本发明涉及电力系统状态评估技术领域，特别涉及一种接触网及变电所裸导体热状态评价系统及方法。
背景技术：
铁路接触网及变电所中大量应用裸导体，如接触网铜线材质，接触网钢芯铝绞线材质，变电所中的软母线也为钢芯铝绞线材质。在接触网及变电所的日常巡视与检修工作中，及时发现裸导体过热并进行处理是一项重要工作，裸导体持续发热会造成断股、散股，威胁铁路运输安全。目前针对裸导体的热监测，主要依靠红外测温仪或在线监测系统，这两种监测方法只能通过分析温度的高低来判定裸导体的热状态是否在正常范围，但在裸导体运行时的异常附加温升问题上，接触电阻的增大才是根本原因，温度在线监测系统有很大局限性，例如某一裸导体接触部存在一定接触电阻，在夏季温升会达到温度在线监测系统告警值，但在秋冬季节，由于外部环境温度低、日照强度及风力弱，温度在线监测系统所采集的温度会低于告警值，这种情况便是以温度监测为裸导体热状态判定基准的弊端。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种接触网及变电所裸导体热状态评价系统及方法，本发明接触网及变电所裸导体热状态评价系统及方法，该系统及方法利用日光传感器、风力传感器、环境温度传感器采集裸导体安装地点海拔、实时温度、实时风力、实时日照强度及当前载流大小，来确定裸导体理论温度，当温度在线监测系统或智能巡检机器人、人工热巡等采集裸导体当前热巡温度后，接触网及变电所裸导体热状态评价系统会根据理论温度与热巡温度的实际差值，自动测算当前裸导体所在位置接触电阻变化值，及时发现裸导体过热隐患并发出告警，即本系统是以裸导体接触电阻变化为判定基准，任何季节，任何客观外部环境下，本系统都能准确捕捉到裸导体的异常热状态，可以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种接触网及变电所裸导体热状态评价系统，包括裸导体工作方式设定模块、裸导体环境条件采样模块、裸导体采样模块、数据库、启动计算模块、比较与识别告警模块，其中：
裸导体工作方式设定模块用于设定接触网与变电所需要进行热评价的裸导体基本情况；
裸导体环境条件采样模块用于设定接触网与变电所需要进行热评价的裸导体做承受的自然环境条件；
裸导体采样模块通过变电所可编程的异步rs232接口，用于采集变电所的数据；
数据库包括裸导体型号与重量数据表，裸导体型号与比热容数据表，裸导体在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数数据表，裸导体在不同气温、风速、日照强度时的温升计算数据表，裸导体长期允许载流值及正常最高允许温度数据表；
启动计算模块包括裸导体空载工作温度计算算法，裸导体理论温度计算算法，接触电阻计算算法；
比较与识别告警模块用于导入数据库中的裸导体理论温度、裸导体正常最高允许温度以及用于导入数据库中的裸导体接触电阻。
进一步地，所述裸导体工作方式设定模块设定选项包括添加新裸导体、裸导体命名、裸导体型号，裸导体长度。
进一步地，所述裸导体命名可以使巡检人员准确查找位置，裸导体型号可以使评价系统从数据库中确认材质、比热容，裸导体型号、长度可以使评价系统从数据库中确认重量。
进一步地，所述裸导体环境条件采样模块设定选项为裸导体地理位置。
进一步地，所述裸导体地理位置所属县、区级行政区海拔高度与采集的实时温度可以使评价系统从数据库中确认裸导体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数。
进一步地，所述裸导体环境条件采样模块还与变电所外界的日光传感器、风力传感器、环境温度传感器连接。
进一步地，所述裸导体采样模块包括裸导体载流值采样模块和裸导体热巡值采样模块，其中：
裸导体载流值采样模块通过变电所可编程的异步rs232接口，与变电所通信处理装置进行通信传输，实时采集变电所母线、馈出线电流互感器一次电流值，选项为：电流互感器与裸导体关联；
裸导体热巡值采样模块通过变电所可编程的异步rs232接口，与变电所温度在线监测系统或智能机器人巡检系统进行数据连接，实时采集热巡温度值，裸导体热巡值采样模块具有选项：手动输入。
本发明要解决的另一种技术方案为：一种接触网及变电所裸导体热状态评价的方法，包括如下步骤：
