用于确定电力设备的报警温升阈值的方法与装置与流程

本发明涉及电力系统领域，特别是用于确定电力设备的报警温升阈值的方法与装置。

背景技术：

开关柜是电力系统中的重要的输配电装置，因此需要对于开关柜的运行情况进行实时监控。开关柜通常有各种接触点，例如梅花触头与静触头接触的位置、铜排连接外部设备的位置等，当电流流过接触点时，接触点会发热，因此国家标准中规定了接触点的最大允许发热温度和最大允许温升。由于制造、安装、运输或者长期运行等因素，接触点可能会触点氧化、变形松动等问题，当出现这些问题时，接触点的温升会超出规定的范围，造成开关柜的损坏。为了避免这些问题，通常需要对接触点的温升进行在线监测。具体地，当发现实际温升超过最大允许温升，则确定接触点出现故障。这里的温升指的是接触点的温度与环境温度之间的差值，环境温度一般通过放置于环境中的测温探头来获取。

由于开关柜在不同负载下，所产生的温度或者温升不是固定的，因此，采用统一的最大允许发热温度和允许温升来判断接触点是否出现故障，进而报警，有可能出现误报的情况。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出了用于确定电力设备的报警温升阈值的方法，包括：

获取一个电力设备的额定电流和当前的一次电流；

根据所述额定电流、所述一次电流以及预设的标准报警门限值，确定所述电力设备的当前报警温升阈值。

通过获取电力设备的一次电流来确定当前的报警温升阈值，这样不仅能够根据不同的负载实时确定报警温升阈值，避免误报警的情况，还能够避免接触点已经出现故障但是没有被发现的情况，保证了电力设备的寿命和工作人员的人身安全。

根据如上所述的方法，可选地，根据所述额定电流、所述一次电流以及标准报警门限值，确定所述电力设备的当前报警温升阈值，包括：

根据如下公式确定所述当前报警温升阈值δkw：

其中，δkr表示所述电力设备的标准报警门限值，ir表示所述电力设备的额定电流，iw表示所述一次电流，kconstant表示预设的温升冗余；

根据如上所述的方法，可选地，所述kconstant的值为3-5℃。

根据如上所述的方法，可选地，还包括：

获取所述接触点对应的稳定温升；

若所述稳定温升大于或等于所述当前报警温升阈值，则发出报警。

根据如上所述的方法，可选地，获取所述接触点对应的稳定温升包括：

获取一个初始的采样周期开始时一个电力设备的一个接触点的第一温升以及结束时的第二温升，所述接触点为所述电力设备的至少两个部件的接触位置，所述初始的采样周期为当前时间点对应的采样周期；

获取一个电力设备的一阶惯性系统的时间常数；

根据所述第一温升、所述第二温升和所述时间常数，预测第x个采样周期结束时所述接触点的稳定温升，所述x＝[ln]，其中l为正整数且l≥3，s为一个所述采样周期，n*s＝所述时间常数。

通过获取一个初始的采样周期开始时和结束时的温升，对x个采样周期之后的温度进行预测，这样能够快速确定接触点对应的稳定温升，进而通过该预测的温升执行后续的一些操作，例如判断接触点是否出现故障。

根据如上所述的方法，可选地，根据所述所述第一温升、所述第二温升和所述x，预测所述x个采样周期后所述接触点的稳定温升包括：

根据如下公式，确定所述接触点的稳定温升t：

t＝(δkn-δkn-1*e^-1/n)/(1-e^-1/n)

其中，δkn-1为所述第一温升，δkn为所述第二温升。

根据如上所述的方法，可选地，所述一次电流为所述初始的采样周期内的所述电力设备的一次电流。

本发明另提供一用于确定电力设备的报警温升阈值的装置，包括：

一个第一获取单元，用于获取一个电力设备的额定电流和当前的一次电流；

一个确定单元，用于根据所述额定电流、所述一次电流以及预设的标准报警门限值，确定所述电力设备的当前报警温升阈值。

通过获取电力设备的一次电流来确定当前的报警温升阈值，这样不仅能够根据不同的负载实时确定报警温升阈值，避免误报警的情况，还能够避免接触点已经出现故障但是没有被发现的情况，保证了电力设备的寿命和工作人员的人身安全。

