一种跌落式熔断器状态监测方法、装置、设备和介质

1.本发明属于户外高压保护技术领域，具体涉及一种跌落式熔断器状态监测方法、装置、设备和介质。


背景技术：

2.跌落式熔断器一般安装于10kv配电线路分支线上，当跌落式熔断器跌落断开时，有一个明显的断开点，具备隔离开关的功能，给检修段线路和设备创造了一个安全作业环境，在检修人员进行故障检修时可增加其安全性。安装在配电变压器上，可以作为配电变压器的主保护，所以在10kv配电线路和配电变压器中得到了普及。
3.尤其是在用户与电网并网点，往往使用高压跌落式熔断器作为明显开断点。跌落式熔断器长期运行后，老化严重，存在着众多的问题，目前跌落式熔断器暂无可靠检测手段进行远程检测熔断器开合情况。由于没有智能化设备或系统对台区进行实时监测，导致其发生故障后信息不能自动传递至运维人员，而主要依靠用户拨打报修电话以及工作人员巡视线路才能对其进行定点，人力损耗、时间损耗巨大。
4.所以，研发一套针对因各种原因导致高压跌落式熔断器断开后，能够迅速对断开点进行监测、报警的系统，成为提高线路可靠运行的一个迫切需求。目前，针对此问题的解决方案是安装跌落式熔断器监测装置对跌落式熔断器的熔管位置和状态进行实时监控，并及时进行故障报警。该方法只能获取熔管倾斜角度，但是熔断器在长期运行后老化严重，可能会导致熔丝熔断但是熔管并未跌落的情况，导致监测结果不准确。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种跌落式熔断器状态监测方法、装置、设备和介质，可提高跌落式熔断器的熔管位置以及温度信息，具有较高的时效性和准确性。
6.为达到上述目的，本发明所述一种跌落式熔断器状态监测装置，包括状态采集单元和汇集单元，所述状态采集单元包括倾角监测模块和温度监测模块，所述倾角监测模块和温度监测模块的输出端均与微机控制模块连接；汇集单元包括控制处理模块，所述控制处理模块和微机控制模块通讯连接，所述控制处理模块用于根据微机控制模块传递的熔断器倾斜角度和熔管温度，判断跌落式熔断器状态。
7.进一步的，倾角监测模块为倾斜角度传感器。
8.进一步的，状态采集单元由锂电池供电。
9.进一步的，控制处理模块的供电储能模块为锂电池与太阳能冗余供电。
10.进一步的，状态采集单元无线通信模块与汇集单元无线rf收发模块采用短距离无线射频通信。
11.进一步的，汇集单元与主站监控系统以及移动终端通过4g网络通信。
12.一种跌落式熔断器状态监测方法，包括以下步骤：
13.在跌落式熔断器上加装状态采集单元监测熔断器熔管倾角和温度；
14.判断熔管倾斜角度是否大于门限值：
15.若熔管倾斜角度小于门限值，则判断为熔管跌落；
16.若倾斜角度大于门限值，则判断温度是否超出阈值：若温度超出阈值，则判断为熔丝熔断但熔管未跌落，立即报警；否则不报警；
17.当判断结果为熔丝熔断或熔断器跌落时，产生报警信息并发送至配电主站和移动终端。
18.一种计算机设备，包括电连接的存储器和处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算程序，所述处理器执行所述计算程序时，实现上述的跌落式熔断器状态监测方法的步骤。
19.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的跌落式熔断器状态监测方法的步骤。
20.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
21.1)本发明所提出的一种跌落式熔断器状态监测及报警装置，通过状态采集单元采集熔管倾斜角度和温度，汇集单元根据熔管倾斜角度和温度综合判断跌落式熔断器状态，并将判断处理结果同时发送到主站和运维人员，以便主站和运维人员掌握跌落式熔断器的实时情况，当故障发生时可迅速到达故障点对其进行检修，避免了常规跌落式熔断器监测装置结构复杂，时间差大、成本较高，故障发现及信息传递效率较低、故障处置速度慢等缺点，具有较高的时效性。
