环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警系统及方法与流程

本发明属于电气监测预警，具体涉及一种环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警系统及方法。

背景技术：

1、环网箱是城市配电网核心配电设备，内部触头接触状态直接决定供电可靠性。触头长期承载负荷电流，接触面氧化、磨损、压力衰减会持续增大接触电阻，进而产生焦耳热堆积，轻则加速绝缘老化，重则引发触头烧蚀、线路停电，甚至诱发配电安全事故，因此对触头接触电阻开展实时监测与故障预判是配网运维刚需。

2、参见申请号为“202511135749.1”的中国发明专利，其技术方案提出基于周期电流绘制平均电流曲线，依靠曲线斜率判定触头故障倾向，并配套接触压力调节、散热调控逻辑，可实现接触不良的主动干预，一定程度解决了传统人工巡检、单点测温监测滞后的缺陷，能够依据电流变化趋势提前识别触头接触异常。但是，现在技术仅依托电流曲线开展分析，测量误差大，现场电磁干扰易造成数据失真，且仅能事后处置故障。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何在保证接触电阻的测量的同时，提升触头的检测故障处置及时性，针对现有技术的不足，提供一种环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警系统及方法。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警系统，包括：前端采集模块、调节散热模块和调控预警模块，所述前端采集模块和所述调节散热模块均被配置于环网箱内，所述前端采集模块一一对应置于每组触头处，所述调节散热模块与所述触头独立驱动连接，所述调控预警模块分别与所述前端采集模块和所述调节散热模块通信连接，且用于：

4、根据所述前端采集模块实时采集所述触头的电气参数和环境参数，根据所述电气参数获取所述触头的接触电阻和平均电流变化曲线，基于所述环境参数修正所述接触电阻并计算电阻增长率；

5、根据所述平均电流变化曲线获取曲线斜率绝对值，当所述电阻增长率大于预设增长率阈值时，且所述曲线斜率绝对值大于预设斜率绝对值时，判定所述触头存在接触不良；

6、当判定所述触头存在接触不良时，基于基础调压算法，根据所述曲线斜率绝对值与所述预设斜率绝对值的差值获取调压值，并通过所述调节散热模块基于所述调压值调节所述触头的接触压力；

7、若多次调压后，每次调压完成的再次判定结果均为所述触头存在接触不良，且调压次数大于预设调压阈值时，判定所述触头存在表面劣化故障，根据所述平均电流变化曲线的积分获取监测周期总发热量；

8、当所述监测周期总发热量小于或等于预设发热阈值时，输出第一报警信息，当所述监测周期总发热量大于预设发热阈值时，输出第二报警信息。

9、相对于现有技术，本发明的环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警系统的有益效果包括：设置前端采集模块、调节散热模块和调控预警模块组成环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警系统，其中，前端采集模块一对一固定安装于环网箱内每一组动静触头的贴合接触面侧边，无监测盲区，可精准捕捉单组触头的实时运行参数，而调节散热模块独立对应每组触头安装，与单组触头机械驱动连接，避免出现多触头工况相互干扰的问题，同时调控预警模块集成安装于环网箱主控柜内部，避开触头高温作业区域，保障核心运算单元稳定运行；在此基础上，前端采集模块、调节散热模块均通过有线工业总线与调控预警模块建立双向通信，同时搭配备用无线通信链路，实现采集数据实时上传和控制指令即时下发，通信稳定性强和延迟低，从而相互配合形成闭环监测、调节和预警体系，这样设置，前端采集模块可实现全维度参数精准采集，为后续数据运算提供原始依据，解决了传统监测仅采集单一电气参数和忽略环境干扰导致的测量偏差问题，而调节散热模块接收调控指令独立完成触头压力调节，有效解决传统设备无法针对性修复触头接触不良的问题，同时调控预警模块作为核心中枢统筹数据处理、工况判定、智能调节与分级预警。这样在工作时，首先，可通过实时采集触头电气参数与环境参数，计算得到触头的解除电阻的同时，依托环境参数对接触电阻进行修正，可抵消温度、湿度和粉尘等环境因素对电阻测量结果的干扰，极大提升接触电阻测量精度，解决传统测量未做环境修正和数据失真的缺陷；其次，通过提取平均电流变化曲线斜率绝对值，结合电阻增长率双维度判定接触不良故障，摒弃传统单一电阻阈值判定的片面性，可精准区分正常工况波动与真实接触不良故障，降低误判和漏判概率；再者，基于曲线斜率与预设阈值的差值动态计算调压值，匹配触头实际异常程度进行精准调压，实现智能化和差异化压力调节，解决传统统一调压方式修复效果差和易损伤触头机械结构的问题；随后，通过多次调压结果迭代判定触头故障类型，区分可修复的接触松动故障与不可修复的表面劣化故障，实现故障精准分类；最后，通过监测周期总发热量积分核算，结合发热量阈值输出分级报警信息，实现故障风险等级精准划分，解决传统预警无分级和运维人员无法精准判断故障紧急程度的问题，从而全面覆盖触头监测、调节、故障判定和预警全场景需求。