步骤1：裸导体命名可以使巡检人员准确查找位置，裸导体型号可以使评价系统从数据库中确认材质、比热容，裸导体型号、长度可以使评价系统从数据库中确认重量；
步骤2：裸导体环境条件采样模块在操作人员设定地理位置后，通过互联网，自动读取该地理位置所属县、区级行政区海拔高度，采样模块通过室外传感器，自动采集测算点的实时温度、实时风力、实时日照强度；
步骤3：电流互感器与裸导体关联选项，可以将每段已命名的裸导体分别与变电所母线、馈出线的电流互感器进行通信关联，关联后，裸导体载流值即为设定的变电所母线或馈出线某个电流互感器的一次电流值，采样模块通过异步rs232接口从变电所通信处理装置中采集电流互感器一次电流值，并通过与裸导体的关联进行名称转换，然后将每段裸导体载流值实时存入数据库；
步骤4：当接触网及变电所裸导体热状态评价系统没有与温度在线监测系统或智能机器人巡检系统进行数据连接时，运行人员可手动输入热巡温度值；
步骤5：裸导体实时载流值存入数据表，裸导体理论温度存入数据表，裸导体热巡温度存入数据表，裸导体接触电阻存入数据表；
步骤6：裸导体空载工作温度计算、裸导体理论温度计算和接触电阻计算；
步骤7：通过比较与识别告警模块导入数据库中的裸导体理论温度、裸导体正常最高允许温度，并对两个数值进行比较，当裸导体理论温度超过裸导体正常最高允许温度时，评价系统将发出告警信息，比较与识别告警模块导入数据库中的裸导体接触电阻，并与设定阈值进行比较，当裸导体接触电阻超过设定阈值时，评价系统将发出告警信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明接触网及变电所裸导体热状态评价系统及方法，该系统及方法利用日光传感器、风力传感器、环境温度传感器采集裸导体安装地点海拔、实时温度、实时风力、实时日照强度及当前载流大小，来确定裸导体理论温度，当温度在线监测系统或智能巡检机器人、人工热巡等采集裸导体当前热巡温度后，接触网及变电所裸导体热状态评价系统会根据理论温度与热巡温度的实际差值，自动测算当前裸导体所在位置接触电阻变化值，及时发现裸导体过热隐患并发出告警，即本系统是以裸导体接触电阻变化为判定基准，任何季节，任何客观外部环境下，本系统都能准确捕捉到裸导体的异常热状态。
附图说明
图1为本发明接触网及变电所裸导体热状态评价系统的结构图；
图2为本发明裸导体采样模块的结构图。
图中：100、裸导体工作方式设定模块；200、裸导体环境条件采样模块；300、裸导体采样模块；301、裸导体载流值采样模块；302、裸导体热巡值采样模块；400、数据库；500、启动计算模块；600、比较与识别告警模块；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，一种接触网及变电所裸导体热状态评价系统，包括裸导体工作方式设定模块100、裸导体环境条件采样模块200、裸导体采样模块300、数据库400、启动计算模块500、比较与识别告警模块600，其中：
裸导体工作方式设定模块100用于设定接触网与变电所需要进行热评价的裸导体基本情况，选项包括：添加新裸导体、裸导体命名、裸导体型号，裸导体长度。裸导体命名可以使巡检人员准确查找位置，裸导体型号可以使评价系统从数据库400中确认材质、比热容，裸导体型号、长度可以使评价系统从数据库400中确认重量。
裸导体环境条件采样模块200用于设定接触网与变电所需要进行热评价的裸导体做承受的自然环境条件。选项为：地理位置。裸导体环境条件采样模块200在操作人员设定地理位置后，通过互联网，自动读取该地理位置所属县、区级行政区海拔高度，裸导体环境条件采样模块200通过室外的日光传感器、风力传感器、环境温度传感器连接，自动采集测算点的实时温度、实时风力、实时日照强度。
裸导体地理位置所属县、区级行政区海拔高度与采集的实时温度可以使评价系统从数据库400中确认裸导体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数。裸导体实时温度与实时风力、实时日照强度可以使评价系统从数据库400中确认不同气温、风速、日照强度时、裸导体空载无流时的温升值。