22.跌落式熔断器发生故障的直观表现为熔管跌落，因此，采用熔管倾斜角度判断方式更加直观，采集到的数据准确可靠，不容易产生误判，具有较高的准确性。而且采用倾斜角度判断方式，除了可以监测熔管是否处于跌落状态以外，还可实时监测跌落式熔断器的安装状态，若发生熔断器倾斜等状况，运维人员可及时对其进行修正。
23.当线路出现短路故障时，熔断器熔丝由于短路电流导致温度过高从而熔断，此时熔管跌落，可切除故障段线路。为防止熔断器长期运行后老化严重，导致熔丝熔断但熔管未跌落的情况，可通过监测熔管的实时温度来判断熔丝是否熔断，作为监测熔断器工作状态的辅助手段。同时温度传感器体积较小、应用灵活、性价比较高。因此，采集温度判断状态是一种合适的选择。将熔管倾斜角度判断和温度判断相结合，可进一步提高研判结果的准确性，缩短故障排查时间，提高线路检修效率。
24.2)本发明可将采集到的熔管温度和倾斜角度同时发送到汇集单元，再进行综合研判，可提高研判结果的准确性。
25.3)本发明能够准确采集熔断器的工作状态、故障信息，便于实时掌握熔断器的运行状态，熔断器状态采集单元与汇集单元进行短距离无线通信，免除了线路绝缘、安全距离等问题，增强了系统的可靠性、灵活性、适用性，并节省了大量网络通信基础的建设费用，保证了数据来源的可靠性、准确性。
26.进一步的，供电储能模块为锂电池，或锂电池和太阳能电池板组合，装置正常运行时由锂电池提供所需电源，当锂电池电压不足时，由太阳能充电，保证输出稳定的工作电压，满足持续工作要求。
27.进一步的，倾角监测模块为倾斜角度传感器，应用广泛，采集到的数据准确可靠。
28.进一步的，温度监测模块包括温度传感器和温度采集运算电路，温度传感器可实
时采集被测点温度，并发送到控制处理单元，该模块体积小巧、安全可靠，可方便地安装于各种装置内部。
29.进一步的，状态采集单元无线通信模块与汇集单元无线rf收发模块采用短距离无线射频通信，免除了线路绝缘、安全距离等问题，增强了系统的可靠性、适用性。
30.进一步的，汇集单元与主站监控系统、移动终端通过4g网络通信，不仅时效性更好，而且节省了大量网络通信基础的建设费用。
附图说明
31.图1为本发明实施例装置结构图；
32.图2为本发明实施例监测原理图；
33.图3为本发明实施例状态采集单元安装位置示意图；
34.图4为本发明提供的计算机设备的结构示意图。
35.附图中：1
‑
跌落式熔断器熔管，2
‑
状态采集单元。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.实施例1
39.参照图1，本发明的一种跌落式熔断器状态监测及报警装置，其特征在于，包括状态采集单元和汇集单元；状态采集单元和汇集单元之间通过无线rf通讯。
40.其中，状态采集单元包括微机控制模块、第一供电储能模块、倾角监测模块、温度监测模块以及无线通信模块连接，所述微机控制模块与第一供电储能模块、倾角监测模块、温度监测模块以及无线通信模块连接；
41.微机控制模块采用单片机stm32f407zgt6，其内核为32位高性能arm cortex
‑
m4处理器，时钟高达168mhz，高精度的adc采样及快速计算处理能力，主要负责熔断器倾斜角度和熔管温度等数据的计算以及与汇集单元的无线通信。
42.第一供电储能模块主要部件为高性能锂电池，用于给状态采集单元供电；
43.所述倾角监测模块为倾斜角度传感器，负责监测熔管倾斜角度。
44.所述温度监测模块包括温度传感器和温度采集运算电路，温度传感器可紧密安装于被测点，实时采集被测点温度，温度采集运算电路将温度信号转换为电压信号，并输出到微机控制模块。
45.所述无线通信模块采用无线射频通信，一方面通过spi与微机控制模块进行内部通信，得到微机控制模块的角度和温度，另一方面通过无线射频通信方式与汇集单元进行信息交互，将处理结果发送到汇集单元。
46.汇集单元包括控制处理模块、第二供电储能模块、数据存储模块、无线rf收发模块和4g通信模块；控制处理模块和第二供电储能模块、数据存储模块、无线rf收发模块以及4g通信模块连接。
47.控制处理模块采用单片机stm32f767igt6控制芯片，是一款配备arm cortex
‑
