高压开关柜故障灭火剂用量预测模型构建方法及应用技术

本发明专利技术公开了高压开关柜故障灭火剂用量预测模型构建方法及应用，本发明专利技术由高压开关柜柜体、视频采集单元、加流系统、温度测量单元、灭火系统组成。通过模拟各种典型故障缺陷模式获得故障点发生着火的着火时间t

【技术实现步骤摘要】
高压开关柜故障灭火剂用量预测模型构建方法及应用


[0001]本专利技术涉及电能分配和线路保护设备
，具体来说是一种高压开关柜故障灭火剂用量预测模型构建方法及应用。

技术介绍

[0002]高压开关柜作为一种执行电能分配和线路保护的设备，广泛应用于电力系统的发电、输电、变电、配电等环节。高压开关柜长期处于高负荷运行状态，导致开关柜跳闸、起火事故频发，严重威胁电网和人员安全。电缆绝缘故障、相间绝缘故障和触头过热故障是导致高压开关柜火灾的三大典型故障模式。
[0003]申请号为201611168648.5公开的一种高压开关柜电缆局部放电检测模拟系统，可进行多种高压开关柜电缆局部放电的模拟实验，适用于在实验室中进行多组分气体的产生与在线监测实验以及间接模拟并判断带电设备的运行状态，为局部放电监测方法的研究提供了技术支持。
[0004]又如申请号为201310144929.7公开的高压开关柜中多种故障下局部放电模式的高效模拟装置，可以模拟局部放电产生的电磁脉冲信号以及对应于空穴、沿面及电晕等局部放电模式的脉冲序列信号，改进了目前多种地电波测量仪器的考核和评价方法，填补局部放电信号的产生及缺陷模式识别方面的空白。外壳可以耐受高压，装置总重量不足50Og，具有便携、安全的特点，特别适合电力企业开展高压开关柜局部放电研究、商用测试仪器考核及职工技能培训等。
[0005]通过以上两个专利文献可知现有研究主要集中开关柜局部放电模式的识别，局部放电是高压开关柜着火的前一阶段，对开关柜典型故障的研究缺乏系统性的研究；典型故障缺陷致灾时可依据的火灾特征参量缺少，难以在高压开关柜火灾发生前进行精确预警；典型故障导致高压开关柜内发生火灾后，现有灭火技术仅能通过柜内视频监控来判断灭火剂是否继续释放，无法基于柜内火情的大小提前进行灭火剂用量的预判，造成灭火剂的过度滥用。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于当高压开关柜发生火灾时，目前无法根据当前火势预测灭火剂用量，导致灭火剂极大程度浪费。
[0007]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0008]高压开关柜故障灭火剂用量预测模型构建方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1、依次对多个不同类型故障点进行故障模拟：
[0010]以阶梯升流方式至每种故障模式下预设电流I
预设
为止断开电源；采集故障点及其周围区域视频，获得三种故障模式下故障点着火时间t
着火
；记录每种故障缺陷模式下故障点监测范围内温度的变化范围，并记录该种故障模式下故障点的着火温度阈值T
着火，
；确定每种故障缺陷模式下故障点及其周围的温度特征数据库；设置多个灭火系统启动时间点t
预设
，
在着火t
着火
之后的不同t
预设
时间点启动灭火系统，释放灭火剂至故障点不在着火为止，记录灭火剂作用下火源熄灭的时间t
熄灭
和所施加灭火剂的用量L
灭火剂
；其中t
预设
＝t
着火
+iΔt,i为正整数；
[0011]步骤2、建立灭火剂用量预测模型：
[0012]根据单一灭火剂或两种及以上组合灭火剂下t时刻下其所需灭火剂的量为L
预测
，其中t∈(t
着火
+iΔt，t
着火
+(i+1)Δt)；其中t>t
着火
，灭火器启动前的着火持续时间iΔt＝(t
预设
‑
t
着火
)；i表示第i个t
预设
；
[0013](t
着火
+iΔt)时刻下试验获取的灭火剂用量为L
(t着火+iΔt)
,{t
着火
+(i+1)Δt}时刻下获取的灭火剂用量为L
(t着火+(i+1)Δt)
；
[0014]分段一元线性回归模型为L＝at+b0，式中，式中其中是指t
着火
时刻下启动灭火系统所释放的灭火剂的量。
[0015]本专利技术通过模拟高压开关柜的各种故障类型的不同程度故障，获取相关数据，构建故障发生时的灭火剂用量预测模型，实际应用该灭火剂用量预测模型，可针对当前火势预测灭火剂用量，根据预测值启动灭火系统灭火，可极大程度减少灭火剂的浪费。通过对不同类型故障的不同程度故障时的着火点时间、着火点温度阈值等数据的采集，可以得出火势发展曲线，极大方便了典型故障致灾特征参数的获取；建立了高压开关柜典型故障致灾特征参数数据库，丰富了开关柜早期火灾预警参数，解决了高压开关柜火灾早期预警参数少、误判率高的难题。
