一种低压断路器及其端子故障的识别方法和装置与流程

1.本发明属于断路器技术领域，具体涉及一种低压断路器及其端子故障的识别方法和装置。


背景技术：

2.低压断路器接线端子是连接断路器自身导电体和线缆的重要电器部件，同时也是断路器发热的主要热源之一。低压断路器接线端子过热的直接原因是由于接线端子与导体间的接触电阻升高，断路器运行在额定负载电流以内出现发热异常现象。
3.引起低压断路器接线端子出现接触电阻过大而产生的温升异常的原因有多种，包括：因工作环境恶劣导致接线端子处尘土沉积、空气污染和电磨损引起端子连接处与导线接触表面劣化、断路器操作产生电动力引起的机械振动使端子松动以及施工人员安装不到位产生的接线端子松动。
4.传统的低压断路器端子接触不良检测方法是采用万能表测量端子电阻，但是无法做到实时检测。随着技术的进步，近年来出现了利用电流、温升与端子接触电阻关系就可判定端子接触状态的检测方法。
5.现有技术之一的中国授权专利cn102243285b提出一种以不同电流下的标准温升作为判断阈值，实时计算断路器运行电流和温升并和标准温升对比的技术方案，当超过标准温升时判断断路器接触不良，此方案在断路器运行计算时需要测量出断路器的环境温度，因此需要安装环境温度传感器。而出于成本、产品结构完整性以及断路器体积等原因，部分断路器厂家只安装三相温度传感器而不安装环境温度传感器，导致无法获取断路器的环境温度，从而无法计算温升，也就无法识别断路器是否故障。


技术实现要素：

6.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种低压断路器及其端子故障的识别方法和装置。
7.本发明的一个方面，提供一种低压断路器端子故障的识别方法，所述方法包括：预先根据所述低压断路器端子的温度值和电流值，计算得到用于表征接触电阻的特征值；获取所述低压断路器端子的实际温度值和实际电流值，并根据所述实际温度值和所述实际电流值计算得到所述低压断路器端子的实际温升值；根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态。
8.可选的，所述特征值为标准相对温升值，所述根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态，包括：根据所述实际电流值和所述标准相对温升值，计算得到标准相对温升折算值；若所述实际温升值大于所述标准相对温升折算值，则判定所述低压断路器端子存在故障；以及，
若所述实际温升值小于所述标准相对温升折算值，则判定所述低压断路器端子正常。
9.可选的，所述预先根据所述低压断路器端子的温度值和电流值，计算得到用于表征接触电阻的特征值，包括：基于所述低压断路器的额定电流，获取每隔预设步长下的取样电流值对应的取样温度值；基于各所述取样电流值对应的取样温度值，分别计算各相邻两个所述取样电流值变化下的所述标准相对温升值。
10.可选的，所述特征值为预先测得的所述端子分别在各不同电流值下的标准温升值；所述根据所述实际温度值和所述实际电流值计算得到所述低压断路器端子的实际温升值，包括：将所述实际温度值和所述实际电流值输入预先训练的温升预测模型，预测得到所述实际温升值；其中，所述温升预测模型用于表征端子温度、电流与温升值之间的对应关系，该温升值为端子温度和环境温度的差值；所述根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态，包括：若所述实际温升值大于所述标准温升值，则判定所述低压断路器端子存在故障；以及，若所述实际温升值小于所述标准温升值，则判定所述低压断路器端子正常。
11.可选的，所述温升预测模型，具体训练过程如下：获取所述低压断路器端子的训练数据集，所述训练数据集包括端子的温度值、电流值和温升值；将所述端子的温度值和电流值作为输入，所述温升值作为输出，训练所述温升预测模型，得到训练好的所述温升预测模型。
12.可选的，所述特征值为温度偏差阈值，所述实际温升值为实际温度最大偏差值；所述根据所述实际温度值和所述实际电流值计算得到所述低压断路器端子的实际温升值，包括：根据所述低压断路器各相端子的各相实际电流值，计算得到所述各相端子的实际电流最大偏差值；根据所述低压断路器各相端子的各相实际电流值对应的各相端子温度值，计算得到所述各相端子的所述实际温度最大偏差值。
13.可选的，所述根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态，包括：基于所述实际电流最大偏差值，确定对应的实际偏差区间，并根据所述实际偏差区间确定实际温度偏差阈值；若所述实际温度最大偏差值大于所述实际温度偏差阈值，则判定所述低压断路器端子存在故障；以及，若所述实际温度最大偏差值小于所述实际温度偏差阈值，则判定所述低压断路器端子正常。
14.可选的，所述预先根据所述低压断路器端子的温度值和电流值，计算得到用于表征接触电阻的特征值，包括：获取各偏差区间内的取样电流最大偏差值；分别根据各所述偏差区间内的取样电流最大偏差值对应的取样温度最大偏差值，计算所述偏差区间内对应的温度偏差阈值。
