[发明专利]箱式变电站载流故障预测系统及其应用

摘要

本发明公开的箱式变电站载流故障预测系统，包括有过程层、间隔层及站控层；过程层内设有箱式变电站在线监测终端，箱式变电站在线监测终端与有线测温模块测温点连接，箱式变电站在线监测终端还无线个域网与无线测温模块测温点连接；间隔层内设置有箱式变电站在线监测IED，箱式变电站在线监测IED与箱式变电站在线监测终端连接；站控层内设置有站端监测单元，站端监测单元与箱式变电站在线监测IED连接；本发明还公开了箱式变电站载流故障预测系统的应用方法。本发明箱式变电站载流故障预测系统及其应用，不仅能在线监测触点温度的变化，还能精确定位出现故障或存在隐患的触点。

主权项

1.利用箱式变电站载流故障预测系统对箱式变电站载流故障进行预测的方法，其特征在于，该方法基于箱式变电站载流故障预测系统，具体按照以下步骤实施：步骤1、由设置于远程监控中心内设置的服务器(17)在IEC61850协议下读取ICD配置文件；待读取完成之后，由箱式变电站在线监测IED(2)内的主CPU(11)将数据采集命令送到从CPU(12)，然后主CPU(11)等待SPI接收中断到来；步骤2、待步骤1完成后，箱式变电站在线监测IED(2)内的从CPU(12)接收到主CPU(11)发送的数据采集命令，由从CPU(12)对接收到的数据采集命令进行解析；步骤3、待步骤2完成后，由从CPU(12)完成温度信号数据预处理及温度模型的建立，并通过SPI方式将信息长传至主CPU(11)；所述由从CPU(12)完成温度信号数据预处理及温度模型的建立，具体方法如下：步骤a、采用以贝塔分布为核心的概率密度估计算法消除采集测量、传输、转换各个环节的奇异点数据；步骤b、经步骤a后，采用横向对比与纵向对比分析相结合的空间相关性分析法确定出故障点；步骤c、经步骤b后，采用组合权重相似日法完成温度快速上升的长期故障预测，触点热传学温升模型与一阶热路模型相结合的方法完成温度缓慢波动的即时故障预测，具体按照以下方法实施：长期故障与即时故障通过Δ区分，Δ值取决于设备类型和负载特点，由实验方法取得；对于长期故障，将电力负荷分为基本负荷预测部分和随机因素预测两部分；对于基本负荷部分：首先，求出待预测日的相似日，通过某种函数证明与预测日最有可能相关的若干日，在相似日的选择因素中主要考虑了日类型、气象和日期差三个因素；接着，根据熵权法将相似日赋予不同权重；最后，代入权重为常量、各整点时刻温度为自变量的式子中，求出预测温度；对于随机因素部分：采用加权拟合直线方法进行预测，而该方法仅仅用于晚间六点到九点这个时间段；对于即时故障：故障触点看作集总热容系统，即温度仅仅是实际时间的函数而与空间位置坐标无关，由热力学第一定律得物体内能增加量＝物体导入净热流量+物体内热源，得：式中，Q为整个边界面传入触点的热流量，QV为内热源产生的热量，ρ为物体密度，c为物体比热容，V为物体体积；最终得到如下公式：式中，t0为故障触点的初始温度，tf为环境温度，I为载流触点处的电流，R为触点电阻，τ是时间常数，α为换热系数，A为触点表面积；将热路模型等效为一阶热路模型，由响应的初始状态、时间常数及最终状态，通过与电路中一阶电路全响应对应可得，任何时刻的响应量θxt具体如下：θxt＝θ(∞)+(θ(0+)‑θ(∞))e‑t/τ；式中，θ(0+)为触点热源区初始温度，θ(∞)为触点最终温度；采用触点热传学温升模型以及一阶热路模型相结合的方法求取温度，具体做法为：上一采样周期温度集合中最后一个元素基于触点热传学模型的参数数据作为热路模型的初始数据，不同周期依次循环；步骤4、待步骤3完成后，按照变电站国际统一标准协议IEC61850对主CPU(11)中的数据进行数据建模，并借助光纤以太网将主CPU(11)内封装好的数据发送给站端监测单元(3)，完成对箱式变电站载流故障的预测。