开关柜内传感器布局结构及布局结构的评价方法技术

本发明专利技术公开了开关柜内传感器布局结构及布局结构的评价方法，所述布局结构包括外壳及设置于外壳内的内部电力设备，外壳内至少还包括温度传感器、湿度传感器、超声波局部放电传感器、微振动传感器、电场传感器和磁场传感器，所有传感器的输出端均与开关柜的主控单元的输入端连接；温度传感器和湿度传感器各至少包括三个且均分布设置于外壳的内壁上；超声波局部放电传感器至少包括四个且分布设置于外壳内顶点处；微振动传感器至少包括一个且设置于内部电力设备上；电场传感器和磁场传感器各至少包括一个且均设置于外壳的内壁上。通过多种传感器联合检测，提高覆盖范围，提升测量精度；通过评价函数对传感器网络实时监测和反馈，优化传感器的布局。化传感器的布局。化传感器的布局。

【技术实现步骤摘要】
开关柜内传感器布局结构及布局结构的评价方法


[0001]本专利技术涉及开关柜
，具体涉及一种开关柜内传感器布局结构及布局结构的评价方法。

技术介绍

[0002]开关柜具有开合、控制和保护用电设备等功能，主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业、住宅小区和高层建筑等。开关柜的安全关系着整个联通区域内的用电安全以及开关柜周围人员与设备的安全。
[0003]随着开关柜数量的增多，传统的人工检测方法效率低下，且有安全隐患。而部署内部传感器的方法也由于传感器种类过于单一和难部署的原因，使得故障频发，造成时间与人工成本增大。且由于开关柜内故障种类复杂，包括温度异常、湿度异常、局部放电和微振动等，单一或单个传感器已远不足以检测开关柜内环境问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了克服以上技术的不足，提供了一种开关柜内传感器布局结构，还挺了一种开关柜内传感器布局结构的评价方法。
[0005]本专利技术克服其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种开关柜内传感器布局结构，包括外壳及设置于外壳内的内部电力设备，所述外壳内至少还包括温度传感器、湿度传感器、超声波局部放电传感器、微振动传感器、电场传感器和磁场传感器，所有传感器的输出端均与开关柜的主控单元的输入端连接；所述温度传感器和湿度传感器各至少包括三个且均分布设置于外壳的内壁上；所述超声波局部放电传感器至少包括四个且分布设置于外壳内顶点处；所述微振动传感器至少包括一个且设置于内部电力设备上；所述电场传感器和磁场传感器各至少包括一个且均设置于外壳的内壁上。
[0007]进一步地，所有传感器均采用无线传感器，每个传感器均包括无线发射模块和无线接收模块，所有传感器通过各自的无线发射模块与开关柜的主控单元的输入端连接。
[0008]进一步地，所述温度传感器包括三个，三个温度传感器的分布位置构成一个三角形结构；所述湿度传感器包括三个，三个湿度传感器分布于外壳内的上方、中部和下方；所述超声波局部放电传感器包括四个，四个超声波局部放电传感器分别设置于外壳内上方两个对角顶点处以及下方两个对角顶点处且下方两个对角顶点与上方两个对角顶点相互交错。
[0009]本专利技术还提供了一种开关柜内传感器布局结构的评价方法，包括如下步骤：
[0010]S1、将所有的温度传感器、湿度传感器、超声波局部放电传感器、微振动传感器、电场传感器和磁场传感器布置安装于开关柜的外壳内；
[0011]S2、开关柜的主控单元接收各个传感器采集的数据，并通过评价函数对各个传感器的布局进行评价；
[0012]S3、基于步骤S2得到的评价函数的结果对传感器的布局进行优化。
[0013]进一步地，所述评价函数包括结构评价函数和效率评价函数，所述结构评价函数至少用于对开关柜内部的密度、形状、剩余空间、网络质量进行量化，所述效率评价函数通过各个传感器采集的数据通过组网得到。
[0014]进一步地，所述结构评价函数通过下式表示：
[0015]α＝f(ρ，s，R，w)
[0016]其中，α表示开关柜内部环境结构评分，ρ表示开关柜内部密度，为开关柜的总质量除以总体积，即s表示开关柜的形状；R表示剩余空间，具体通过总体积V与已知形状s的体积V
s
相减得出，即V
‑
V
s
；w表示网络质量，具体为组网的各传感器测试连通性时的丢包率。
[0017]进一步地，所述效率评价函数通过下式表示：
[0018]β＝g(a1，a2，a3…
a
A
)+h(b1，b2，b3…
b
B
)+i(c1，c2，c3…
c
N
)+j(d1，d2，d3…
d
D
)+k(p1，p2，p3…
p
M
)+l(t1，t2，t3…
t
T
)
[0019]其中，β表示开关柜内部传感器的效率评分；g(a1，a2，a3…
a
A
)表示温度传感器的效率计算公式，A为温度传感器的数量；h(b1，b2，b3…
b
B
)表示湿度传感器的效率计算公式，B为湿度传感器的数量；i(c1，c2，c3…
c
N
)表示超声波局部放电传感器的效率计算公式，N为超声波局部放电传感器的数量；j(d1，d2，d3…
d
D
)表示微振动传感器的效率计算公式，D为微振动传感器的数量；k(p1，p2，p3…
