[发明专利]一种开关柜触头温升预测方法及系统

说明书

本发明提出了一种开关柜触头温升预测方法及系统，包括：建立与实际工况相同的触头模型；将触头模型导入模拟软件，利用模拟软件对触头模型进行网格划分，转换为数值分析模型；根据开关柜的实际运行参数与工作环境设置合理的热‑电‑力边界条件，完成电参数的设置；针对数值分析模型，输入触头工作电压，计算触头温度场及电场，获得触头内温度分布与电场的模拟结果；建立触头表面典型位置实测温度与触头内部最高温度之间的相关性，预测工作运行中高压开关柜触头的峰值温度。本发明监测更加方便，在高压开关柜运行过程中，不直接监测触头温度的情况下，通过监测触头外部温度可间接准确地获得触头内部温度数据，操作方式简便安全。

技术领域

本发明属于仿真技术领域，尤其涉及一种开关柜触头温升预测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着国民经济和社会的不断发展，人们对供电设备的可靠性提出了更高的要求。高压开关柜作为电力系统的主要电器设备，主要起到接受和分配电能的作用，其质量可靠性直接关系到主变乃至变电站的安全稳定运行。运行经验表明，10kV～35kV开关柜内部发热甚至过热现象普遍存在，特别是主进柜或在季节性用电高峰阶段。开关柜触头发热温升引起故障是开关柜内部过热故障的最主要形式之一。开关柜的梅花触头为弹性触指或外加弹簧结构，并在触指及静触头表面进行镀银处理，而由于弹性材料性能和质量的差异，加之其长期处于“热-力-电”多物理场作用下，触指或弹簧材料时常出现蠕变疲劳、性能劣化甚至断裂现象，接触紧密性难以保证；镀银层经过若干时间操作，表面磨损、氧化不可避免，接触电阻增大现象普遍存在。

为了保障开关柜运行的安全性及可靠性，避免过热故障，人们提出了各种各样的触头温度监控手段，比如示温腊片、红外测温、光纤测温等。但由于触头结构复杂、服役工况苛刻，上述手段一般只能测量触头外部温度，难以测量触头内部(尤其是触指与动/静触头接触区域)温度，确定发热的高温区域，开展准确的故障诊断。而通常触指与动/静触头接触区域由于为可分离接触区域，接触紧密性难以保证，加上触头镀层磨损与老化等问题，使得触指与动/静触头接触区域为接触电阻增大，成为发热故障起源位置和高温区域，准确预测触头温升、确定高温区域是确保开关柜运行安全性的重要因素之一，亦是开关柜故障诊断的重要依据。

为了解决开关柜运行中触头内部温度难以测量，高温区域难以确定等上述问题，有研究公开了一种基于多元线性回归模型的高压开关柜电缆触头故的障检测方法，通过分析高压开关柜触头温度数据的特征，给出待定系数的多元线性回归模型，将触点温度数据预处理后，把高压开关的A,B,C三相的触点温度数据按照一定的格式写入多元线性回归模型之中，然后建立特征工程，选取20分钟、40分钟、1小时三种区间段序列，区间内特征属性选取区段最低值、区段最高值、区段平均值以及均值次数五种属性。这种方法考虑了多个因素对温度的影响，设计了一种优化的多元线性回归模型，使预测值更加贴近真实值，适合长期的温度预测，便于高压开关柜的故障检修。

然而，发明人研究发现：此方法在开光柜运行过程中，无法对高压开关A,B,C,三相的触头温度进行直接测量，三相触点温度测量值与触头内部实际温度值仍然存在较大差距，无法准确测量。而且高压开关柜触头的温升往往与多种物理场因素有关，采用简单的线性回归模型预测，与高压开关柜触头升温的实际情况有较大差距，难以准确预测开关柜触头的温升情况，确定开关柜高温区域。

另外，有研究公开了一种基于支持向量机和遗传算法的开关柜电场预测与优化方法，包括选取影响开关柜内部电场分布的主要因素及水平，建立正交试验表，进行开关柜内部电场计算，得到触头盒表面的最大电场强度，构建训练样本，采用支持向量机回归模型建立开关柜触头盒表面最大电场强度的预测模型，选取影响因素和水平组合进行有限元电场计算，得到触头盒表面的最大电场强度，构建验证样本，对预测模型的惩罚因子和核函数参数进行优化，得到优化后的预测模型。利用遗传算法对开关柜结构进行优化设计，触头盒表面最大电场强度最小值对应的影响因素取值即为优化后的结构参数。该方法可以简单、高效、准确地对开关柜电场进行预测和结构优化。