15.本发明的另一个方面，提供一种低压断路器端子故障的识别装置，所述装置包括：控制模块，用于预先根据所述低压断路器端子的温度值和电流值，计算得到用于表征接触电阻的特征值；温度获取模块，用于获取所述低压断路器端子的实际温度值；电流获取模块，用于获取所述低压断路器端子的实际电流值；所述控制模块，还用于根据所述实际温度值和所述实际电流值计算得到所述低压断路器端子的实际温升值；以及，所述控制模块，还用于根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态。
16.本发明的另一个方面，提供一种低压断路器，所述低压断路器包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前文记载的所述的方法；或，所述低压断路器包括前文记载的所述的装置。
17.本发明实施例的低压断路器及其端子故障的识别方法和装置，仅利用低压断路器的端子温度和电流就可以识别出该低压断路器的端子是否出现故障，无需测量环境温度，可以节约经济成本。
附图说明
18.图1为本发明一实施例的一种低压断路器端子故障的识别方法的流程示意图；图2为本发明另一实施例的一种确定低压断路器端子状态的流程示意图；图3为本发明另一实施例的一种用于确定低压断路器端子状态的流程示意图；图4为本发明另一实施例的一种仍用于确定低压断路器端子状态的流程示意图；图5为本发明另一实施例的一种低压断路器端子故障的识别装置结构示意图。
具体实施方式
19.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
20.如图1所示，一种低压断路器端子故障的识别方法，所述方法包括：s110、预先根据所述低压断路器端子的温度值和电流值，计算得到用于表征接触电阻的特征值。
21.具体地，本步骤中，预先对低压断路器各端子的各温度值和各电流值进行测量，根据测量得到的各温度值和各电流值，计算得到用来表征接触电阻的特征值。需要说明的是，
用于计算接触电阻的特征值的各温度值和各电流值可以在不同的测量条件下得到，例如在标准实验条件下测量得到各温度值和各电流值，在断路器运行环境下测量得到各温度值和各电流值等 ，本实施例对此并不作具体限制。
22.进一步需要说明的是，对于特征值的种类不同，其根据温度值和电流值得到的计算方式也并不相同。该特征值如可以为标准相对温升值、标准温升值或温度偏差阈值等等，本实施例对此并不限制。
23.s210、获取所述低压断路器端子的实际温度值和实际电流值，并根据所述实际温度值和所述实际电流值计算得到所述低压断路器端子的实际温升值。
24.具体地，本步骤中，对正常运行的低压断路器端子的实际温度值和实际电流值进行获取，并根据实际温度值和实际电流值计算得到所述低压断路器端子的实际温升值。不难理解，在表征接触电阻的特征值采用不同类型时，由实际温度值和实际电流值得到实际温升值的方式也不相同。
25.s310、根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态。
26.具体地，本步骤中，将上述得到的实际温升值和特征值进行对比。通过对比区分出二者数值的大小，根据数值大小的不同从而判断出低压断路器端子的状态。
27.本发明实施例的低压断路器端子故障的识别方法，仅利用低压断路器的端子温度和电流就可以识别出该低压断路器的端子是否出现故障，无需测量环境温度，可以节约经济成本。
28.示例性地，如图2所示，作为第一个具体示例，所述特征值为标准相对温升值，所述根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态，包括：s320a、根据所述实际电流值和所述标准相对温升值，计算得到标准相对温升折算值。
29.具体地，本步骤中，标准相对温升值可以采用如下方式获得：基于所述低压断路器的额定电流，获取每隔预设步长下的取样电流值对应的取样温度值。基于各所述取样电流值对应的取样温度值，分别计算各相邻两个所述取样电流值变化下的所述标准相对温升值。
30.作为一个示例，标准相对温升值的计算方法如下：设置断路器额定电流为2000a，以10a作为预设步长，分别测量10a、20a、30a
…
2000a时端子温度 ，然后计算相邻电流变化下的标准相对温升值：下的标准相对温升值：
…
；由上述可得出标准相对温升值为：，其中， 为预设步长下后一取样流量值对应的取样温度值， 为预设步长下前一取样流量值对应的取样温度值。
31.在获得了标准相对温升值以后，根据所述实际电流值和所述标准相对温升值，计算得到标准相对温升折算值。
32.作为一个示例，标准相对温升折算值的计算方法如下： ，其中， ，。 为预设步长下后一取样流量值，为预设步长下前一取样流量值。为后一次实际测量时的实际电流值，为前一次实际测量时的实际电流值。
33.例如，设置断路器额定电流为2000a，端子电流从20a升到25a，标准相对温升折算值为： 。
