[發明專利]一種基于溫度和電流分析的故障檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201110116765.8
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN102243285A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 黃明;張健;許剛;陳偉宏
• 申請（專利權）人: 廈門ABB開關有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

技術領域

本發明涉及高壓開關觸頭或母線搭接不良故障的在線檢測領域，更具體的說涉及一種基于溫度和電流分析的故障檢測裝置及方法。

背景技術

發電廠、變電站的高壓開關柜是保證輸配電系統安全可靠運行的關鍵部件之一，高壓開關柜正常工作與否關系著電力系統的穩定性，因此確保高壓開關柜可靠運行尤其重要。據統計，電力系統發生事故的原因中有相當一部分與熱問題有關。

在開關設備長期運行過程中，開關柜中的高壓開關觸頭、母線搭接點等部位通常會因為安裝搭接不當或老化而使得接觸電阻過大，并造成主回路溫度異常。若未能及時獲知此變化，繼續運行，則會進一步加劇發熱和氧化，并產生惡性循環，而出現諸如觸指熔化脫落、觸頭燒毀以及相鄰絕緣材料劣化等現象，最后甚至會起火，發生事故，嚴重地甚至造成擊穿、爆炸等惡性事故。

目前，主要是通過以下幾種手段直接或間接檢測主回路溫升：變色片、紅外線成像及測溫技術、通過金屬導線埋設溫度傳感器測溫或者光纖測溫。長期以來，因為高壓開關柜的主回路（主要是指觸臂、觸頭和母線）處于高電位環境，在直接測量條件下無法解決高壓絕緣、高低電位下電氣隔離等各類問題，使得斷路器主回路溫度在線監測一直是一個難題。

隨著技術的進步，市場上出現了一些對開關柜主回路測溫的產品。但是上述產品仍存在著一些弊端，比如：溫升還與通過的電流大小有關系，并且只是單一地對溫度進行測量，而不同時對電流進行測量，將無法準確地對開關觸頭或母線狀態進行監測和判斷，進而對故障存在誤報警、漏報警等情況，這必然給開關設備的運行帶來一定的安全隱患，也同時增加了維護人員的工作負擔。

有鑒于此，本發明人針對現有高壓開關柜的在線監測技術中的上述缺陷深入研究，遂有本案產生。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種基于溫度和電流分析的故障檢測裝置，其能測量高電壓環境下斷路器主回路的溫度和電流，以解決現有技術中只能單一地對溫度進行測量而具有監測信息不夠確切的問題。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種基于溫度和電流分析的故障檢測裝置，其中，包括：

高壓側溫度傳感器，測量高壓開關觸頭或母線上的溫度并得到溫度數據；

高壓側電流傳感器，測量高壓開關觸頭或母線上的電流并得到電流數據；

高壓側數據采集模塊，與高壓側溫度傳感器、高壓側電流傳感器均相連而獲取溫度數據和電流數據；

高低壓側數據傳輸模塊，與高壓側數據采集模塊相連，并將高壓側的溫度數據和電流數據傳輸到低壓側；

環境溫度傳感器，測量當前高壓開關設備的環境溫度并得到環境溫度值；

低壓側故障判定模塊，與環境溫度傳感器、高低壓側數據傳輸模塊均相連并根據環境溫度值、高壓側的溫度數據和電流數據判定高壓開關觸頭或母線的搭接狀態；

故障提示模塊，與低壓側故障判定模塊相連并進行提示和報警。

進一步，該高壓側溫度傳感器被分為兩組，每組高壓側溫度傳感器都具有基于三相的三個，每個高壓側溫度傳感器都與低壓側故障判定模塊相連；該高壓側電流傳感器具有基于三相的三個，每個高壓側電流傳感器都與低壓側故障判定模塊相連。

進一步，該高低壓側數據傳輸模塊采用無線方式實現高壓側和低壓側的通信連接。

進一步，該高壓側電流傳感器采用測量范圍為0～5000A的羅氏空心線圈。

進一步，該高壓側溫度傳感器采用數字型溫度傳感器。

本發明的第二目的在于提供一種基于溫度和電流分析的故障檢測方法，其包括如下步驟：

①、設定當前型號高壓開關觸頭或母線在額定電流下的溫升和電流關系曲線，并將上述溫升和電流關系曲線存儲于低壓側故障判定模塊中，該溫升和電流關系曲線具有最大電流值i_rate；

②、高壓側溫度傳感器、高壓側電流傳感器和環境溫度傳感器分別檢測當前狀態的溫度數據、電流數據以及環境溫度值；

③、該低壓側故障判定模塊根據環境溫度值、高壓側溫度數據和電流數據計算出當前溫升Δt和電流值i，生成坐標點并將坐標點帶入溫升和電流關系曲線進行判定：

當i≤i_rate，且坐標點落在溫升和電流關系曲線之上時，開關觸頭或母線處于搭接不良故障狀態；

當i≤i_rate，且坐標點落在溫升和電流關系曲線之下時，開關觸頭或母線溫升處于安全區；