[发明专利]一种高压开关柜在线监测与预警保护方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种高压开关柜在线监测与预警保护方法及其系统。

背景技术

高压开关柜是变电站系统中主要的控制和保护设备，对电力系统安全、可靠地运行起着至关重要的作用。目前普遍使用的小车式开关柜与断路器之间均采用动、静触点的插头联接，在动、静触点接触时，它们之间有一个接触电阻，当电流流过触点时，就会引起触点的发热，因此国家标准中规定了触点的最大允许发热温度和允许温升，正常运行时，动、静触点温度的升高不会超出规定的范围。但是小车与开关柜因制造、运输及安装不良等都会引起触点接触不良，同时，在长期运行过程中，动、静触点也经常会出现接触面不洁，触点氧化，机械变形松动等现象，这些都将导致接触电阻增大，造成触点温升超出规定的范围，引起电气设备遭到烧坏，甚至发生火灾等严重事故，这些现象在大电流开关柜如进线柜上尤为突出，且影响极大。同时，开关柜也是发电厂的重要设备，在电力系统中起到了通断、控制和保护发电的作用，各种设备的供电也都是通过高压开关柜组实现的，如果有其中一个发生故障而不能及时得到处理，一旦机组停止运行，损失巨大。

为了避免开关柜因为温度过高而造成电力安全事故，需要对开关柜的温度进行监测，及时发现开关柜的温度异常。现有的开关柜测温方式主要有接触式测温和非接触式测温两大类。接触式测温是将传感器置于与物体相同的热平衡状态中，使传感器与物体保持同一温度的测温法。如水银温度计、压力式温度计和双金属温度计；热电阻、热敏电阻、电子式温度传感器和热电偶等测温方式，以及示温蜡片、光纤测温等。其中示温蜡片是最早被人们用于电气接头过热示温的产品，示温蜡片法是根据色片颜色随温度的不同而发生变化的原理将不同熔点的蜡片(颜色不同)贴于高压开关柜内易过热点部位，根据蜡片的熔化情况判断易过热点的大致温度情况，该方法测温准确度低，可靠性差。热敏电阻测温法在开关柜内部恶劣的环境下表现出很大的误差，布线复杂且热敏电阻易损坏、维护难度大。非接触式红外测温也叫辐射测温，非接触式测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需要与被测物体接触，主要有红外测温法。

现有的开关柜测温技术不断地提高，对于开关柜温度变化的准确率也越来越高，但是目前大部分针对高压开关柜的工作都集中在在线监测上，最多能够做到实时报警，无法在故障发生之前提前预警，做到防患于未然，避免事故的发生或进一步扩大，提高供电可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压开关柜在线监测与预警保护方法及其系统，用以解决现有高压开关柜无法对于母线、触点温度升高进行提前预警的技术问题。

为实现上述目的，本发明方法以实时采集每一母线或触点的温度数据为预测基础，通过小波包变换去噪处理，然后在根据初始温度数据采集时间周期，获得分等间隔温度序列，然后通过二阶差分方程获得每一母线或者触点对应的温度预测公式；从而提出了一种高压开关柜在线监测与预警保护方法。具体地，该方法包括如下步骤：

实时采集并存储高压开关柜的每一母线或触点的温度数据，并传输到监控服务器；

所述监控服务器接收所述温度数据，生成每一所述母线或所述触点预设时间周期内的温度曲线，并对所述温度曲线进行小波包变换去噪处理；

根据去噪处理后所述温度曲线，获得每一所述母线或所述触点在预设时间周期内的非等间隔温度序列；

构建预测温度的二阶差分方程，利用所述非等间隔温度序列对所述二阶差分方程进行拟合，通过最小二乘原理求取所述二阶差分方程的系数；从而得到每一所述触点或所述母线的温度预测公式；

根据所述温度预测公式获得预设时间后的所述触点或所述母线的预测温度值，当所述预测温度值大于报警阈值时，发出报警提示。

进一步的，当实时采集的高压开关柜的每一母线或触点的温度数据大于保护阈值时，通过设置在所述高压开关柜进线口的切断装置将供电线切断。

进一步的，所述温度曲线进行小波包变换去噪处理的具体过程为：

利用小波函数对所述温度曲线进行小波包分解获得对应的小波包系数；优选地，采用“db10”小波进行小波包分解，分级层数为三层。

采用一设定阈值进行去噪，大于所述设定阈值的系数保持不变，否则置零，其表达式为：

其中：T为设定阈值，Cij为各节点上的小波系数；

对去噪后的所述温度数据重构，得到去噪处理后的所述温度曲线。

优选地，所述设定阈值为最小极大方差阈值T的表达式为

其中σ为噪声标准差。