一种配电箱内部温湿度监控与加热调节方法与流程

本发明涉及信息，尤其涉及一种配电箱内部温湿度监控与加热调节方法。

背景技术：

1、配电箱承担低压电能分配、支路控制与故障保护，其内部通常设有导轨式断路器、母排、端子排及进出线导线。箱内结露会造成绝缘性能下降，并可能引发端子爬电或短路，因此防凝露加热是保障配电箱稳定运行的重要环节。现有防结露方式多采用固定位置持续加热，未充分考虑配电箱各导电部件与箱外线路形成的差异化传热路径。在室外或半室外环境中，安装于断路器或端子排上的支路出线端子通过铜质或铝质线芯与箱外负载线路连续连接。外部气温下降或箱门启闭引起箱内湿度升高时，出线导线经配电箱出线孔形成内外导热通道，使出线端子温度低于箱内其他区域并率先接近露点，形成冷桥节点。按照常规判断，加热元件越靠近冷桥节点，节点表面升温越快。然而，线芯导热能力远高于外层绝缘材料；加热元件过度靠近出线端子时，热量尚未在端子表面有效蓄积，便会沿支路出线导线持续传向箱外，并在低温负载线路侧散失。

技术实现思路

1、本发明提供了一种配电箱内部温湿度监控与加热调节方法，主要包括：

2、获取配电箱内支路出线端子的表面温度图像，标记温度低于周边预设温差的部位为冷桥节点，依据回路编号确定空间坐标，读取回路导线的线芯材质编码与标称截面积规格，生成冷桥节点特征数据集；

3、根据冷桥节点特征数据集中的空间位置，在对应出线端子表面贴附测温探头，在避开断路器发热区部署温湿度探头，同步获取滤波后壁面温度序列、箱内空气温度及相对湿度数据，生成露点温度轨迹；

4、计算滤波后的壁面温度序列与露点温度轨迹的余量，连续采样周期内余量低于预设阈值时，判定冷桥节点存在结露风险并生成加热触发指令；

5、响应加热触发指令，解析线芯材质编码经物性参数库获取导热率，结合标称截面积规格查询导线热阻与距离关系表，以端子表面稳态温度高于露点温度轨迹且轴向热损受控，获取目标加热距离；

6、获取配电箱背板各加热元件的三维安装坐标集，计算各元件坐标与冷桥节点的欧氏距离确定目标加热单元，读取目标加热单元的额定功率，结合目标加热距离得到初始投入热能，依据线芯导热率评估沿导线向箱外散失量，补偿散失量后得到目标投入热能；

7、根据目标投入热能与目标加热单元额定功率，按固定调制周期划分时间片，生成数字脉宽调制信号并经驱动电路输出至目标加热单元，对冷桥节点实施防结露加热。

8、进一步的，所述获取配电箱内支路出线端子的表面温度图像，包括：

9、采用红外热成像仪扫描支路出线端子，经灰度归一化与中值滤波得到端子表面温度分布图，提取出线端子与相邻母排及导轨背板区域的温度像素值作差得到局部温差，所述局部温差超过预设温差阈值的出线端子标记为冷桥节点，依据回路布线台账按回路编号映射至箱内三维坐标系确定空间坐标。

10、进一步的，所述根据冷桥节点特征数据集中的空间位置，在对应出线端子表面贴附测温探头，包括：

11、测温探头感温面覆导热硅脂与端子表面贴合，在避开断路器发热区的壁面部署温湿度探头，采用滑动窗口均值滤波剔除高频噪声得到滤波后的壁面温度序列及空气温度与相对湿度序列，计算露点温度取值并按时间戳升序连接得到所述露点温度轨迹。

12、进一步的，所述计算滤波后的壁面温度序列与露点温度轨迹的余量，包括：

13、按同一时间戳逐点作差得到各时间点的温度余量序列，从温度余量序列中读取连续采样周期内的取值逐点与预设阈值比对，连续采样周期内温度余量取值均低于预设阈值时判定所述冷桥节点存在结露风险，向监控主控单元的加热控制端口输出加热触发指令。

