[发明专利]一种开关柜热缺陷监测系统及分析方法及综合测控装置

说明书

本发明公开了一种开关柜热缺陷监测系统及分析方法及综合测控装置，所述系统包括：信息检测模块、通讯模块、数据处理模块；其中，信息检测模块包括多个低压侧的数据采集单元，所述数据采集单元分别安装在同一母线所连接的各开关柜中；数据采集单元包括：至少4个空气温度检测回路和至少1个电流检测回路，第一路空气温度检测回路用于检测开关柜外部的环境温度，第二至第四路空气温度检测回路用于检测相应开关柜各隔室的空气温度，电流检测回路用于检测开关柜的负荷电流，检测数据通过通讯模块传输给数据处理模块，数据处理模块基于通讯模块传输的数据判断开关柜是否存在热缺陷，该系统还可用于对开关柜多种缺陷的监测。

技术领域

本发明涉及开关柜在线监测领域，特别是涉及因接触不良等可能导致开关柜过热引发事故的热缺陷的发现、监测。

背景技术

高压开关柜是供电系统的常用设备，其结构通常包括：母线室、断路器室、电缆室和二次室及其内部元件等几部分构成。由于制造质量和设备老化等原因，在运行过程中开关柜内部会出现各种各样的缺陷和故障，如过热、绝缘老化、放电、闪络、机械卡涩、动作失灵等各种缺陷，而这些缺陷常常最终会发展成严重的开关柜事故。在开关柜的各种缺陷中，由于接触不良这一热缺陷所造成的过热是电力现场最为头疼的问题。而目前关于热缺陷监测技术却非常少而且还不成熟。开关柜热缺陷检测和开关柜在线测温，二者之间虽然有联系但不是一回事。在线测温通过监测当时的温度以判断开关柜是否出现热了过热；而热缺陷监测虽然也要对温度进行检测，但目的是要确定开关柜是否存在接触不良的缺陷，是对开关柜是否可能会出现过热的预判。许多时候虽然当时的温度不高，但是仍然可能存在接触不良的缺陷。

因接触不良产生过热是导致高压开关柜事故的主要原因，为了及时发现开关柜是否出现过热，长期以来，人们研究了各种各样的检测方法，比如红外测温、光纤测温等，但是这些方法基本上都是属于在线测温的范畴。公开号为CN102243285A的文件公开了“一种基于温度和电流分析的故障检测装置及方法”，该发明一定程度上解决了接头温度与电流相结合来判断母线搭接故障的热缺陷的问题，但是由于该方案在高压侧安装温度传感器、电流传感器、高压侧数据采集模块和高、低压数据传输模块，因而存在着安全隐患。为了实现小型化，目前高压开关柜的尺寸做得越来越小，内部空间也越来越狭窄，其空间的绝缘裕度本来已很紧张，在这种情况下在开关柜内部加装设备会进一步挤压其空间的绝缘裕度，特别是在高压部位安装部件更有可能会显著改变开关柜内部电场的分布，增加绝缘击穿的风险。在线监测的目的是为了使设备更安全，但如果为了监测又带来其他的安全风险，显然存在很大的不足；另外，该方案把测温传感器安装在高压回路某几个发热点上，还存在着监测盲区的问题。一台开关柜的接触点可能有几十个，这种逐点检测的方式只可能实现对个别的部位进行检测，不可能对每一个接触点都检测到，否则，测试系统将会变得过于庞大，过于复杂。即便如此，这种仅能对少数接触点测温的局部监测方式，就已经使得系统非常复杂了，复杂的接线和众多的相关部件的安装，显著地改变了开关柜设备原有的状态，这对开关柜日后的运行维护都会带来很大困难。

在专利号为ZL201310519918.2的文件中，提出了通过检测开关柜各隔室的空气温度而不是某个具体的接触点、并结合其负荷电流来帮助发现开关柜因接触不良而可能过热的热缺陷的方法，此方案虽然较好地解决了监测系统的安全性问题、监测部位不全面的问题、以及系统过于复杂等问题。该方案的具体作法是：“温度传感器安装在高压开关柜内各载流隔室空间的上部，或是安装在开关柜顶盖板上与隔室空间相通的腔体中，”(0008)，同时该方案提出：高压开关柜“各载流隔室通过的电流相同”(0031)，并以此作为依据来分析、判断开关柜的热缺陷。发明人进一步研究发现：在现场实践中如果按照现有方案对开关柜的热缺陷进行检测、分析结果常常会出现错误，往往难于判断是否存在缺陷，以及缺陷大致发生在什么部位。