一种智能感知多级调节防护式母线及其防护方法与流程

本发明涉及母线，具体涉及一种智能感知多级调节防护式母线及其防护方法。

背景技术：

1、在电力系统中，母线是一种导电设备，用于连接不同的电气设备，如发电机、变压器、开关设备等，它是一个大型的导电棒或导线，通常由铜或铝制成，用于传输电能，母线的主要作用是在不同的电气设备之间传递电能，并提供一个共享的电场和电压水平，母线作用包括汇集、分配和传送电能，母线的外型和结构多样，可以大致分为硬母线、软母线和封闭母线三类。

2、现有技术存在以下不足：

3、母线在地下潮湿环境使用时会有工作人员定期对母线进行检查，查看母线的各个部件是否存在损坏，但在实际应用中，由于存在导致母线各个部件损坏的不确定因素(如鼠蚁破坏或腐蚀损坏等)，此时若母线接线端进水且处于非检查时期，母线异常可能会使母线短路，从而导致母线连接的电气设备损坏；

4、基于此，本发明提出一种智能感知多级调节防护式母线及其防护方法，能够对母线存在的异常进行智能感知，从而预测母线故障并及时作出处理，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种智能感知多级调节防护式母线及其防护方法，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能感知多级调节防护式母线的防护方法，所述防护方法包括以下步骤：

3、s1：母线为多台设备供电过程中，母线控制器通过多台设备的控制系统实时获取多台设备的运行状态；

4、s2：当某一台设备运行状态异常时，母线控制器控制与该设备电缆对应的电磁圈通电，电磁圈通电后产生与对应永磁体相同的磁极，通过永磁体推动导电杆移出绝缘插管，使导电杆与插头分离，断开母线与异常运行状态设备的电流后向工作人员发送警示信号进行提示；

5、s3：母线控制器通过多个传感器获取母线的多项数据，基于异常防护模型分析多项数据后，预测母线的未来使用状态；

6、s4：根据预测结果向工作人员生成预警和进行相应断电控制；

7、s5：当异常运行状态设备恢复正常或母线异常使用状态恢复正常时，母线控制器自动断开对应电磁圈的电源，永磁体不受力后，复位弹簧推动导电杆插入绝缘插管与插头接触，使导电排继续为设备供电。

8、在一个优选的实施方式中，步骤s3中，异常防护模型的建立包括以下步骤：

9、s31：将防水罩与绝缘罩之间空腔区域的湿度值、防水罩的振动幅度、导电排的谐波异常指数以及绝缘罩电阻阻抗进行标准化处理后，计算获取母线异常指数my，计算表达式为：

10、式中，zds为防水罩的振动幅度，xby为导电排的谐波异常指数，zkd为绝缘罩电阻阻抗，sdk为防水罩与绝缘罩之间空腔区域的湿度值，ω1、ω2、ω3、ω4分别为防水罩的振动幅度、导电排的谐波异常指数、绝缘罩电阻阻抗、防水罩与绝缘罩之间空腔区域的湿度值的比例系数，且ω1、ω2、ω3、ω4均大于0；

11、s32：将计算得到的母线异常指数my值与预设的异常阈值a以及异常阈值b进行对比，完成异常防护模型的建立，其中，异常阈值a＜异常阈值b，异常阈值a用于判断母线当前是否存在异常，异常阈值b用于判断母线异常的严重程度。

12、在一个优选的实施方式中，步骤s3中，母线控制器通过多个传感器获取母线的多项数据，基于异常防护模型分析多项数据后，预测母线的未来使用状态包括以下步骤：

13、s33：母线控制器定时获取将防水罩与绝缘罩之间空腔区域的湿度值、防水罩的振动幅度、导电排的谐波异常指数以及绝缘罩电阻阻抗；

14、s34：将防水罩与绝缘罩之间空腔区域的湿度值、防水罩的振动幅度、导电排的谐波异常指数以及绝缘罩电阻阻抗代入异常防护模型中母线异常指数my的计算公式，计算得到母线异常指数my值；

15、s35：若母线异常指数my值≤异常阈值a，分析母线不存在异常，预测母线的未来为正常使用状态；

16、s36：若异常阈值a＜母线异常指数my值≤异常阈值b，分析母线存在轻度异常，预测母线的未来为一级异常使用状态；

17、s37：若母线异常指数my值＞异常阈值b，分析母线存在重度异常，预测母线的未来为二级异常使用状态。

18、在一个优选的实施方式中，步骤s4中，根据预测结果向工作人员生成预警和进行相应断电控制包括以下步骤：

19、s41：当分析母线不存在异常，预测母线的未来为正常使用状态时，母线控制器不进行控制；

20、s42：当分析母线存在轻度异常，预测母线的未来为一级异常使用状态时，母线控制器向工作人员发送预警信号，由工作人员控制连接母线的设备停机后，母线控制器控制所有的电磁圈同时接入电源，电磁圈通电后产生与对应永磁体相同的磁极，通过永磁体推动导电杆移出绝缘插管，使导电杆与插头分离，断开设备与母线的电流；

21、s43：当分析母线存在重度异常，预测母线的未来为二级异常使用状态时，母线控制器直接控制所有的电磁圈同时接入电源，电磁圈通电后产生与对应永磁体相同的磁极，通过永磁体推动导电杆移出绝缘插管，使导电杆与插头分离，断开设备与母线的电流后向工作人员发送警示信号。

22、在一个优选的实施方式中，步骤s4还包括以下步骤：

23、s44：获取母线历史运行时，所有一级异常使用状态母线的母线异常指数my，并计算母线异常指数标准差以及母线异常指数平均值；

24、s45：通过异常阈值a与异常阈值b计算获取异常阈值c，则异常阈值c＝/2，异常阈值c用于判断一级异常使用状态母线的母线异常指数平均值偏向异常阈值a还是偏向异常阈值b；