根据如上所述的装置，可选地，所述确定单元具体用于：

根据如下公式确定所述当前报警温升阈值δkw：

其中，δkr表示所述电力设备的标准报警门限值，ir表示所述电力设备的额定电流，iw表示所述一次电流，kconstant表示预设的温升冗余；

可选地，所述kconstant的值为3-5℃。

根据如上所述的装置，可选地，还包括：

一个第二获取单元，用于获取所述电力设备的一个接触点对应的稳定温升；

一个报警单元，用于若所述稳定温升大于或等于所述当前报警温升阈值，则发出报警。

根据如上所述的装置，可选地，所述第二获取单元具体包括:

一个第一获取子单元，用于获取一个初始的采样周期开始时所述接触点的第一温升以及结束时的第二温升，所述接触点为所述电力设备的至少两个部件的接触位置，所述初始的采样周期为当前时间点对应的采样周期；

一个第二获取子单元，用于获取一个电力设备的一阶惯性系统的时间常数；

一个预测子单元，用于根据所述第一温升、所述第二温升和所述时间常数，预测第x个采样周期结束时所述接触点对应的稳定温升，所述x＝[ln]，其中l为正整数且l≥3，s为一个所述采样周期，n*s＝所述时间常数。

通过获取一个初始的采样周期开始时和结束时的温升，对x个采样周期之后的温升进行预测，这样能够快速确定接触点对应的稳定温升，进而通过该预测的温升执行后续的一些操作，例如判断接触点是否出现故障。

根据如上所述的装置，可选地，所述预测子单元具体用于：

根据如下公式，确定所述接触点的稳定温升t：

t＝(δkn-δkn-1*e^-1/n)/(1-e^-1/n)

其中，δkn-1为所述第一温升，δkn为所述第二温升。

根据如上所述的装置，可选地，所述当前的一次电流为所述初始的采样周期内的所述电力设备的一次电流。

本发明再提供一用于确定电力设备的报警温升阈值的装置，包括：

至少一个存储器，其用于存储指令；

至少一个处理器，其用于根据所述存储器存储的指令执行如上任一项所述的用于确定电力设备的报警温升阈值的方法。

本发明又提供一可读存储介质，所述可读存储介质中存储有机器可读指令，所述机器可读指令当被一个机器执行时，所述机器执行如上任一项所述的用于确定电力设备的报警温升阈值的方法。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为根据本发明一实施例的用于确定电力设备的报警温升阈值的方法的流程示意图。

图2为根据本发明另一实施例的用于确定电力设备的报警温升阈值的方法的流程示意图。

图3a为根据本发明一实施例的用于确定电力设备的报警温升阈值的装置的结构示意图。

图3b为根据本发明另一实施例的用于确定电力设备的报警温升阈值的装置的结构示意图。

图4为根据本发明再一实施例的用于确定电力设备的报警温升阈值的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明的电力设备具体可以是开关柜或者变压器，当然还可以是其它能采用本发明方法的设备。电力设备的接触点可以是两个部位的接触位置。下面以开关柜作为举例来进行具体说明。

发明人发现，开关柜的负载与一次电流有关，负载越大，一次电流越大，负载越小，一次电流越小。此外，一次电流影响着各接触点的温升。随着一次电流的累积，温升会逐渐上升，最终维持在一个固定值。该过程会持续较长的时间，至少为8-9个小时。即当前时间点的温升由此前大学8-9个小时的电流累积决定。另一方面，即8-9个小时之前的一次电流对接触点的当前温升的影响可以忽略不计。因此，考虑8-9个小时内的一次电流与接触点的温升的关系，不仅能够使结果精确，而且能够减小计算量。此外，当接触点出现接触不良、松动等现象，接触点的接触电阻就会发生变化，一般变得较大，远超过正常范围。相应地，温升也会较大。

实施例一

本实施例提供用于确定开关柜的报警温升阈值的方法，执行主体为用于确定开关柜的报警温升阈值的装置。该装置可以集成于测温传感器、电脑或者继电器中，也可以单独设置，在此不再赘述。

如图1所示，为根据本实施例的用于确定开关柜的报警温升阈值的方法的流程示意图。该方法包括：

步骤101，获取一个开关柜的额定电流和当前的一次电流。

额定电流是指用电设备在额定电压下，按照额定功率运行时的电流。也可定义为电气设备在额定环境条件(环境温度、日照、海拔、安装条件等)下可以长期连续工作的电流。当前的一次电流指的是实时获取的开关柜的一次电流，也可以是当前所对应的一个采样周内的一次电流的平均值，还可以是预设时间段内的一次电流的平均值，当然还可以是当前时间点所对应的一次电流，具体可以根据实际需要选择。本实施例的一次电流指的是高压侧的电流。