14、进一步的，所述响应加热触发指令，解析线芯材质编码经物性参数库获取导热率，结合标称截面积规格查询导线热阻与距离关系表，以端子表面稳态温度高于露点温度轨迹且轴向热损受控，获取目标加热距离，包括：

15、从物性参数库按线芯材质编码调取导热率与绝缘外皮等效导热率，按标称截面积规格读取热阻与距离关系表对应的热阻取值得到沿导线轴向的热阻剖面，以端子表面稳态温度高于露点温度轨迹为温度余量约束，以轴向热损低于按加热单元额定功率预设比例设定的热损上限为轴向热损约束，采用二分搜索沿所述热阻剖面遍历轴向距离取值并代入稳态热传导方程核算端子表面稳态温度取值与轴向热损取值，两项均满足约束的轴向距离取值确定为目标加热距离。

16、进一步的，获取目标加热距离，包括：

17、以所述冷桥节点空间位置为起点沿出线导线朝配电箱出线孔外建立一维传热路径，按距离节点把传热路径切分为连续热阻区段，逐区段核算区段末端的端子表面稳态温度与轴向热损，稳态温度高于露点温度轨迹且轴向热损低于预设热损上限的区段末端纳入热量传递范围，下一区段轴向热损高于预设热损上限的轴向位置标记为目标加热距离。

18、进一步的，所述读取目标加热单元的额定功率，包括：

19、遍历各加热元件三维坐标与冷桥节点空间位置的欧氏距离取值，取欧氏距离取值最小的加热元件确定为目标加热单元，从加热元件台账读取所述目标加热单元的额定功率。

20、进一步的，所述从加热元件台账读取所述目标加热单元的额定功率之后，包括：

21、按端子表面升至高于露点温度轨迹的目标稳态温度所需温升与目标加热距离范围内导线段落的比热容及质量之积得到初始投入热能取值，读取分流系数，按所述分流系数与额定功率取值之积得到沿出线导线向配电箱外散失的热量取值，散失的热量取值叠加到初始投入热能取值上得到目标投入热能。

22、进一步的，所述根据目标投入热能与目标加热单元额定功率，按固定调制周期划分时间片，包括：

23、按目标投入热能与额定功率之比得到总导通时长，按固定调制周期把总导通时长切分为连续时间片，各时间片占空比按当前时间片目标投入热能分量与固定调制周期及额定功率之积的比值确定，按各时间片占空比生成所述数字脉宽调制信号并经驱动电路输出至目标加热单元对冷桥节点实施防结露加热。

24、进一步的，所述生成所述数字脉宽调制信号并经驱动电路输出至目标加热单元，包括：

25、采集目标加热单元投入后的端子表面温度并按同一时间戳同步读取所述露点温度轨迹，端子表面温度取值逐点减去露点温度取值得到运行期温度余量序列，标定温度余量低于预设阈值的偏离时间片与重新回升至预设阈值以上的回归时间片，生成周期调节片段按时间戳接续至所述数字脉宽调制信号尾端经驱动电路输出。

26、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

27、本发明公开了一种配电箱内部温湿度监控与加热调节方法，针对配电箱内导轨式断路器及端子排上支路出线端子易因冷桥效应产生局部低温进而引发结露、威胁电气安全的问题，通过采集端子表面温度图像识别低于周边预设温差的冷桥节点，结合回路编号、线芯材质编码及标称截面积构建冷桥节点特征数据集；在冷桥节点贴附测温探头并在避开断路器发热区处部署温湿度探头，同步获取壁面温度与露点温度轨迹，当余量连续低于阈值时触发加热；进一步依据导线热阻与距离关系表及导热率，沿出线导线追踪满足端子稳态温度高于露点且轴向热损受控的目标加热距离，遍历背板加热元件坐标确定目标加热单元，在初始投入热能基础上补偿沿导线散失热量，生成数字脉宽调制信号并根据温度余量动态延长导通或截止状态。本发明实现了冷桥节点的精准定位与热平衡约束下的动态防结露加热，有效抑制轴向热损，显著提升配电箱运行安全性与能效。