25、s46：若母线异常指数平均值≤异常阈值c，且母线异常指数标准差≤标准差阈值，分析一级异常使用状态母线朝无异常趋势呈快速发展，则母线控制器在t时间后控制所有电磁圈运行；

26、s47：若母线异常指数平均值≤异常阈值c，且母线异常指数标准差＞标准差阈值，分析一级异常使用状态母线朝无异常趋势呈缓慢发展，则母线控制器在t/1.1时间后控制所有电磁圈运行；

27、s48：若母线异常指数平均值＞异常阈值c，且母线异常指数标准差＞标准差阈值，分析一级异常使用状态母线朝二级异常趋势呈缓慢发展，则母线控制器在t/1.3时间后控制所有电磁圈运行；

28、s49：若母线异常指数平均值＞异常阈值c，且母线异常指数标准差≤标准差阈值，分析一级异常使用状态母线朝二级异常趋势呈快速发展，则母线控制器在t/1.5时间后控制所有电磁圈运行。

29、在一个优选的实施方式中，所述母线异常指数标准差mq的计算表达式为：母线异常指数平均值myavg的计算表达式为：式中i＝{1、2、3、...、n}，n表示母线历史运行时，所有一级异常使用状态母线的母线异常指数的数量，n为正整数，myi表示第i个母线异常指数值，myavg表示母线异常指数平均值。

30、在一个优选的实施方式中，步骤s2中，当某一台设备运行状态异常时，母线控制器控制与该设备电缆对应的电磁圈通电包括以下步骤：

31、s21：在设备的电缆插入绝缘套管后，工作人员向母线控制器输入设备编信息，每个设备编包括设备信息、连接的绝缘套管编号；

32、s22：当某一设备异常时，母线控制器基于设备编信息，查找到与异常设备对应绝缘套管处的电磁圈，并为该电磁圈通电，使电磁圈通过永磁体推动导电杆移出绝缘插管，使导电杆与插头分离。

33、在一个优选的实施方式中，步骤s3中，母线控制器通过多个传感器获取母线的多项数据包括以下步骤：

34、防水罩的振动幅度通过设置在防水罩上的振动传感器获取，导电排的谐波异常指数的计算表达式为：式中，ij表示第j阶谐波的电流幅值，i1表示基波电流的幅值，m表示导电排中获取的谐波阶数，绝缘罩电阻阻抗通过接地电阻测试仪获取，防水罩与绝缘罩之间空腔区域的湿度值通过设置在绝缘罩接近防水罩一侧的湿度传感器获取。

35、本发明还提供一种智能感知多级调节防护式母线，包括绝缘罩以及可拆卸设置在绝缘罩内部的导电排，所述绝缘罩的一侧固定设置有若干绝缘插管，其特征在于：所述绝缘插管与导电排之间设置有复位接电机构，且复位接电机构的数量与绝缘插管数量相等；

36、所述复位接电机构包括导电杆以及复位弹簧，且导电杆的一端与绝缘插管插接，导电杆的另一端滑动嵌入在导电排中，复位弹簧嵌入设置在导电排中，且复位弹簧的一端与导电杆抵接，使导电杆常态下保持插入绝缘插管；

37、所述绝缘插管接近导电排一端的外侧固定设置有电磁圈，导电杆接近绝缘插管的一端固定设置有与电磁圈位置相对应的永磁体，当检测母线存在异常时，电磁圈接入电源产生与永磁体相同的磁极，通过永磁体推动导电杆移出绝缘插管。

38、在一个优选的实施方式中，所述绝缘插管的内部设置有隔水板，所述隔水板的顶端设置有回卷弹簧，且隔水板的顶端与绝缘插管通过回卷弹簧活动连接，导电杆移出绝缘插管，回卷弹簧推动隔水板逆时针转动，使隔水板旋出绝缘插管内壁顶部的凹槽，当隔水板逆时针旋转度后，隔水板底端嵌入绝缘插管内壁底部的限位槽中。

39、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

40、1、本发明通过母线控制器通过多台设备的控制系统实时获取多台设备的运行状态，当某一台设备运行状态异常时，母线控制器控制与该设备电缆对应的电磁圈通电，电磁圈通电后产生与对应永磁体相同的磁极，通过永磁体推动导电杆移出绝缘插管，使导电杆与插头分离，断开母线与异常运行状态设备的电流后向工作人员发送警示信号进行提示，母线控制器通过多个传感器获取母线的多项数据，基于异常防护模型分析多项数据后，预测母线的未来使用状态，并根据预测结果向工作人员生成预警和进行相应断电控制。该防护方法不仅能根据设备状态来进行多级分段控制，而且还能结合母线自身状态来进行综合控制，有效提高母线使用的安全性；

41、2、本发明通过异常防护模型综合将防水罩与绝缘罩之间空腔区域的湿度值、防水罩的振动幅度、导电排的谐波异常指数以及绝缘罩电阻阻抗进行标准化处理后，计算获取母线异常指数，有效提高对数据的处理效率，能够对母线未来的使用状态进行预测，与现有检测故障并警示的方法相比，预测母线未来使用状态，能够在母线发生故障之前进行预警和控制，进一步保障母线使用的安全性；

42、3、本发明通过对母线的未来使用状态进行预测，从而能够在母线出现故障前向工作人员发送预警信号，使工作人员能够提前对设备进行关机处理，避免突然断开母线与设备的电流导致设备闪停(闪停容易导致设备损坏)。