额定电流和一次电流的获取没有先后顺序，可以依次执行，也可以同时执行。例如，额定电流可以预先存储在一个位置，进而能够

步骤102，根据额定电流、一次电流以及预设的标准报警门限值，确定开关柜的当前报警温升阈值。

标准报警门限值可以是国家规定的报警温升阈值，也可以是用户根据实际需要确定的报警温升阈值，具体可以根据实际需要设定，在此不再赘述。该标准报警门限值可以预先获取，也可以在需要时从预设的存储位置调取。

该步骤具体可以包括：

根据如下公式确定当前报警温升阈值δkw：

其中，δkr表示标准报警门限值，ir表示额定电流，iw表示当前的一次电流，kconstant表示预设的温升冗余。该kconstant的值可以根据实际需要设定，例如3℃-5℃。

根据本实施例的方法，通过获取实时的开关柜的一次电流，来确定当前的报警温升阈值，这样不仅能够根据不同的负载实时确定报警温升阈值，避免误报警的情况，还能够避免接触点已经出现故障但是没有被发现的情况，保证了开关柜的寿命和工作人员的人身安全。

实施例二

本实施例对实施例一的用于确定开关柜的报警温升阈值的方法做进一步补充说明。

如图2所示，为根据本实施例的用于确定开关柜的报警温升阈值的方法的流程示意图。该方法包括：

步骤201，获取一个开关柜的额定电流和当前的一次电流。

该步骤201与步骤101一致，在此不再赘述。

步骤202，根据额定电流、一次电流、预设的标准报警门限值，确定开关柜的当前报警温升阈值。

该步骤202与步骤102一致，在此不再赘述。

步骤203，获取开关柜的一个接触点的稳定温升。

该稳定温升可以是实际测量获取的接触点对应的稳定温升，当然可以是预测的稳定温升。该步骤203与步骤201和步骤202并没有先后顺序，可以按照本实施例的步骤流程来执行，也可以同时执行，在此不再赘述。

例如，可以根据如下步骤2031-2033来获取稳定后的温升：

步骤2031，获取一个初始的采样周期开始时接触点的第一温升以及结束时的第二温升，接触点为开关柜的至少两个部件的接触位置，初始的采样周期为当前时间点对应的采样周期.

初始的采样周期是指需要获取第一温升和第二温升所对应的采样周期，该初始的采样周期并不一定是真正进行采样的第1个采样周期。该采样周期的时长可以根据实际需要设定，例如为20-30分钟。第一温升和第二温升均可以通过温度传感器获取，该温度传感器可以安装在接触点处或者接触点附近的位置。开关柜的接触点为至少两个部件的接触位置，例如动触头与静触头的接触位置、铜排与套管的接触位置等，即接触点可以是开关柜的触点或者是母线接触点，在此不再赘述。

接触点的温升指的是接触点当前的温度与环境温度之间的差值。

具体操作中，可以持续对接触点的第一温升和第二温升进行监控，也可以对每个采样周期的一次电流进行实时监控，即可以每次要确定当前报警温升阈值时就将当前的采样周期确定为初始的采样周期。当然，在执行步骤201的同时，也可以触发执行步骤2031。

步骤2032，获取一个开关柜的一阶惯性系统的时间常数。

这里的一阶惯性系统指的是一次电流和温升的响应关系。一般情况下，若一次电流不变，采样周期到达3-5倍的时间常数时，该温升应该几乎到达一个稳定值。当然，也可以采样到8-9个小时之内的所有采样周期的一次电流，具体可以根据实际需要确定。该一阶惯性系统的时间常数是根据系统的参数能够预先获知的，例如为100分钟。

该步骤2032与步骤2031无执行顺序，可以先后执行，也可以同时执行。

步骤2033，根据第一温升、第二温升和时间常数，预测第x个采样周期结束时接触点的稳定温升，x＝[ln]，其中l为正整数且l≥3，s为一个采样周期，n*s＝时间常数。

由于一般情况下3-5倍的时间常数温升就可以达到一定的稳定值，可选地，l的取值范围进一步是3-5。[]表示取整，可以根据实际需要向上取整或向下取整。一个采样周期表示的是一个采样周期对应的时间长度，当然也就是初始的采样周期的时间常数。实际运用中，可以通过设定s来确定n的值为正整数，例如时间常数为100分钟，s可以为25分钟，这样n就是4。假设l＝5，x就是20，这样相当于500分钟，即8个多小时。

