预测电力设备的接触点的温升的方法与装置与流程

本发明涉及电力系统领域，特别是预测电力设备的接触点的温升的方法与装置。

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。

由于温升是经过较长地一段时间才逐渐稳定的，若在温升稳定后才检测出接触点出现故障，此时开关柜已经工作了一段时间，这会影响开关柜的寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出了预测电力设备的接触点的温升的方法，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；

获取一个电力设备的一阶惯性系统的时间常数；

根据所述所述第一温升、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第三温升，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。

根据本发明，通过获取一个初始的采样周期开始时和结束时的温度，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第三温升包括：

根据如下公式，确定所述接触点的第三温升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，在预测第x个采样周期结束时所述接触点的第三温升之后，还包括：

获取所述初始的采样周期内的所述电力设备的一次电流；

根据所述第三温升和所述一次电流，确定所述接触点是否出现故障。

通过预测电力设备的接触点的温升，再通过该温升确定接触点的接触电阻和热阻的乘积值，进而通过该乘积值确定接触点是否出现故障。这样，能够在电力设备开始工作后较短的时间内确定出接触点是否出现故障，进而保证电力设备的寿命以及相关工作人员的安全。

根据如上所述的方法，可选地，根据所述第三温升和所述一次电流，确定所述接触点是否出现故障包括：

根据如下公式，确定所述接触点的接触电阻和热阻的乘积：

t＝iw²*r*rθ

其中，iw表示所述一次电流，r表示所述接触点的接触电阻，rθ表示所述接触点的热阻；

若所述接触点的接触电阻和热阻的乘积大于一个预设阈值，则确定所述接触点出现故障。

接触电阻和热阻的乘积反映的是电力设备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。

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一次电流的平均值。由于一次电流可能是实时变化的，采用整个采样周期内一次电流的平均值作为该周期内电力设备的一次电流，能够尽量获取准确的一次电流的值。

本发明还提供预测电力设备的接触点的温升的装置，包括：

一个第一获取单元，用于获取一个初始的采样周期开始时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；

一个第二获取单元，用于获取一个电力设备的一阶惯性系统的时间常数；一个预测单元，用于根据所述所述第一温升、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第三温升，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。

根据本发明，通过获取一个采样周期开始时和结束时的温度，对预设时间段之后的温度进行预测，这样能够快速确定x个周期后的温升，该x周期后的温升可以被看作是稳定后的温升，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，所述预测单元具体用于：

根据如下公式，确定所述接触点的第三温升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，还包括：

一个第三获取单元，用于获取所述初始的采样周期内的所述电力设备的一次电流；

一个确定单元，用于根据所述第三温升和所述一次电流，确定所述接触点是否出现故障。

通过预测电力设备的接触点的温升，再通过该温升确定接触点的接触电阻和热阻的乘积值，进而通过该乘积值确定接触点是否出现故障。这样，能够在电力设备开始工作后较短的时间内确定出接触点是否出现故障，进而保证电力设备的寿命以及相关工作人员的安全。

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，确定所述接触点的接触电阻和热阻的乘积：

t＝iw²*r*rθ

其中，iw表示所述一次电流，r表示所述接触点的接触电阻，rθ表示所述接触点的热阻；

若所述接触点的接触电阻和热阻的乘积大于一个预设阈值，则确定所述接触点出现故障。

接触电阻和热阻的乘积反映的是电力设备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。

根据如上所述的装置，可选地，所述一次电流为所述初始的采样周期内一次电流的平均值。由于一次电流可能是实时变化的，采用整个采样周期内一次电流的平均值作为该周期内电力设备的一次电流，能够尽量获取准确的一次电流的值。

本发明再提供一预测电力设备的接触点的温升的装置，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前述任一项所述的预测电力设备的接触点的温升的方法。

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，所述机器执行前述任一项所述的预测电力设备的接触点的温升的方法。

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预测开关柜的接触点的温升的方法的流程示意图。

图2为根据本发明另一实施例的预测开关柜的接触点的温升的方法的流程示意图。

图3为根据本发明再一实施例的预测开关柜的接触点的温升的装置的结构示意图。

图4为根据本发明又一实施例的预测开关柜的接触点的温升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。如果在温升稳定之后，才根据稳定后的温升确定出开关柜的接触点是否出现故障，则开关柜可能已经在故障状态下工作了一段时间，这会影响开关柜的寿命。