34.设置断路器额定电流为2000a，运行过程中测得实际电流从1900a上升到1965a过程中，端子实际温度从30℃上升到32℃。低压断路器端子预先测得电流从1900a每间隔10a上升到1970a过程中，标准相对温升值分别为：
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, , , ,,
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,, 端子实际电流从1900a上升到1965a，标准相对温升折算值为： ℃。
35.需要说明的是，实际温升值的计算方法为： ，其中，为后一次实际测量时的实际温度值，为前一次实际测量时的实际温度值。
36.s321a、若所述实际温升值大于所述标准相对温升折算值，则判定所述低压断路器端子存在故障。
37.具体地，本步骤中，若如上所述的数值大于数值，则可以判定低压断路器端子存在故障。
38.s322a、若所述实际温升值小于所述标准相对温升折算值，则判定所述低压断路器端子正常。
39.具体地，本步骤中，若如上所述的数值小于数值，则可以判定低压断路器端子正常。
40.作为一个示例，如上记载，因为实际电流从1900a上升到1965a过程中端子温度从30℃上升到32℃，上升了2℃》0.75℃，从而可判定低压断路器端子接触不良。
41.本发明实施例的低压断路器端子故障的识别方法，通过对比与 二者间的大小关系，就可以判断出低压断路器端子是否存在故障，无需安装环境温度传感器。
42.示例性地，如图3所示，作为第二个具体示例，所述特征值为预先测得的所述端子分别在各不同电流值下的标准温升值。所述根据所述实际温度值和所述实际电流值计算得到所述低压断路器端子的实际温升值，包括：s211、将所述实际温度值和所述实际电流值输入预先训练的温升预测模型，预测得到所述实际温升值。其中，所述温升预测模型用于表征端子温度、电流与温升值之间的对
应关系，该温升值为端子温度和环境温度的差值。
43.具体地，本步骤中，可将实际测量时的实际温度值和实际电流值输入至预先训练好的温升预测模型，从而得到预测的实际温升值。需要说明的是，预测的实际温升值为端子温度和环境温度的差值。
44.预先测得端子分别在各不同电流值下的标准温升值，得到的标准温升值可作为特征值。
45.优选的，所述温升预测模型，具体训练过程如下：获取所述低压断路器端子的训练数据集，所述训练数据集包括端子的温度值、电流值和温升值。将所述端子的温度值和电流值作为输入，所述温升值作为输出，训练所述温升预测模型，得到训练好的所述温升预测模型。
46.具体地，预先获取低压断路器端子运行时各温度值、电流值和温升值，根据得到的各温度值、电流值和温升值建立lstm深度学习网络，lstm深度学习网络的输入为端子各温度值和电流值，输出为各温升值。利用大量的训练数据集对lstm深度学习网络进行训练，并将训练好的网络导出作为温升预测模型，得到训练好的温升预测模型。
47.所述根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态，包括：s321b、若所述实际温升值大于所述标准温升值，则判定所述低压断路器端子存在故障。
48.具体地，本步骤中，若如上所述的实际温升值大于标准温升值，则可以判定低压断路器端子存在故障。
49.作为一个示例，设置有低压断路器其端子实际电流1600a，实际温度35℃，将实际电流值和实际温度值输入至温升预测模型得到实际温升值10℃。预先测得在电流为1600a时，标准温升值为5℃。因为实际温升值10℃大于标准温升值5℃，从而可判定低压断路器端子接触不良。
50.s322b、若所述实际温升值小于所述标准温升值，则判定所述低压断路器端子正常。
51.具体地，本步骤中，若如上所述的实际温升值小于标准温升值，则可以判定低压断路器端子正常。
52.本发明实施例的低压断路器端子故障的识别方法，通过对比实际温升值和标准温升值二者间的大小关系，就可以判断出低压断路器端子是否接触不良，可以不对现有断路器环境进行改装，从而节约经济成本。
53.示例性地，如图4所示，作为第三个具体示例，所述特征值为温度偏差阈值，所述实际温升值为实际温度最大偏差值。所述根据所述实际温度值和所述实际电流值计算得到所述低压断路器端子的实际温升值，包括：根据所述低压断路器各相端子的各相实际电流值，计算得到所述各相端子的实际电流最大偏差值。根据所述低压断路器各相端子的各相实际电流值对应的各相端子温度值，计算得到所述各相端子的所述实际温度最大偏差值。下文以三相端子为例作详细介绍。
54.作为一个示例，通过实际检测得到三相端子的各相实际电流值分别为，计算实际电流最大偏差值为： 。
55.通过实际检测得到三相端子的各相实际电流值对应的实际温度值分别为 ，计算实际温度最大偏差值为： 。
