箱体内部 的温度变化情况，而且能够在线性时间内求解，计算量较小，可使用MCU、单片机、FPGA等低 成本的设备实现高精度的温度预测。在电气设备的电流稳定的情况下（例如电流变化率 dl/dt < lOOA/s时），基于上述实施例的温度监测方法，预测未来2小时内的温度时，误差 在2摄氏度以内，预测未来4小时内的温度时，误差在5摄氏度以内，这种精度能够很好地 满足电器设备封闭箱体（例如开关柜）内部温升的监控要求，并对异常温升进行预警。 [0089] 为证明上述温度监测方法的准确性，发明人以智能化金属封闭开关设备的开关柜 为例进行了实际测试，测试中选取12个测温点，分别是：开关设备中的A相进线母排、A相 静触头、A相动触头、A相出线母排、B相进线母排、B相静触头、B相动触头、B相出线母排、 C相进线母排、C相静触头、C相动触头、C相出线母排。
[0090] 表1示出了不同模式下，A相进线母排、A相静触头、A相动触头、A相出线母排的 测量值、拟合值以及误差。
[0095] 表2示出了不同模式下，B相进线母排、B相静触头、B相动触头、B相出线母排的 测量值、拟合值以及误差。
[0100] 表3示出了不同模式下，C相进线母排、C相静触头、C相动触头、C相出线母排的 测量值、拟合值以及误差。
[0105] 图4a~1分别示出了上述12个测温点的拟合数据和实测数据。其中图4a~d 依次示出了 A相进线母排、A相静触头、A相动触头、A相出线母排的拟合数据和实测数据， 图4e~h依次示出了 B相进线母排、B相静触头、B相动触头、B相出线母排的拟合数据和 实测数据，图4i~1依次示出了 C相进线母排、C相静触头、C相动触头、C相出线母排的拟 合数据和实测数据。可以看出各个测温点在各种不同状态下，拟合数据和实测数据均十分 接近。
[0106] 需要说明的是，上述步骤1中，基于温度模型对实测的部分温升曲线进行拟合的 方法并不是唯一的。例如，在另一个实施例中，所述步骤1中，基于公式（1)表示的单指数 温升模型，以测量值与拟合值的误差最小化为准则，对Tw、τ 进行搜索获得使得误差最 小的tw、τ。、!1,进而完成拟合。
[0107] 另外，根据本发明的又一个实施例，在步骤1中，使用双指数温升模型代替单指数 模型作为温度模型，双指数温升模型公式如下：
[0109] 所需估计的未知参数包括：τ w、τ。、!\和T2。对这些未知参数的估计方法，即拟合 方法与基于单指数模型的实施例一致，不再赘述。
[0110] 本实施例使用了 2个维度来描述指数变化的规律，相对于单指数模型，本实施例 的双指数模型能够保留更多的特征信息，从而更加准确地描述电器设备封闭箱体（例如智 能化金属封闭开关设备的开关柜）内部温升情况，同时，本实施例的计算量也在可控范围 之内，同样可以使用MCU、单片机低成本的设备实现。
[0111] 在一个实施例中，还提供了一种电气设备封闭箱体内部温升的监测装置，包 括：数据拟合单元和温度监测单元，数据拟合单元用于根据在电气设备封闭箱体内部预 设位置实测的温度-时间数据对，基于指数温升模型τ = h+^a-aa))进行拟合， 得到模型参数tw、τ。和指数函数a(t)中所包含的全部参数，所述指数温升模型中，
f η为1或2, τ为温度变量，t为时间变量；温度监测单元用于根据 所得的指数温升模型，得到电气设备封闭箱体内部的相应位置处的任意时间点的温度。其 中，指数函数a(t)既可以是单指数函数，即η为1，见公式（1)，也可以是双指数函数，即η 为2,见公式（2)。
[0112] 进一步地，在一个实施例中，所述数据拟合单元采用MCU、单片机或FPGA实现。所 述温度监测单元还用于判断当前电流是否稳定，并且在当前电流稳定时根据当前所得的指 数温升模型，得到电气设备封闭箱体内部的相应位置处的任意时间点的温度。在一个例子 中，如果当前电流变化率小于预设的门限值（例如100A/S)，则判断当前电流稳定，温度监 测单元可输出基于指数温升模型的预测温度值（即拟合温度值），否则不输出预测温度值。
[0113] 更进一步地，基于上述监测装置，还能提供具有预警功能的用于封装电气设备的 智能封闭箱体。例如在一个实施例中，智能封闭箱体包括箱体、安装在所述箱体内部的温度 传感器网络，与所述温度传感器网络连接的监测装置，以及预警装置；所述监测装置的数据 拟合单元接收实测的温度-时间数据对，获得基于指数温升模型的温度随时间变化的表达 式，然后由温度监测单元根据该表达式得到并输出未来一定时间内的温度。所述预警装置 根据所述监测装置所输出的温度进行预警，例如当监测装置所输出的未来温度超过一定安 全阈值时，所述预警装置提前进行预警。
[0114] 以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合， 均应属于本发明保护的范围。
【主权项】