10、可选地，所述前端采集模块包括电流采集单元和电压采集单元，所述调控预警模块包括微控制单元；所述电流采集单元包括微电流传感器和母线周期电流传感器，所述微控制单元被配置为与每组所述触头中静触头电连接形成直流微激励回路，所述微电流传感器安装在所述直流微激励回路内，所述母线周期电流传感器被配置于每组所述触头的动静触头负荷出线侧，且与所述直流微激励回路分区布置；所述电压采集单元包括导电触点，所述导电触点贴合所述触头的导电接触面；

11、所述电气参数包括直流激励电流、触点压降和实际运行负荷电流，所述调控预警模块在所述根据所述前端采集模块实时采集所述触头的电气参数和环境参数，根据所述电气参数获取触头电阻和平均电流变化曲线时用于：

12、通过所述微电流传感器实时采集所述微控制单元输出的所述直流激励电流，通过所述导电触点实时采集所述触点压降，并通过伏安法计算获取所述接触电阻；

13、通过所述母线周期电流传感器获取所述触头的所述实际运行负荷电流，并基于所述实际运行负荷电流和监测周期，获取所述平均电力变化曲线。

14、可选地，所述前端采集模块还包括环境感知单元，所述环境感知单元包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器均被配置为分布于所述环网箱的各个舱室和所述触头周围；

15、所述环境参数包括环境温度和环境湿度，所述调控预警模块在所述基于所述环境参数修正所述接触电阻并计算电阻增长率时用于：

16、通过所述温度传感器实时采集所述环网箱内的所述环境温度，通过所述湿度传感器实时采集所述环网箱内的所述环境湿度，根据所述环境温度和环境湿度生成所述接触电阻的补偿系数；

17、根据所述补偿系数对所述接触电阻进行修正，根据修正后的所述接触电阻与预设的基准电阻的差值，计算获取所述电阻增长率。

18、可选地，所述前端采集模块还包括预处理单元，所述预处理单元分别与所述电流采集单元、所述电压采集单元和所述环境感知单元电连接，且包括依次电连接的低通滤波电路、差分放大电路和多通道同步ad转换电路，所述调控预警模块与所述预处理单元电连接，且在所述根据所述电气参数获取所述触头的接触电阻和平均电流变化曲线之前，还用于：

19、通过所述低通滤波电路和所述差分放大电路同步处理所述电气参数和所述环境参数，并通过所述多通道同步ad转换电路对所述电气参数和所述环境参数进行同时序采集。

20、可选地，所述调节散热模块包括压力调节单元，所述压力调节单元包括微型伺服推杆和压力传感器，所述微型伺服推杆被配置为与所述触头驱动连接，所述压力传感器安装在所述微型伺服推杆的驱动端，所述调控预警模块在所述基于基础调压算法，根据所述曲线斜率绝对值与所述预设斜率绝对值的差值获取调压值，并通过所述调节散热模块基于所述调压值调节所述触头的接触压力时用于：

