[發(fā)明專利]一種配電網(wǎng)母線故障預(yù)警裝置及方法

有效

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• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN112994248B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李春娥
• 申請（專利權(quán)）人: 斯普屹科技（北京）有限公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 饒富春

1.一種配電網(wǎng)母線故障預(yù)警裝置，其特征在于：包括多個現(xiàn)場檢測設(shè)備(100)與服務(wù)器(200)，所述現(xiàn)場檢測設(shè)備(100)包括電壓互感器(110)、電流互感器(120)、處理器(130)、環(huán)境檢測設(shè)備(140)與通訊設(shè)備(150)，所述電壓互感器(110)、電流互感器(120)、環(huán)境檢測設(shè)備(140)分別與所述處理器(130)電連接，所述處理器(130)通過所述通訊設(shè)備(150)與所述服務(wù)器(200)通訊連接；

所述電壓互感器(110)與電流互感器(120)分別用于檢測配電網(wǎng)母線節(jié)點的節(jié)點電壓與節(jié)點電流，并將節(jié)點電壓數(shù)據(jù)與節(jié)點電流數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器(130)；

所述環(huán)境檢測設(shè)備(140)用于檢測節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù),并將所述環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器(130)；

所述處理器(130)用于存儲節(jié)點的位置數(shù)據(jù)，獲取并根據(jù)節(jié)點的節(jié)點電壓與節(jié)點電流計算節(jié)點功率，并將節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)、節(jié)點功率與位置數(shù)據(jù)通過通訊設(shè)備(150)發(fā)送至服務(wù)器(200)；

所述服務(wù)器(200)用于獲取各節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)、節(jié)點功率和位置數(shù)據(jù)，將各節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)、節(jié)點功率分別與預(yù)測值進行比對，得出比對結(jié)果，若所述比對結(jié)果超過設(shè)定閾值，則發(fā)出故障預(yù)警信號；

所述服務(wù)器(200)包括學(xué)習(xí)模塊，所述學(xué)習(xí)模塊用于獲取配電網(wǎng)母線處于正常工作狀態(tài)時各節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)與功率，并建立檢測節(jié)點的節(jié)點功率對對比節(jié)點的節(jié)點功率與環(huán)境數(shù)據(jù)的預(yù)測函數(shù)，并存儲于數(shù)據(jù)庫中；

其中，對比節(jié)點指檢測節(jié)點上游的節(jié)點，上游指母線電流流向的上游；該環(huán)境數(shù)據(jù)為溫度；建立的預(yù)測函數(shù)為：

其中，α為散熱系數(shù)，表示檢測節(jié)點溫度在1℃時，從1cm²母線表面積每秒散出去的熱量，單位為w/cm²℃；s為檢測節(jié)點與對比節(jié)點之間母線的表面積，單位為cm²；T為檢測節(jié)點的溫度，單位為℃；T₀為檢測節(jié)點周圍媒質(zhì)溫度(環(huán)境溫度)，單位為℃；c為母線的比熱容，單位為J/g℃；m為檢測節(jié)點與對比節(jié)點之間母線的質(zhì)量，單位為g；τ為切斷電負荷后溫度從T下降到T₀所經(jīng)歷的時間，單位為s；e自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)；w_i為對比節(jié)點的節(jié)點功率，單位為w；將檢測節(jié)點的溫度T與對比節(jié)點的節(jié)點功率w_i帶入該預(yù)測函數(shù)計算出節(jié)點功率的預(yù)測值；

所述服務(wù)器(200)包括監(jiān)測模塊，所述監(jiān)測模塊用于獲取各節(jié)點的實時環(huán)境數(shù)據(jù)與實時節(jié)點功率，根據(jù)預(yù)測函數(shù)獲得節(jié)點功率的預(yù)測值，并計算實時節(jié)點功率與節(jié)點功率的預(yù)測值的差值；

實時節(jié)點功率與節(jié)點功率的預(yù)測值的差值的計算式為：

其中，w_o1為檢測節(jié)點的實時節(jié)點功率，w_i1為對比節(jié)點的實時節(jié)點功率，Φ(w_i1,T₁)為預(yù)測函數(shù)，T₁為檢測節(jié)點的實時溫度；

所述服務(wù)器(200)還包括判斷模塊，所述判斷模塊用于判斷實時節(jié)點功率與節(jié)點功率的預(yù)測值的差值是否超過設(shè)定閾值；若是，則發(fā)出故障預(yù)警信號；