m7内核的超高性能mcu，具有高达512kb通用数据存储器和超高的计算性能，主要负责对状态采集单元上传的数据进行分析和边缘计算，从而判断熔断器工作状态，判断是否报警，除此之外，还控制无线4g通信模块与移动终端和主站通信。
48.第二供电储能模块采用高性能锂电池和太阳能电池板组合方案，用于给控制处理模块供电。
49.所述数据存储模块主要负责储存采集的数据信息及系统参数。
50.状态采集单元的无线通信模块与无线rf收发模块相互通信，参照图3，所述状态采集单元2固定于跌落式熔断器熔管1上，所述汇集单元安装于电力线杆塔上。
51.跌落式熔断器状态监测及报警装置工作原理为：状态采集单元2安装于跌落式熔断器的熔管1上，主要采集熔管倾斜角度和熔管温度，无线通信模块每隔设定时间将检测到的角度和这段时间内的最高熔管温度通过短距离无线rf通信方式发送到汇集单元的数据存储模块，设定时间可设定为0.5秒
‑
1秒。数据存储模块将接收到的数据存储并发送至控制处理模块，控制处理模块触发边缘计算对数据进行处理：判断熔丝是否熔断，以及熔管是否跌落，并将处理结果通过4g网络同时上报主站和移动终端，若是判断结果为熔丝熔断或者熔管跌落，则直接发出报警信息，提醒运维人员迅速对其进行检修。
52.实施例2
53.如图2所示，跌落式熔断器在线监测装置故障监测方法为：
54.在跌落式熔断器上加装状态采集单元监测熔断器熔管倾角和温度，再通过短距离无线通信将数据信息传输至汇集单元，汇集单元利用边缘计算模块对数据进行分析，边缘计算判断熔管倾斜角度θ是否大于门限值，以水平线作为参考零点，则门限值取值在
‑
90
°
～90
°
范围内：
55.若熔管倾斜角度小于门限值，则判断为熔管跌落；
56.若熔管倾斜角度大于门限值，则判断熔管温度是否大于阈值，若大于阈值则判断为熔丝熔断；否则，继续监测温度；
57.当分析结果为熔丝熔断或熔断器跌落时，则产生报警信息，汇集单元的无线通信模块通过4g网络分别将报警信息发送至配电主站和移动终端，以便运维人员及时掌握故障情况，并迅速到达故障点对其进行检修。
58.其中，角度门限值的取值规则为：为了使熔体熔断时熔管能依靠自身重量迅速跌落，因此，若以水平线作为参考零点，熔断器的安装角度一般为65
°
(
±2°
)。门限值设置过大或过小，都可能导致误判，基于常规跌落式熔断器的水平跌落角度为
‑
60
°
～
‑
80
°
不等，在此可将门限值设置为
‑
55
°
，若测量到的倾斜角度小于门限值，则判断为熔管跌落。
59.若倾斜角度大于门限值，则判断温度是否超出阈值，熔丝熔断所需最低温度，若温度超出阈值，则判断为熔丝熔断但熔管未跌落，立即发出报警信息，否则不报警。
60.实施例3
61.如图4所示，本发明提供的一种计算机设备，包括电连接的存储器和处理器，其中，存储器上存储有可在处理器上运行的计算程序，所述处理器执行所述计算程序时，实现上述的熔断器状态监测方法的步骤。
62.所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。
63.所述计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
64.所述处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field
‑
programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
65.所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述**装置/终端设备的各种功能。
66.实施例4
67.所述无功调节装置如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read
‑
onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
68.应当特别说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。