21、计算所述曲线斜率绝对值与所述预设斜率绝对值的差值，并根据所述据所述压力传感器实时获取所述接触压力，根据下式计算获取所述调压值：

22、，

23、其中，所述为所述调压值，所述为所述接触压力，所述为预设压力调节系数，所述为所述差值；

24、根据所述调压值，通过所述微型伺服推杆输出驱动力调节所述触头，同时对比所述接触压力与所述调压值，当实时压力值与所述调压值相等时，判定调压完成；

25、当所述调压值大于或等于预设调压阈值时，判定所述触头存在机械调节上限故障，停止调压并输出第三报警信息。

26、可选地，所述调节散热模块还包括计数单元，所述调控预警模块在通过所述调节散热模块基于所述调压值调节所述触头的接触压力之前还用于：

27、一一对比所述预设增长率阈值和每组所述触头的所述电阻增长率，通过所述计数单元获取电阻异常的所述触头的组数，当所述触头的电阻异常组数占总组数的比例大于或等于预设占比阈值时，判定多触头同步异常；

28、根据所述平均电流变化曲线获取监测周期总发热量，当所述监测周期总发热量小于或等于所述预设发热阈值时，输出所述第一报警信息，当所述监测周期总发热量大于所述预设发热阈值时，输出所述第二报警信息。

29、可选地，所述调节散热模块还包括修正单元，所述调控预警模块还用于：

30、当所述电阻异常组数占所述总组数的比例小于所述预设占比阈值时，判定单点触头故障，通过所述修正单元对所述调压值进行修正，其中，所述调压值的减量与所述电阻异常组数占所述总组数的比例负相关；

31、根据电阻异常的每组所述触头的所述实际运行负荷电流与每组所述触头的预设电流的电流差值，通过所述修正单元对电阻异常的每组触头的所述调压值进行微调，其中，所述电流差值与所述调压值的增量正相关。

32、可选地，所述调节散热模块还包括散热单元，所述散热单元被配置为与所述环网箱内分布的散热构件电连接，所述调控预警模块在判定所述监测周期总发热量大于所述预设发热阈值且输出所述第二报警信息时用于：

33、在判定所述监测周期总发热量大于所述预设发热阈值时，基于所述监测周期总发热量，通过所述散热单元驱动所述散热构件运转进行散热调节，当所述散热调节完成后的再次判定结果为所述触头存在表面劣化故障，且所述监测周期总发热量大于所述预设发热阈值时，输出所述第二报警信息。

34、可选地，所述环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警系统还包括云端运维模块，所述云端运维模块与所述调控预警模块通信连接，所述调控预警模块还用于：

35、基于存储的历史监测周期的所述接触电阻和所述平均电流变化曲线，通过所述云端运维模块内置的数字孪生模型，仿真所述触头的劣化周期；

36、基于所述劣化周期和当前监测周期，获取所述触头的预测失效时间，当所述预测失效时间小于或等于预设失效时间时，输出第四报警信息。

37、第二方面，本发明还提供一种环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警方法，包括：

38、s1、实时采集触头的电气参数和环境参数，根据所述电气参数获取所述触头的接触电阻和平均电流变化曲线，基于所述环境参数修正所述接触电阻并计算电阻增长率；

39、s2、根据所述平均电流变化曲线获取曲线斜率绝对值，当所述电阻增长率大于预设增长率阈值时，且所述曲线斜率绝对值大于预设斜率绝对值时，判定所述触头存在接触不良；

40、s3、当判定所述触头存在接触不良时，基于基础调压算法，根据所述曲线斜率绝对值与所述预设斜率绝对值的差值获取调压值，并基于所述调压值调节所述触头的接触压力；

41、s4、若多次调压后，每次调压完成的再次判定结果均为所述触头存在接触不良，且调压次数大于预设调压阈值时，判定所述触头存在表面劣化故障，根据所述平均电流变化曲线的积分获取监测周期总发热量；

42、s5、当所述监测周期总发热量小于或等于预设发热阈值时，输出第一报警信息，当所述监测周期总发热量大于预设发热阈值时，输出第二报警信息。

43、相对于现有技术，本发明的环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警方法的有益效果与如上所述的环网箱内部触头接触电阻实时测量及故障预警系统的有益效果相同，在此不再赘述。