p
M
)表示电场传感器的效率计算公式，M为电场传感器的数量；l(t1，t2，t3…
t
T
)表示磁场传感器的效率计算公式，T为磁场传感器的数量。
[0020]进一步地，所述温度传感器的效率计算具体如下：
[0021][0022]上式中，a1，a2，a3…
a
A
是温度传感器传回的数据，tmp是开关柜运行时的最适宜温度；
[0023]所述湿度传感器的效率计算具体如下：
[0024][0025]上式中，b1，b2，b3...b
B
是湿度传感器传回的数据，ε1，ε2，ε3…
ε
B
是湿度传感器在不同位置的比例权重，hum是开关柜运行时的最适宜湿度；
[0026]所述超声波局部放电传感器的效率计算公式中，c1，c2，c3…
c
N
是超声波局部放电传感器传回的数据，若c
σ
＝1，1≤σ≤N，则i(c1，c2，c3…
c
N
)＝0，否则i(c1，c2，c3…
c
N
)＝1；
[0027]所述微振动传感器的效率计算具体如下：
[0028][0029]上式中，d1，d2，d3...d
D
是微振动传感器传回的数据，vib是开关柜运行时的最合理的微振动频率；
[0030]所述电场传感器的效率计算公式中，p1，p2，p3...p
M
是电场传感器传回的数据，当p
μ
＞p
threshold
时，1≤μ≤M，则k(p1，p2，p3...p
M
)＝0，否则k(p1，p2，p3…
p
M
)＝1，p
threshold
为安全状态下开关柜能承受的最大电场；
[0031]所述磁场传感器的效率计算公式中，t1，t2，t3…
t
T
是磁场传感器传回的数据，当t
θ
＞t
threshold
时，1≤θ≤T，则l(t1，t2，t3...t
T
)＝0，否则l(t1，t2，t3...t
T
)＝1，t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关柜内传感器布局结构，包括外壳及设置于外壳内的内部电力设备，其特征在于，所述外壳内至少还包括温度传感器、湿度传感器、超声波局部放电传感器、微振动传感器、电场传感器和磁场传感器，所有传感器的输出端均与开关柜的主控单元的输入端连接；所述温度传感器和湿度传感器各至少包括三个且均分布设置于外壳的内壁上；所述超声波局部放电传感器至少包括四个且分布设置于外壳内顶点处；所述微振动传感器至少包括一个且设置于内部电力设备上；所述电场传感器和磁场传感器各至少包括一个且均设置于外壳的内壁上。2.根据权利要求1所述的开关柜内传感器布局结构，其特征在于，所有传感器均采用无线传感器，每个传感器均包括无线发射模块和无线接收模块，所有传感器通过各自的无线发射模块与开关柜的主控单元的输入端连接。3.根据权利要求1所述的开关柜内传感器布局结构，其特征在于，所述温度传感器包括三个，三个温度传感器的分布位置构成一个三角形结构；所述湿度传感器包括三个，三个湿度传感器分布于外壳内的上方、中部和下方；所述超声波局部放电传感器包括四个，四个超声波局部放电传感器分别设置于外壳内上方两个对角顶点处以及下方两个对角顶点处且下方两个对角顶点与上方两个对角顶点相互交错。4.一种开关柜内传感器布局结构的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将所有的温度传感器、湿度传感器、超声波局部放电传感器、微振动传感器、电场传感器和磁场传感器布置安装于开关柜的外壳内；S2、开关柜的主控单元接收各个传感器采集的数据，并通过评价函数对各个传感器的布局进行评价；S3、基于步骤S2得到的评价函数的结果对传感器的布局进行优化。5.根据权利要求4所述的评价方法，其特征在于，所述评价函数包括结构评价函数和效率评价函数，所述结构评价函数至少用于对开关柜内部的密度、形状、剩余空间、网络质量进行量化，所述效率评价函数通过各个传感器采集的数据通过组网得到。6.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，所述结构评价函数通过下式表示：α＝f(ρ，s，R，w)其中，α表示开关柜内部环境结构评分，ρ表示开关柜内部密度，为开关柜的总质量除以总体积，即s表示开关柜的形状；R表示剩余空间，具体通过总体积V与已知形状s的体积V
s
相减得出，即V
‑
V
s
；w表示网络质量，具体为组网的各传感器测试连通性时的丢包率。7.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，所述效率评价函数通过下式表示：β＝g(a1，a2，a3...a
A
)+h(b1，b2，b3...b
B
)+i(c1，c2，c3...c
N
)+j(d1，d2，d3...d
D
)+k(p1，p2，p3...p
M
)+l(t1，t2，t3...t
T
)其中，β表示开关柜内部传感器的效率评分...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建新，孟浩杰，徐寅飞，张俊霞，范佳哲，陈张平，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：