具體的，環(huán)境數(shù)據(jù)為溫度，將不同溫度t下的對比節(jié)點的節(jié)點功率w_u與檢測節(jié)點的節(jié)點功率w_n，并預(yù)測函數(shù)Φ(w_n,t)，帶入計算式：

其中，ΔW的最大值即為設(shè)定閾值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)母線故障預(yù)警裝置，其特征在于：所述配電網(wǎng)母線故障預(yù)警裝置還包括移動終端，所述移動終端用于接收服務(wù)器(200)發(fā)出的故障預(yù)警信號與位置數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)母線故障預(yù)警裝置，其特征在于：所述現(xiàn)場檢測設(shè)備(100)還包括定位器，所述定位器用于定位配電網(wǎng)母線的各節(jié)點的位置并將對應(yīng)的位置數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器(130)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)母線故障預(yù)警裝置，其特征在于：所述配電網(wǎng)母線故障預(yù)警裝置還包括控制中心，所述控制中心用于獲取服務(wù)器(200)發(fā)出的故障預(yù)警信號，并備份服務(wù)器(200)中的數(shù)據(jù)庫。

5.一種配電網(wǎng)母線故障預(yù)警方法，其特征在于:包括以下步驟：

在配電網(wǎng)母線上建立多個節(jié)點，分別檢測各節(jié)點的節(jié)點功率與環(huán)境數(shù)據(jù)；

服務(wù)器獲取各節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)、節(jié)點功率和位置數(shù)據(jù)，將各節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)、節(jié)點功率分別與預(yù)測值進行比對，得出比對結(jié)果；

判斷所述比對結(jié)果是否超過設(shè)定閾值，若是，則發(fā)出故障預(yù)警信號，若否，則返回上一步驟；

所述服務(wù)器獲取各節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)與功率，與預(yù)測值進行比對得出比對結(jié)果的步驟包括以下步驟：

服務(wù)器獲取配電網(wǎng)母線處于正常工作狀態(tài)時各節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)與功率，并建立檢測節(jié)點的節(jié)點功率對對比節(jié)點的節(jié)點功率與環(huán)境數(shù)據(jù)的預(yù)測函數(shù)，并存儲于數(shù)據(jù)庫中；

其中，對比節(jié)點指檢測節(jié)點上游的節(jié)點，上游指母線電流流向的上游；該環(huán)境數(shù)據(jù)為溫度；建立的預(yù)測函數(shù)為：

其中，α為散熱系數(shù)，表示檢測節(jié)點溫度在1℃時，從1cm²母線表面積每秒散出去的熱量，單位為w/cm²℃；s為檢測節(jié)點與對比節(jié)點之間母線的表面積，單位為cm²；T為檢測節(jié)點的溫度，單位為℃；T₀為檢測節(jié)點周圍媒質(zhì)溫度(環(huán)境溫度)，單位為℃；c為母線的比熱容，單位為J/g℃；m為檢測節(jié)點與對比節(jié)點之間母線的質(zhì)量，單位為g；τ為切斷電負荷后溫度從T下降到T₀所經(jīng)歷的時間，單位為s；e自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)；w_i為對比節(jié)點的節(jié)點功率，單位為w；將檢測節(jié)點的溫度T與對比節(jié)點的節(jié)點功率w_i帶入該預(yù)測函數(shù)計算出節(jié)點功率的預(yù)測值；

獲取各節(jié)點的實時環(huán)境數(shù)據(jù)與實時節(jié)點功率，根據(jù)預(yù)測函數(shù)獲得節(jié)點功率的預(yù)測值，并計算實時節(jié)點功率與節(jié)點功率的預(yù)測值的差值；

實時節(jié)點功率與節(jié)點功率的預(yù)測值的差值的計算式為：

其中，w_o1為檢測節(jié)點的實時節(jié)點功率，w_i1為對比節(jié)點的實時節(jié)點功率，Φ(w_i1,T₁)為預(yù)測函數(shù)，T₁為檢測節(jié)點的實時溫度；

所述判斷所述比對結(jié)果是否超過設(shè)定閾值的步驟包括以下步驟：

判斷實時節(jié)點功率與節(jié)點功率的預(yù)測值的差值是否超過設(shè)定閾值；

具體的，環(huán)境數(shù)據(jù)為溫度，將不同溫度t下的對比節(jié)點的節(jié)點功率w_u與檢測節(jié)點的節(jié)點功率w_n，并預(yù)測函數(shù)Φ(w_n,t)，帶入計算式：

其中，ΔW的最大值即為設(shè)定閾值。