实施例一

本实施例提供预测开关柜的接触点的温升的方法，执行主体为预测开关柜的接触点的温升的装置。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，为根据本实施例的预测开关柜的接触点的温升的方法的流程示意图。该方法包括：

步骤101，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。

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。

步骤102，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102与步骤101无执行顺序，可以先后执行，也可以同时执行。

步骤103，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第三温升，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。

本实施例中，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第三温升。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。该第三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第三温升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101至步骤103。例如每隔1分钟重复执行步骤101至步骤103，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101至步骤103，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。

根据本发明，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。

实施例二

本实施例对实施例一的预测开关柜的接触点的温升的方法做进一步补充说明。如图2所示，为根据本实施例预测开关柜的接触点的温升的方法的流程示意图。该方法包括：

步骤201，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。

该步骤与步骤101一致，在此不再赘述。

步骤202，获取一个开关柜的一阶惯性系统的时间常数。

该步骤与步骤102一致，在此不再赘述。

步骤203，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第三温升，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。

该步骤与步骤103一致，在此不再赘述。

步骤204，获取初始的采样周期内的开关柜的一次电流。

本实施例的一次电流指的是高压侧的电流。在初始的采样周期内，可以每隔一个周期采集一次一次电流，例如初始的采样周期为30分钟，可以每隔1分钟采集一次一次电流，并将所采集到的所有一次电流的平均值作为初始的采样周期内的开关柜的一次电流。由于一次电流可能是实时变化的，采用整个采样周期内一次电流的平均值作为该周期内开关柜的一次电流，能够尽量获取准确的一次电流的值。当然，也可以将初始的采样周期开始时的一次电流或者结束时的一次电流作为开关柜的一次电流，具体可以根据实际需要选择，在此不在赘述。

步骤205，根据第三温升和一次电流，确定接触点是否出现故障。

举例来说，根据如下公式，确定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。

根据本实施例，通过预测开关柜的接触点的温升，再通过该温升确定接触点的接触电阻和热阻的乘积值，进而通过该乘积值确定接触点是否出现故障。这样，能够在开关柜开始工作后较短的时间内确定出接触点是否出现故障，进而保证开关柜的寿命以及相关工作人员的安全。

实施例三

本实施例提供预测开关柜的接触点的温升的装置，其用于执行实施例一的预测开关柜的接触点的温升的方法。

如图3所示，为根据本实施例的预测开关柜的接触点的温升的装置的结构示意图。该装置包括一个第一获取单元301、一个第二获取单元302和一个预测单元303。

其中，第一获取单元301用于获取一个初始的采样周期开始时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；第一确定单元302用于获取一个开关柜的一阶惯性系统的时间常数；预测单元303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的第三温升，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，预测单元303具体用于：

根据如下公式，确定接触点的第三温升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。

根据本发明，通过获取一个采样周期开始时和结束时的温升，对预设时间段之后的温升进行预测，这样能够快速确定预设时间段后的温升，例如温升稳定后的值，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。

实施例四

本实施例对实施例三的预测开关柜的接触点的温升的装置做进一步补充说明。

如图4所示，为根据本实施例的预测开关柜的接触点的温升的装置的结构示意图。该装置除了图3所示的第一获取单元301、第二获取单元302和一个预测单元303之外，还包括一个第三获取单元401和一个确定单元402。

其中，第三获取单元401用于获取初始的采样周期内的开关柜的一次电流；第三确定单元402用于根据第三温升和一次电流，确定接触点是否出现故障。

可选地，确定单元402具体用于：

根据如下公式，确定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；

若接触点的接触电阻和热阻的乘积大于一个预设阈值，则确定接触点出现故障；

可选地，一次电流为初始的采样周期内一次电流的平均值。

可选地，该预设阈值为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。

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，通过预测开关柜的接触点的温升，再通过该温升确定接触点的接触电阻和热阻的乘积值，进而通过该乘积值确定接触点是否出现故障。这样，能够在开关柜开始工作后较短的时间内确定出接触点是否出现故障，进而保证开关柜的寿命以及相关工作人员的安全。

本实发明还提供另一预测开关柜的接触点的温升的装置，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预测开关柜的接触点的温升的方法。

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预测开关柜的接触点的温升的方法。

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。