一种开关的预警监测分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种开关的预警监测分析系统，具体涉及开关检测技术领域，包括数据获取单元，所述数据获取单元的输出端与数据预处理单元的输入端电连接，所述数据预处理单元的输出端与中央处理器的输入端电连接。本发明专利技术，多个气体传感器单元和多个温度检测单元设置在开关内部多个位置，对开关内部多个位置的气体数据和温度数据进行获取，采用数据处理单元，采用预测算法对获取的气体数据和温度数据进行预测分析，判断气体数据的变化趋势和温度数据的变化趋势，相应的变化数值与数值安全范围进行比对，判断超出安全范围所需的时间，可用于提示相关工作人员及时发现相应数据情况及出现故障危险的情况，便于提前对故障和安全隐患进行发现和解决。患进行发现和解决。患进行发现和解决。

【技术实现步骤摘要】
一种开关的预警监测分析系统


[0001]本专利技术涉及开关检测
，更具体地说，本专利技术涉及一种开关的预警监测分析系统。

技术介绍

[0002]随着电网日益扩大以及配电房无人值班管理模式和综合自动化的普及与推广，开关柜故障造成的停电事故给生产和生活带来的影响及损失也越来越大。开关柜在长期运行中必然存在电的、热的、化学的及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故障，且近年来的许多突发事故多是由局部放电所致。在长期高温、高电压、振动、潮湿等的作用下，开关柜内金属件由于制造中潜伏的缺陷或者运行中产生的缺陷，引起局部放电的发生。实践表明，局部放电是导致设备绝缘劣化，发生绝缘故障的主要原因。
[0003]当开关柜内产生局部放电时，在过热、过湿等环境下，局部放电将导致开关柜中有机绝缘材料及气体绝缘介质的分解，并与氧气发生化学反应，从而可能产生NO、NO2、CO2及CO等气体。开关内部存在故障问题时，会导致绝缘劣化，甚至与空气发生反应，因此在不同故障类型中伴生气体存在差异，开关内部的故障特征及产生机理会伴生相应的气体，开关在工作过程中，由于频繁进行电路切换以及现场操作人员使用不当等原因导致接触不良；又或者因为空气中漂浮颗粒在关键地方如灭弧室，逐渐累积降低开关柜绝相应部位的绝缘能力；再者又如空气中水蒸气凝露形成液滴，形成放电通道，在高压电场电离作用下，会在开关绝缘性能较差区域发生局部放电，进一步破坏绝缘材料的分子结构，造成绝缘裂化，使得绝缘性能下降，若对局部放电不加制止，则会影响整个电气设备，严重时还会引发爆炸，故而需要检测开关柜内部绝缘缺陷，减少事故发生。产生局部放电的原因主要有：由于绝缘体内部或表面存在气隙(泡)而导致气隙(泡)内的放电。产生气隙的原因很多，有的是在制造过程中就残留在绝缘结构中，有的是在使用中由于有机材料的进一步固化或裂解而放出气体形成的，有的是在使用中由于承受机械应力如震动、热胀冷缩等造成的局部开裂而形成的。因为气体的介电常数总是小于固体材料的介电常数，在交变电场下，电场强度的分布反比于介电常数，则气泡的电场强度要比周围固体介质的高，而气隙(泡)的击穿场强在大气压力附近总是比固体介质低很多，因此气隙(泡)在电场作用下就会产生局部放电。
[0004]绝缘体中若有导电杂质存在，则在此杂质边缘由于电场集中，也会出现局部放电。针尖状的导体，或导体表面有毛刺，则在针尖附近电场集中，也会产生局部放电。此外在电工产品中，若有某一金属部件接电并未成功，成为一个悬浮电位体，或是导体间连接点接触不好，都会在该处出现很高的电位差，从而产生局部放电。
[0005]在高电压端头上，如电缆的端头等部位，由于电场集中，而且沿面放电的场强比较低，往往就沿着介质与空气的交界面上产生表面局部放电，开关出现局部放电时产生臭氧、二氧化氮等分解产物。
[0006]开关内部容易出现局部放电情况，局部放电的形成原因较多，且开关内部的故障多是慢慢发展形成，很少会出现温度瞬间升高，影响正常使用的情况，因此若是简单通过温度对开关的故障进行分析检测，可能存在明显的滞后，甚至无法及时发现故障，由于劣化气体会伴随相应局部放电而产生，在初步出现绝缘劣化的情况时，未能及时发现，导致后续的使用存在一定的安全隐患，无法做到及时对问题的处理解决，因此需要一种开关的预警监测分析系统来解决上述问题。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种开关的预警监测分析系统，本专利技术所要解决的技术问题是：开关内部容易出现局部放电情况，局部放电的形成原因较多，且开关内部的故障多是慢慢发展形成，很少会出现温度瞬间升高，影响正常使用的情况，因此若是简单通过温度对开关的故障进行分析检测，可能存在明显的滞后，甚至无法及时发现故障，由于劣化气体会伴随相应局部放电而产生，在初步出现绝缘劣化的情况时，未能及时发现，导致后续的使用存在一定的安全隐患，无法做到及时对问题的处理解决的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种开关的预警监测分析系统，包括数据获取单元，所述数据获取单元的输出端与数据预处理单元的输入端电连接，所述数据预处理单元的输出端与中央处理器的输入端电连接，所述中央处理器的输出端与数据存储器的输入端电连接。