1. 一种电气设备封闭箱体内部温升的监测方法，包括下列步骤： 1) 根据在电气设备封闭箱体内部实测的温度-时间数据对，基于指数温升模型进行拟合，得到模型参数τ"、τ。和Ti，其中，η为1或2,τ为温 度变量，t为时间变量； 2) 根据步骤1)所得的指数温升模型，得到电气设备封闭箱体内部的相应位置处的任 意时间点的温度。2. 根据权利要求1所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测方法，其特征在于，所述 步骤1)中，基于指数温升模型的拟合采用最小二乘均值法。3. 根据权利要求2所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测方法，其特征在于，所述 指数温升模型中η为1，所述指数温升模型表示为所述步骤1)包括下 列子步骤： 11) 对指数温升模型中的e-i进行泰勒多项式展开并舍弃高次项，得到g-f的有限项数 的泰勒多项式； 12) 将所述g-i的有限项数的泰勒多项式代入所述指数温升模型，得到温度变量的有限 项数的泰勒多项式； 13) 将多组所述实测的温度-时间数据对代入所述温度变量τ的有限项数的泰勒多项 式，求解多元方程，得到模型参数τ"、τ。和Τ。4. 根据权利要求3所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测方法，其特征在于，所述 步骤1)还包括下列子步骤： 14) 基于步骤13)所得的模型参数τ"、τ。和Τ，计算其中τ1、ti表示第i组实测的温度-时间数据对，Ν表示实测的温度-时间数据对的 数目； 15) 当残差res2超过预设的阔值时，对模型参数和T进行校正。5. 根据权利要求4所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测方法，其特征在于，所述 步骤15)中，根据实测温度值和指数温升模型所计算得到的温度值的大小关系，校正模型 参数和Τ。6. 根据权利要求5所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测方法，其特征在于，所述 步骤15)中，校正模型参数和Τ的方法包括下列子步骤： 151) 当指数温升模型所计算得到的温度值大于实测温度值时，更新152) 当指数温升模型所计算得到的温度值小于实测温度值时，更新步骤151)和152)中，；： 153)在更新和T后，回到步骤14)进行处理，直至残差res2不超过预设的阔值。7. 根据权利要求1所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测方法，其特征在于，所述 步骤2)中，先判断当前电流是否电流变化率是否小于预设的口限值，并且在当前电流小于 预设的口限值时根据当前所得的指数温升模型，得到电气设备封闭箱体内部的相应位置处 的任意时间点的温度。8. 根据权利要求7所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测装置，其特征在于，所述 步骤2)中，所述预设的口限值为100A/S。9. 一种电气设备封闭箱体内部温升的监测装置，包括： 数据拟合单元，用于根据在电气设备封闭箱体内部实测的温度-时间数据对，基于指 数温升模型进行拟合，得到模型参数τ"、τ。和Ti，其中，η为1或 2,τ为温度变量，t为时间变量； 温度监测单元，用于根据所得的指数温升模型，得到电气设备封闭箱体内部的相应位 置处的任意时间点的温度。 1) 根据在电气设备封闭箱体内部实测的温度-时间数据对，基于指数温升模型进行拟合，得到模型参数τ"、τ。和Ti，其中，η为1或2，τ为温 度变量，t为时间变量； 2) 根据步骤1)所得的指数温升模型，得到电气设备封闭箱体内部的相应位置处的任 意时间点的温度。10. 根据权利要求9所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测装置，其特征在于，所述 数据拟合单元还用于采用最小二乘均值法实现基于指数温升模型的拟合。11. 根据权利要求9所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测装置，其特征在于，所述 温度监测单元还用于先判断当前电流是否电流变化率是否小于预设的口限值，并且在当前 电流小于预设的口限值时根据当前所得的指数温升模型，得到电气设备封闭箱体内部的相 应位置处的任意时间点的温度。12. -种用于封装电气设备的智能封闭箱体，其特征在于，所述智能封闭箱体包括箱 体、安装在所述箱体内部的温度传感器网络，W及与所述温度传感器网络连接的监测装置， 所述监测装置为权利要求9~11中任一项所述的电气设备封闭箱体内部温升的监测装置。13. 根据权利要求12所述的用于封装电气设备的智能封闭箱体，其特征在于，所述用 于封装电气设备的智能封闭箱体还包括预警装置，所述预警装置根据所述监测装置所输出 的温度进行预警。
【专利摘要】本发明提供一种电气设备封闭箱体内部温升的监测方法，包括下列步骤：1)根据在电气设备封闭箱体内部预设位置实测的温度-时间数据对，基于指数温升模型进行拟合，得到模型中的全部参数；2)根据所得的模型参数以及所述指数温升模型，得到电气设备封闭箱体内部的相应位置处的任意时间点的温度。本发明还提供了相应的电气设备封闭箱体内部温升的监测装置，以及相应的用于封装电气设备的智能封闭箱体。本发明能够较短时间内获得电气设备封闭箱体内部温升的完整数据，从而避免温升实验耗时过长；还能够对电气设备封闭箱体内部的温升进行预警。
【IPC分类】G01R31/00, G01K13/00, G01K1/02
【公开号】CN105319458
【申请号】CN201410381823
【发明人】余砾, 陈炯, 吴芳基, 李祖辉, W·D·弗里斯
【申请人】伊顿电力设备有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年8月5日