CN111769556B - 一种低压配电***的健康评估方法 - Google Patents
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Abstract
一种低压配电***的健康评估方法,属于配电设备技术领域,是基于低压配电***的检测设备实现的,所述检测设备包括采集模块、数据传输模块、中心服务器和手持终端;通过对检测设备和控制策略的改进,准确把握真实低压配电***的健康评估结果,以便给出合适的解决措施,提高***的工作效率和使用寿命,进而减少了维护成本。
Description
技术领域
本发明属于配电设备技术领域,具体涉及一种低压配电***的健康评估方法。
背景技术
低压配电设备是现代企业运行必不可少的基础设备,为保障能源正常运作起到主要作用,低压配电设备的运行状态直接影响企业正常运行,因此,能否实时获取运行状态、预测故障、并在故障时第一时间进行安全操作,是提高运行稳定性的关键。
低压配电设备的故障会有各种诱因,设备老化、意外电弧、生物触碰、受潮等等,而在出现较严重的事故之前,可以进行一定的预测,比如湿度过高、生物活动、运行时间等等,结合相关数据,只要在第一时间发现问题并快速反应,可以很大程度避免严重事故的发生。
而现有低压配电设备的管理体系中,设备的检修、维护、更换等主要依赖于人工检测、判断处理,即使有报警,留给维修人员的反应时间也很有限,而一些较新的技术中,虽然可以一定程度上***,但却需要获取大量参数,难度高、不便捷;因此,急需仅需少量参数即可评估,且对整个***的健康状态有一个量化的衡量,并可据此进行进一步处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低压配电***的健康评估方法,通过对检测设备和控制策略的改进,准确把握真实低压配电***的健康评估结果,以便给出合适的解决措施,提高***的工作效率和使用寿命,进而减少了维护成本。
本发明采用的技术方案是:一种低压配电***的健康评估方法,是基于低压配电***的检测设备实现的,所述检测设备包括采集模块、数据传输模块、中心服务器和手持终端,所述健康评估方法包括以下步骤:
步骤一,以配电柜为基本单元,对低压配电***中每个配电柜所占权重进行计算:
上式中:Q(Am)代表当前配电柜所占权重,Am代表当前配电柜,Im为当前配电柜额定电流,Pm为当前配电柜额定功率,n代表低压配电***中配电柜的最大数量,m代表当前配电柜的序号且n≥m≥1;
步骤二,每经间隔时间TA,采集模块对每个配电柜的运行参数进行采集,运行参数包括电流、功率、温度、湿度;根据采集的运行参数分别计算出每个配电柜的电流修正值Kmi、功率修正值Kmp、温湿度修正值Kmch;
步骤三,计算配电柜实时老化度L(Am)和***实时老化度L;
步骤四,根据配电柜老化度和***老化度的设定阈值,判断***的健康程度并将处理措施发送到手持终端上;***的健康程度的判断过程如下:
4.1.当出现L(Am)≥1,L≥1时,属于超寿命工作状态,建议***整体替换或升级;
4.2.当出现L(Am)≥1,L<1时,属于超限工作状态,建议更换当前配电柜Am;
上式中:Kmf为异常状态修正因子、其计算公式为:
Fm为设定的基准检修频率;
进一步地,所述配电柜实时老化度L(Am)的计算公式为:
上式中:Tm为当前配电柜标准寿命,Tmab为当前配电柜使用时长,Tms为当前配电柜已使用寿命,Kmi为电流修正值,Kmp为功率修正值,Kmch为温湿度修正值。
进一步地,所述***实时老化度L的计算公式为:
进一步地,所述手持终端中还包括低压配电***的三维模型可视化处理模块;维修人员借助三维模型可视化处理模块在手持终端上实现旋转查看***的三维模型,所述三维模型可视化处理模块中***三维模型的旋转算法为:
X=x(U2(1-cosα)+cosα)+y(UV(1-cosα)-Wsinα)+z(UW(1-cosα)+Vsinα)
Y=x(UV(1-cosα)+Wsinα)+y(V2(1-cosα)+cosα)+z(VW(1-cosα)-Usinα)
Z=x(UW(1-cosα)-Vsinα)+y(VW(1-cosα)+U sinα)+z(W2(1-cosα)+cosα);
上式中:(x、y、z)代表旋转前任意坐标,(U、V、W)代表旋转支点坐标,α为旋转角度,(X、Y、Z)代表旋转后映射坐标。