[0016]进一步的，所述高压开关柜模型设置电缆绝缘故障点、触头热故障点、相间绝缘故障点，分别在3个故障点附近设置图像采集单元、温度测量单元、灭火剂喷头；3个故障点均与加流控制系统电性连接；所述图像采集单元、温度测量单元均与上位机通信连接。
[0017]进一步的，所述高压开关柜模型包括4个腔室(母线室、电缆室、仪器室和手车室)，其中电缆绝缘故障点位于电缆室、相间绝缘故障点位于母线室、触头过热故障点也在电缆室(靠近手车室)。
[0018]进一步的，所述电缆绝缘故障点具体结构为：
[0019]所述电缆绝缘故障点位于高压开关柜底部腔室的电缆出柜处；在电缆位于出柜处钻孔，孔内插入导体与电缆线电性连接。
[0020]进一步的，所述导体的外漏端具有螺纹，在所述电缆上固定有耐热卡箍，所述导体穿过卡箍插入所述孔内；所述导体位于卡箍的内外侧均通过螺母固定。
[0021]进一步的，所述触头热故障点位于高压开关柜的中间腔室；在铜排18与触头之间放置纸片或松动金属垫与紧固螺母实现触头热故障模拟。
[0022]进一步的，当所述输入电流达到预设值I
预设
之后，采集触头热故障点附近铜排18上的绝缘护套裂开时的最小温度，该最小温度视为着火温度阈值T
着
，并记录下时刻即着火时刻t
着火
；该种模式下不启动灭火系统。
[0023]进一步的，所述相间绝缘故障点位于柜体的上部腔体，具体结构为：通过在高压开关柜柜内B、C两相间搭接一导体来模拟高电压击穿放电形成的导电通道。
[0024]进一步的，所述图像采集单元为微型摄像机，所述温度测量单元为热电偶组。
[0025]本专利技术还提供一种高压开关柜监测系统，包括设置在高压开关柜内不同腔室内的
温度测量单元、图像采集单元、灭火器喷头、处理器、控制器；所述温度测量单元、图像采集单元、处理器均与控制器通信连接；所述处理器搭载上述的灭火剂用量预测模型；所述控制器根据温度测量单元、温度测量单元发送的当前温度信息和图像信息，若已发生明火，则判断当前故障发展阶段，利用所述灭火剂用量预测模型预测灭火剂用量，启动灭火器执行灭火动作。
[0026]本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高压开关柜故障灭火剂用量预测模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、依次对多个不同类型故障点进行故障模拟：以阶梯升流方式至每种故障模式下预设电流I
预设
为止断开电源；采集故障点及其周围区域视频，获得三种故障模式下故障点着火时间t
着火
；记录每种故障缺陷模式下故障点监测范围内温度的变化范围，并记录此种故障模式下故障点的着火温度阈值T
着火，
；确定每种故障缺陷模式下故障点及其周围的温度特征数据库；设置多个灭火时间点t
预设
，在着火t
着火
之后的不同t
预设
启动灭火系统，释放灭火剂至故障点至不在着火为止，记录灭火剂作用下火源熄灭的时间t
熄灭
和所施加灭火剂的用量L
灭火剂
；其中t
预设
＝t
着火
+Δt,i为正整数；步骤2、建立灭火剂用量预测模型：根据单一灭火剂或两种及以上组合灭火剂下t时刻下其所需灭火剂的量为L
预测
，其中t∈(t
着火
+iΔt，t
着火
+(i+1)Δt)；其中t>t
着火
，灭火器启动前的着火持续时间Δt＝(t
预设
‑
t
着火
)；i表示第i个t
预设
；t
着火
+iΔt时刻下试验获取的灭火剂用量为L
(t着火+iΔt)
,t
着火
+(i+1)Δt时刻下获取的灭火剂用量为L
(t着火+(i+1)Δt)
；分段一元线性回归模型为L＝at+b0，式中，式中其中是指t
着火
时刻下启动灭火系统所释放的灭火剂的量。2.根据权利要求1所述的高压开关柜故障灭火剂用量预测模型构建方法，其特征在于，所述高压开关柜模型设置电缆绝缘故障点、触头热故障点、相间绝缘故障点，分别在3个故障点附近设置图像采集单元、温度测量单元、灭...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝现礼，张佳庆，过羿，尚峰举，黄玉彪，杨为，朱胜龙，张晓东，柯艳国，谢佳，康健，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：