探头温度传感器的上下两端；第一热端面为非介入式温度传感器的热端面、第一冷端面为非介入式温度传感器的冷端面；所述双探头温度传感器安装于开关柜的柜体表面，并且第一热端面与开关柜的柜体表面直接接触；所述双探头温度传感器包括第一热端温度探头、冷端温度探头和电源模块；所述第一热端温度探头设于第一热端面与开关柜的柜体表面之间，用于检测第一热端面的温度；所述冷端温度探头，设于第一冷端面上，用于检测第一冷端面的温度；所述第一热端温度探头、冷端温度探头分别与所述集控模块电性连接；所述电源模块与集控模块电性连接，用于为集控模块提供电源；所述集控模块，用于按照预设的时间间隔同时通过第一热端温度探头获取第一热端面的温度、通过冷端面探头获取第一冷端面的温度，并记录采样时间，然后根据第一热端面的温度、第一冷端面的温度、采样时间以及所述双探头温度传感器配置的非介入算法模型推算得出开关柜的集总热源温度并将其上传至后台系统。5.根据权利要求2所述的一种开关柜非介入式在线监测诊断系统，其特征在于，所述非介入式温度传感器为温差传感器；所述温差传感器包括热电发生器、电压采样电路和第二
热端温度探头；其中，所述热电发生器设有第二热端面和第二冷端面，并且第二热端面与第二冷端面相对层叠设置；第二热端面为非介入式温度传感器的热端面、第二冷端面为非介入式温度传感器的冷端面；所述温差传感器安装于开关柜的柜体表面时，第二热端面与开关柜的柜体表面直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晨华，潘晨曦，宁松浩，汪俊，杨志强，
申请(专利权)人：珠海一多智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：