进一步地,所述电流修正值Kmi的计算公式为:
上式中:q代表采集次数,imq代表第q次电流采集结果。
进一步地,所述功率修正值Kmp的计算公式为
上式中:q代表采集次数,pmq代表第q次功率采集结果。
进一步地,所述温湿度修正值Kmch的计算公式为
上式中:q代表采集次数,hmq代表第q次湿度采集结果,cmq代表第q次温度采集结果,Cm为标准工作温度,Hm为标准工作湿度。
进一步地,所述间隔时间TA的范围为:1min≤TA≤60min。
采用本发明产生的有益效果:通过对检测设备和控制策略的改进,准确把握真实低压配电***的健康评估结果,以便给出合适的解决措施,提高***的工作效率和使用寿命,进而减少了维护成本。
附图说明
图1是本发明的检测设备的示意图;
具体实施方式
参看附图1,一种低压配电***的健康评估方法,是基于低压配电***的检测设备实现的,所述检测设备包括采集模块、数据传输模块、中心服务器和手持终端,采集模块设置在低压配电室内,用于检测低压配电***中各个配电柜的运行参数;采集模块采集的信息通过数据传输模块发送给中心服务器,中心服务器用于实时判断各个配电柜的健康状况并给出处理措施,其处理措施是通过数据传输模块发送到维修人员的手持终端上,用于指导、辅助维修人员对整个***的维护;所述手持终端中包括低压配电***的三维模型可视化处理模块,手持终端还包括触摸显示模块,用于查看旋转***的三维模型;所述健康评估方法包括以下步骤:
步骤一,以配电柜为基本单元,对低压配电***中每个配电柜所占权重进行计算:
上式中:Q(Am)代表当前配电柜所占权重,Am代表当前配电柜,Im为当前配电柜额定电流,Pm为当前配电柜额定功率,n代表低压配电***中配电柜的最大数量,m代表当前配电柜的序号且n≥m≥1;
步骤二,每经间隔时间TA,采集模块对每个配电柜的运行参数进行采集,运行参数包括电流、功率、温度、湿度;根据采集的运行参数分别计算出每个配电柜的电流修正值Kmi、功率修正值Kmp、温湿度修正值Kmch;所述间隔时间TA的范围为:1min≤TA≤60min;
步骤三,计算配电柜实时老化度L(Am)和***实时老化度L;
步骤四,根据配电柜老化度和***老化度的设定阈值,判断***的健康程度并将处理措施发送到手持终端上;***的健康程度的判断过程如下:
4.1.当出现L(Am)≥1,L≥1时,属于超寿命工作状态,建议***整体替换或升级;
4.2.当出现L(Am)≥1,L<1时,属于超限工作状态,建议更换当前配电柜Am;
上式中:Kmf为异常状态修正因子、其计算公式为:
Fm为设定的基准检修频率;
维修人员收到步骤四的处理措施后,赶赴现场,根据相关处理措施信息,现场处理故障。
所述配电柜实时老化度L(Am)的计算公式为:
上式中:Tm为当前配电柜标准寿命,Tmab为当前配电柜使用时长,Tms为当前配电柜已使用寿命,Kmi为电流修正值,Kmp为功率修正值,Kmch为温湿度修正值。
上述公式的推导原理为:
低压配电***有n个配电柜,依次标记为A1、A2、A3……An;假设要计算第m个配电柜Am的实时老化度L(Am),设Am的标准寿命为Tm,已使用寿命为Tms,使用时长为Tmab,额定电流为Im,额定功率为Pm,标准工作温度为Cm,标准工作湿度为Hm,电流修正值为Kmi,功率修正值为Kmp,温湿度修正值为Kmch,则有:
下面计算Kmi、Kmp、Kmch,
采集模块对配电柜Am间隔监测,其电流观测结果记为im1、im2、im3......imq,功率观测结果记为pm1、pm2、pm3......pmq,温度观测结果记为cm1、cm2、cm3......cmq(温度均转换为开氏温度),湿度观测结果记为hm1、hm2、hm3......hmq,则:
所述电流修正值Kmi的计算公式为:
上式中:q代表采集次数,imq代表第q次电流采集结果。
所述功率修正值Kmp的计算公式为
上式中:q代表采集次数,pmq代表第q次功率采集结果。
所述温湿度修正值Kmch的计算公式为
上式中:q代表采集次数,hmq代表第q次湿度采集结果,cmq代表第q次温度采集结果,Cm为标准工作温度,Hm为标准工作湿度。
所述***实时老化度L的计算公式为:
维修人员通过手持终端旋转、查看***的三维模型,需要在手持终端中增设三维模型可视化处理模块,借助其集成的算法实现在二维屏幕上显示三维模型,且使模型绕任意支点旋转,其算法原理为:将绕任意支点旋转的问题进行转换,单位化旋转支点向量,任意坐标(x,y,z)绕单位化后的旋转支点坐标(U,V,W)旋转角度α后的旋转后映射坐标(X,Y,Z);
所述三维模型可视化处理模块中***三维模型的旋转算法为:
X=x(U2(1-cosα)+cosα)+y(UV(1-cosα)-Wsinα)+z(UW(1-cosα)+Vsinα)
Y=x(UV(1-cosα)+Wsinα)+y(V2(1-cosα)+cosα)+z(VW(1-cosα)-Usinα)
Z=x(UW(1-cosα)-Vsinα)+y(VW(1-cosα)+U sinα)+z(W2(1-cosα)+cosα);
上式中:(x、y、z)代表旋转前任意坐标,(U、V、W)代表旋转支点坐标,α为旋转角度,(X、Y、Z)代表旋转后映射坐标。
本发明的进一步改进方案中,可在配电室内安装摄像头,获取音视频影像信息,通过分析音视频影像,对可能引起故障的生物、声音进行辨别;配合安装的检测设备,获取配电柜的开关位、电流、电压、温度、湿度、运行时间、功率等细状态信息及环境信息;再通过分析设备详细状态信息及环境信息,对可能出现故障的时间、部件、异常进行判断,同时,对整体***的老化度进行自评估,从多方面保证***稳定运作。
Claims (3)
1.一种低压配电***的健康评估方法,是基于低压配电***的检测设备实现的,所述检测设备包括采集模块、数据传输模块、中心服务器和手持终端,其特征在于:所述健康评估方法包括以下步骤:
步骤一,以配电柜为基本单元,对低压配电***中每个配电柜所占权重进行计算:
上式中:Q(Am)代表当前配电柜所占权重,Am代表当前配电柜,Im为当前配电柜额定电流,Pm为当前配电柜额定功率,n代表低压配电***中配电柜的最大数量,m代表当前配电柜的序号且n≥m≥1;
步骤二,每经间隔时间TA,采集模块对每个配电柜的运行参数进行采集,运行参数包括电流、功率、温度、湿度;根据采集的运行参数分别计算出每个配电柜的电流修正值Kmi、功率修正值Kmp、温湿度修正值Kmch;
步骤三,计算配电柜实时老化度L(Am)和***实时老化度L;
步骤四,根据配电柜老化度和***老化度的设定阈值,判断***的健康程度并将处理措施发送到手持终端上;***的健康程度的判断过程如下:
4.1.当出现L(Am)≥1,L≥1时,属于超寿命工作状态,建议***整体替换或升级;
4.2.当出现L(Am)≥1,L<1时,属于超限工作状态,建议更换当前配电柜Am;
上式中:Kmf为异常状态修正因子、其计算公式为:
Fm为设定的基准检修频率;
所述配电柜实时老化度L(Am)的计算公式为:
上式中:Tm为当前配电柜标准寿命,Tmab为当前配电柜使用时长,Tms为当前配电柜已使用寿命,Kmi为电流修正值,Kmp为功率修正值,Kmch为温湿度修正值;
所述***实时老化度L的计算公式为:
所述电流修正值Kmi的计算公式为:
上式中:q代表采集次数,imq代表第q次电流采集结果;
所述功率修正值Kmp的计算公式为
上式中:q代表采集次数,pmq代表第q次功率采集结果;
所述温湿度修正值Kmch的计算公式为
2.根据权利要求1所述的低压配电***的健康评估方法,其特征在于:所述手持终端中还包括低压配电***的三维模型可视化处理模块;维修人员借助三维模型可视化处理模块在手持终端上实现旋转查看***的三维模型,所述三维模型可视化处理模块中***三维模型的旋转算法为:
X=x(U2(1-cosα)+cosα)+y(UV(1-cosα)-Wsinα)+z(UW(1-cosα)+Vsinα)
Y=x(UV(1-cosα)+Wsinα)+y(V2(1-cosα)+cosα)+z(VW(1-cosα)-Usinα)
Z=x(UW(1-cosα)-Vsinα)+y(VW(1-cosα)+U sinα)+z(W2(1-cosα)+cosα);
上式中:(x、y、z)代表旋转前任意坐标,(U、V、W)代表旋转支点坐标,α为旋转角度,(X、Y、Z)代表旋转后映射坐标。
3.根据权利要求1所述的低压配电***的健康评估方法,其特征在于:所述间隔时间TA的范围为:1min≤TA≤60min。
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