可以根据第一温升和第二温升确定下一个采样结束时的第一预测温升，接着根据第二温升和第一预测温升确定再下一个采样周期结束时的第二预测温升，然后根据第一预测温升和第二预测温升再次确定之后一个采样周期结束时的第三预测温升，如此往复，直到确定出第x个采样周期结束时接触点的稳定温升。具体可以根据第一温升和第二温升的升温趋势来确定下一个采样周期的升温趋势。该稳定温升可以看作为所预测出的接触点对应的稳定温升。

具体举例来说，可以根据如下公式确定接触点的稳定温升t：

t＝(δkn-δkn-1*e^-1/n)/(1-e^-1/n)

其中，δkn-1为第一温升，δkn为第二温升。

本发明可以重复执行步骤2031至步骤2033。例如每隔1分钟重复执行步骤2031至步骤2033，这样可以一直预测相应预设时间段后的温升，以实现对开关柜的接触点的温升的实时监控。更为具体地，采样过程中，从一个采样周期开始重复执行步骤2031至步骤2033，n代表第n个采样周期，δkn为第n个采样周期对应的温升，δkn-1为第n-1个采样周期对应的温升，任意一个第n-1个采样周期均可以看作本发明的初始的采样周期，进而执行后续的步骤，以持续预设开关柜的接触点的温升，进而对其温升进行监控。

本发明还有很多其他方式来确定各采样周期结束时的预测温升，在此不再赘述。

本发明可以重复执行步骤2031至步骤2033。例如每隔1分钟重复执行步骤2031至步骤2033，这样可以一直预测相应预设时间段后的温升，以实现对开关柜的接触点的温升的实时监控。

本发明还有很多其他方式来确定各采样周期结束时的预测温升，在此不再赘述。

通过获取一个初始的采样周期开始时和结束时的温升，对x个采样周期之后的温升进行预测，这样能够快速确定接触点对应的稳定温升，进而通过该预测的温升执行后续的一些操作，例如判断接触点是否出现故障。

步骤204，若稳定温升大于或等于当前报警温升阈值，则发出报警。

发出报警的方式有很多，例如通过声音、文字或者图像进行提示，还可以发送短信至对应的负责人处，在此不再赘述。

若稳定温升小于当前报警温升阈值，则可以再次返回执行步骤201，以达到实时监控的目的。

当然，对于步骤204，还可以是根据稳定温升来确定是否发出报警。例如稳定温升满足如下两个条件才发出报警：

条件一，稳定温升大于或等于当前报警温升阈值；

条件二，接触点的接触电阻和热阻的乘积大于或等于预设阈值。

具体可以根据如下方式来获取接触点的接触电阻和热阻的乘积：

t＝iw²*r*rθ

其中，iw表示一次电流，r表示接触点的接触电阻，rθ表示接触点的热阻。

具体地，举例来说，若目标参数大于接触点在正常接触状态下的接触电阻和热阻的乘积与一个预设误差之和，即目标参数＝r*rθ+r，其中r为接触电阻，rθ为热阻，r为预设误差，则说明该目标参数过大，接触点发生故障。这里的r可以根据实际需要设定，在此不再赘述。

接触电阻和热阻的乘积反映的是开关柜系统本身的连接状态，其与输入无关，应该保持稳定。通过接触点的接触电阻和热阻的乘积来确定接触点是否发生故障，准确性较好。

发明人发现，开关柜的负载与一次电流有关，负载越大，一次电流越大，负载越小，一次电流越小。此外，一次电流影响着各接触点的温升。这里的温升指的是接触点的温度与环境温度之间的差值。举例来说，若接触点的温度为35℃，环境温度为25℃，则温升为10℃。若一次电流保持不变，则在大约8-9个小时后，温升会稳定在一个固定值。简单来说，即接触点的当前温升由此前大约8-9的电流积累决定。另一方面，即8-9个小时之前的一次电流对接触点的当前温升的影响可以忽略不计。因此，考虑8-9个小时内的一次电流与接触点的温升的关系，不仅能够使结果精确，而且能够减小计算量。此外，当接触点出现接触不良、松动等现象，接触点的接触电阻就会发生变化，一般变得较大，远超过正常范围。相应地，温升也会较大。基于上述情况，可通过确定接触点的热阻和电阻的变化幅度来确定接触点是否出现故障。

采用上述两个条件来相互认证，当两个条件均满足时则发出报警，这样，能够尽量避免误报情况的发生。当然，上述条件一或条件二满足其中一个条件时，也可以选择发出报警。

需指出的是，本实施例中的步骤201中的当前的一次电流可以是初始的采样周期内一次电流的平均值。

采用预测的稳定温升与所确定的当前报警温升阈值进行比较，并根据比较结果来确定是否发出报警，这样能够较快地检测到开关柜的接触点是否发生故障，以保证开关柜的寿命和工作人员的安全。