56.示例性地，如图4所示，所述根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态，包括：s320c、基于所述实际电流最大偏差值，确定对应的实际偏差区间，并根据所述实际偏差区间确定实际温度偏差阈值。
57.需要说明的是，所述预先根据所述低压断路器端子的温度值和电流值，计算得到用于表征接触电阻的特征值，包括：获取各偏差区间内的取样电流最大偏差值。分别根据各所述偏差区间内的取样电流最大偏差值对应的取样温度最大偏差值，计算所述偏差区间内对应的温度偏差阈值。
58.例如，预先测得每一时刻的三相端子温度值和电流值，根据测得的每一时刻的三相端子温度值和电流值计算出每一时刻的三相端子电流最大偏差值和温度最大偏差值。以1a为前闭后开的区间值，设置三相电流最大偏差区间划分为[0,1), [1,2) , [2,3)
…
, [1999,2000)，分别计算三相电流最大偏差值落在每一区间内对应的三相温度最大偏差值的均值（mean）和标准差（std）。从而可以得出温度偏差阈值为：。
[0059]
s321c、若所述实际温度最大偏差值大于所述实际温度偏差阈值，则判定所述低压断路器端子存在故障。
[0060]
具体地，本步骤中，若如上所述的实际温度最大偏差值大于实际温度偏差阈值，则可以判定低压断路器端子存在故障。
[0061]
s322c、若所述实际温度最大偏差值小于所述实际温度偏差阈值，则判定所述低压断路器端子正常。
[0062]
具体地，本步骤中，若如上所述的实际温度最大偏差值小于实际温度偏差阈值，则可以判定低压断路器端子正常。
[0063]
作为一个示例，设置有低压断路器其额定电流2000a，在实际运行中某一时刻测得a、b、c三相端子实际电流分别为1960a,1975a,1999a，同时测得a、b、c三相端子实际温度分别为20℃,21℃,30℃ 。计算可得三相实际电流最大偏差值为 ，三相实际温度最大偏差值为 。经分析三相实际电流最大偏差值落在[39,40)区间内。三相端子实际温度最大偏差均值（mean）为8℃，标准差为1℃，计算可得实际温度偏差阈值为 因为三相端子实际温度最大偏差值小于实际温度偏差阈值，从而可判定低压断路器三相端子不存在接触不良故障，端子正常。
[0064]
本发明实施例的低压断路器端子故障的识别方法，通过对比实际温度最大偏差值和实际温度偏差阈值二者间的大小关系，就可以判断出低压断路器端子是否接触不良，还可以节约经济成本。
[0065]
本发明的另一个方面，如图5所示，提供一种低压断路器端子故障的识别装置，所述装置包括：控制模块1，用于预先根据所述低压断路器端子的温度值和电流值，计算得到用于表征接触电阻的特征值。温度获取模块2，用于获取所述低压断路器端子的实际温度值。电流获取模块3，用于获取所述低压断路器端子的实际电流值。所述控制模块1，还用于
根据所述实际温度值和所述实际电流值计算得到所述低压断路器端子的实际温升值。以及，所述控制模块，还用于根据所述实际温升值和所述特征值，确定所述低压断路器端子的状态。
[0066]
具体地，如图5所示，所述装置包括控制模块1、温度获取模块2和电流获取模块3。温度获取模块2可以获取低压断路器端子的实际温度，电流获取模块3可以获取低压断路器端子的实际电流。温度获取模块2和电流获取模块3均与控制模块1连接，以将获取到的端子实际温度和实际电流传输至控制模块1。控制模块1根据传输至的实际温度和实际电流计算得出端子的实际温升值。
[0067]
控制模块1预先还根据低压断路器端子的温度值和电流值，通过计算得到用于表征接触电阻的特征值。控制模块1在得到端子实际温升值和用于表征接触电阻的特征值后，将二者的值进行比较，若实际温升值大于特征值，则可以确定低压断路器端子故障。
[0068]
优选的，该识别装置还可以包括报警件，报警件与控制模块1连接。该识别装置在确定低压断路器端子故障后，由控制模块1向报警件发送故障信号，报警件接收到故障信号后发出提示告警信息。通过设置报警件，可以更直观地确认低压断路器端子故障。
[0069]
本发明实施例的低压断路器端子故障的识别装置，通过设置的控制模块、温度获取模块和电流获取模块，可以不安装环境温度传感器就判断出低压断路器端子是否故障，同时节约了经济成本。
[0070]
本发明的另一个方面，提供一种低压断路器，所述低压断路器包括：至少一个处理器。以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器。其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前文记载的所述方法。所述方法的具体步骤可以参考前文相关记载，在此不作赘述。或，所述低压断路器包括前文记载的所述装置。所述装置的具体结构可以参考前文相关记载，在此不作赘述。
[0071]
本发明实施例的低压断路器，仅利用低压断路器的端子温度和电流就可以识别出该低压断路器的端子是否出现故障，无需测量环境温度，可以节约经济成本。
[0072]
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。