[0009]所述数据存储器的输出端与对比单元的输入端电连接，所述对比单元的输出端与数据处理单元的输入端电连接，所述对比单元的输出端与匹配单元的输入端电连接，所述中央处理器的输出端与对比单元的输入端电连接，所述数据处理单元的输出端与警示单元的输入端电连接。
[0010]所述警示单元的输出端与可视化单元的输入端电连接，所述可视化单元的输入端与中央处理器的输出端电连接，所述可视化单元的输入端与匹配单元的输出端电连接，所述警示单元的输入端与匹配单元的输出端电连接。
[0011]作为本专利技术的进一步方案：所述数据获取单元包括气体传感器单元和温度检测单元，所述气体传感器单元和温度检测单元设置为若干个，若干个气体传感器单元和温度检测单元设置在开关内部的多个位置，所述气体传感器单元用于检测开关内部多个位置产生的劣化气体种类和气体量；所述温度检测单元用于对开关内部多个位置的温度进行检测。
[0012]作为本专利技术的进一步方案：所述数据预处理单元用于实现对获取的气体检测数据和温度检测数据的降噪处理，所述气体传感器单元和温度检测单元每隔五分钟对开关内部进行一次检测。
[0013]作为本专利技术的进一步方案：所述数据存储器用于存储历史数据和开关的实时检测数据，所述历史数据包括开关出现异常情况和故障时内部的气体数据和温度数据、开关内部异常情况发展过程中气体和温度数据的实时变化、不同气体种类对应的开关故障因素，所述实时检测数据为开关内部各位置的气体检测数据和温度检测数据。
[0014]作为本专利技术的进一步方案：所述对比单元用于获取的开关内部气体数据、温度数据与历史数据中的正常数值进行比对，判断是否出现新的气体种类，气体含量是否变化，温
度是否变化。
[0015]作为本专利技术的进一步方案：所述匹配单元用于对开关中产生的劣化气体种类与开关故障原因进行匹配，得到相应的开关故障原因；匹配过程为：在判断开关内部气体数据出现异常后；获取数据存储器内部存储的历史数据和获取的实时数据；将新出现的气体种类与对应的故障因素进行匹配；将匹配结果发送至警示单元和可视化单元。
[0016]作为本专利技术的进一步方案：所述数据处理单元用于对开关内部气体量的 变化和温度的变化进行预测分析，分析气体量和温度变化超出安全范围所需 时间，所述预测分析过程采用预测算法，预测算法的具体步骤为：计算隐含层的值，i,j,n为自然数，式中，H
i
表示隐含层结点j的输出结果，I
i
表示输入层的输入结点i，W
ji
表示输入层结点i到隐含层结点j的权值，T
j
表示隐含层结点j的阈值；计算输出层的值，i,j,n为自然数，式中，O
j
表示输出层结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关的预警监测分析系统，包括数据获取单元（1），其特征在于：所述数据获取单元（1）的输出端与数据预处理单元（2）的输入端电连接，所述数据预处理单元（2）的输出端与中央处理器（3）的输入端电连接，所述中央处理器（3）的输出端与数据存储器（4）的输入端电连接；所述数据存储器（4）的输出端与对比单元（9）的输入端电连接，所述对比单元（9）的输出端与数据处理单元（6）的输入端电连接，所述对比单元（9）的输出端与匹配单元（5）的输入端电连接，所述中央处理器（3）的输出端与对比单元（9）的输入端电连接，所述数据处理单元（6）的输出端与警示单元（7）的输入端电连接；所述警示单元（7）的输出端与可视化单元（8）的输入端电连接，所述可视化单元（8）的输入端与中央处理器（3）的输出端电连接，所述可视化单元（8）的输入端与匹配单元（5）的输出端电连接，所述警示单元（7）的输入端与匹配单元（5）的输出端电连接。2.根据权利要求1所述的一种开关的预警监测分析系统，其特征在于：所述数据获取单元（1）包括气体传感器单元（11）和温度检测单元（12），所述气体传感器单元（11）和温度检测单元（12）设置为若干个，若干个气体传感器单元（11）和温度检测单元（12）设置在开关内部的多个位置，所述气体传感器单元（11）用于检测开关内部多个位置产生的劣化气体种类和气体量；所述温度检测单元（12）用于对开关内部多个位置的温度进行检测。3.根据权利要求2所述的一种开关的预警监测分析系统，其特征在于：所述数据预处理单元（2）用于实现对获取的气体检测数据和温度检测数据的降噪处理，所述气体传感器单元（11）和温度检测单元（12）每隔五分钟对开关内部进行一次检测。4.根据权利要求1所述的一种开关的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏太育，熊美英，倪敏敏，江若凡，陈秋河，林增恒，董燕天，李云禄，熊锦昌，倪欢欢，
申请(专利权)人：福建华开电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：