实施例三

本实施例提供一用于确定开关柜的报警温升阈值的装置，以执行实施例一个用于确定开关柜的报警温升阈值的方法。

如图3a所示，为根据本实施例的用于确定开关柜的报警温升阈值的装置的结构示意图。该装置包括一个第一获取单元301和一个确定单元302。

其中，第一获取单元301用于获取一个开关柜的额定电流和当前的一次电流；确定单元302根据额定电流、一次电流以及预设的标准报警门限值，确定开关柜的当前报警温升阈值。

可选地，确定单元具体用于：

根据如下公式确定当前报警温升阈值δkw：

其中，δkr表示开关柜的标准报警门限值，ir表示开关柜的额定电流，iw表示一次电流，kconstant表示预设的温升冗余；

可选地，kconstant的值为3-5℃。

可选地，如图3b所示，本实施例的装置还包括一个第二获取单元310和一个报警单元311。其中，第二获取单元310用于获取开关柜的一个接触点对应的稳定温升；报警单元311用于若稳定温升大于或等于当前报警温升阈值，则发出报警。

本实施例的各个单元的工作方法与前述实施例相同，在此不再赘述。

根据本实施例的装置，通过获取实时的开关柜的一次电流，来确定当前的报警温升阈值，这样不仅能够根据不同的负载实时确定报警温升阈值，避免误报警的情况，还能够避免接触点已经出现故障但是没有被发现的情况，保证了开关柜的寿命和工作人员的人身安全。

实施例四

本实施例对实施例三的用于确定开关柜的报警温升阈值的装置做进一步补充说明。

如图4所示，为根据本实施例的用于确定开关柜的报警温升阈值的装置的结构示意图。该装置的第二获取单元310具体包括一个第一获取子单元3111、一个第二获取子单元3112和一个预测子单元3113。

其中，第一获取子单元3111用于获取一个初始的采样周期开始时一个开关柜的一个接触点的第一温升以及结束时的第二温升，接触点为开关柜的至少两个部件的接触位置；第二获取子单元3112用于获取一个开关柜的一阶惯性系统的时间常数；预测子单元3113用于根据第一温升、第二温升和时间常数，预测第x个采样周期结束时接触点对应的稳定温升，x＝[ln]，其中l为正整数且l≥3，s为一个采样周期，n*s＝时间常数。

可选地，预测子单元3113具体用于根据如下公式，确定接触点的稳定温升t：

t＝(δkn-δkn-1*e^-1/n)/(1-e^-1/n)

其中，δkn-1为第一温升，δkn为第二温升；

可选地，一次电流为初始的采样周期内的开关柜的一次电流。

本实施例的各个单元的工作方法与前述实施例相同，在此不再赘述。

采用预测的稳定温升与所确定的当前报警温升阈值进行比较，并根据比较结果来确定是否发出报警，这样能够较快地检测到开关柜的接触点是否发生故障，以保证开关柜的寿命和工作人员的安全。

本实发明还提供另一用于确定开关柜的报警温升阈值的装置，包括至少一个存储器和至少一个处理器。其中，存储器用于存储指令。处理器用于根据存储器存储的指令执行前述任意实施例所描述的用于确定开关柜的报警温升阈值的方法。

本发明的实施例还提供一种可读存储介质。该可读存储介质中存储有机器可读指令，机器可读指令当被一个机器执行时，机器执行前述任意实施例所描述的用于确定开关柜的报警温升阈值的方法。

该可读介质上存储有机器可读指令，该机器可读指令在被处理器执行时，使处理器执行前述的任一种方法。具体地，可以提供配有可读存储介质的系统或者装置，在该可读存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机或处理器读出并执行存储在该可读存储介质中的机器可读指令。

在这种情况下，从可读介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此机器可读代码和存储机器可读代码的可读存储介质构成了本发明的一部分。

可读存储介质的实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如cd-rom、cd-r、cd-rw、dvd-rom、dvd-ram、dvd-rw、dvd+rw)、磁带、非易失性存储卡和rom。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上或云上下载程序代码。

本领域技术人员应当理解，上面公开的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形和修改。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。

需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和单元都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或单元。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的装置结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些单元可能由同一物理实体实现，或者，有些单元可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元或处理器可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，fpga或asic)来完成相应操作。硬件单元或处理器还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。