参阅图2，裸导体采样模块300通过变电所可编程的异步rs232接口，用于采集变电所的数据。裸导体采样模块300包括裸导体载流值采样模块301和裸导体热巡值采样模块302，其中：
裸导体载流值采样模块301通过变电所可编程的异步rs232接口，与变电所通信处理装置进行通信传输，实时采集变电所母线、馈出线电流互感器一次电流值，选项为：电流互感器与裸导体关联。
电流互感器与裸导体关联选项，可以将每段已命名的裸导体分别与变电所母线、馈出线的电流互感器进行通信关联，关联后，裸导体载流值即为设定的变电所母线或馈出线某个电流互感器的一次电流值。采样模块通过异步rs232接口从变电所通信处理装置中采集电流互感器一次电流值，并通过与裸导体的关联进行名称转换，然后将每段裸导体载流值实时存入数据库400。
裸导体热巡值采样模块302通过变电所可编程的异步rs232接口，与变电所温度在线监测系统或智能机器人巡检系统进行数据连接，实时采集热巡温度值，裸导体热巡值采样模块302具有选项：手动输入。
当接触网及变电所裸导体热状态评价系统没有与温度在线监测系统或智能机器人巡检系统进行数据连接时，运行人员可手动输入热巡温度值。
数据库400包括裸导体型号与重量数据表，裸导体型号与比热容数据表，裸导体在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数数据表，裸导体在不同气温、风速、日照强度时的温升计算数据表，裸导体长期允许载流值及正常最高允许温度数据表。
启动计算模块500包括裸导体空载工作温度计算算法，裸导体理论温度计算算法，接触电阻计算算法。
比较与识别告警模块600用于导入数据库400中的裸导体理论温度、裸导体正常最高允许温度以及用于导入数据库400中的裸导体接触电阻。
为了更好地展现接触网及变电所裸导体热状态评价的流程，本实施例提出一种接触网及变电所裸导体热状态评价的方法，包括如下步骤：
步骤1：裸导体命名可以使巡检人员准确查找位置，裸导体型号可以使评价系统从数据库400中确认材质、比热容，裸导体型号、长度可以使评价系统从数据库400中确认重量；
步骤2：裸导体环境条件采样模块200在操作人员设定地理位置后，通过互联网，自动读取该地理位置所属县、区级行政区海拔高度，采样模块通过室外传感器，自动采集测算点的实时温度、实时风力、实时日照强度；
裸导体地理位置所属县、区级行政区海拔高度与实时温度可以使评价系统从数据库400中确认裸导体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数。
裸裸导体实时温度与实时风力、实时日照强度可以使评价系统从数据库400中确认不同气温、风速、日照强度时、裸导体空载无流时的温升值。
步骤3：电流互感器与裸导体关联选项，可以将每段已命名的裸导体分别与变电所母线、馈出线的电流互感器进行通信关联，关联后，裸导体载流值即为设定的变电所母线或馈出线某个电流互感器的一次电流值，采样模块通过异步rs232接口从变电所通信处理装置中采集电流互感器一次电流值，并通过与裸导体的关联进行名称转换，然后将每段裸导体载流值实时存入数据库400；
步骤4：当接触网及变电所裸导体热状态评价系统没有与温度在线监测系统或智能机器人巡检系统进行数据连接时，运行人员可手动输入热巡温度值；
步骤5：裸导体实时载流值存入数据表，裸导体理论温度存入数据表，裸导体热巡温度存入数据表，裸导体接触电阻存入数据表；
步骤6：裸导体空载工作温度计算、裸导体理论温度计算和接触电阻计算；
裸导体空载工作温度计算，公式θ0＝θy θz，式中，θ0为裸导体空载工作温度，θy为裸导体环境条件采样模块200采集的自然环境实时温度，θz为从数据库400导入的当前气温、风速、日照强度时的裸导体温升值。
裸导体理论温度计算，公式θf＝θ0 (θe-θ0)(if/iek)2，式中，θf为裸导体理论温度，θ0为裸导体空载工作温度，θe为从数据库400导入的裸导体正常最高允许温度，if为从数据库400导入的裸导体实时载流值，ie为从数据库400导入的裸导体长期允许载流值，k为从数据库400导入的裸导体在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数。启动计算模块500最终计算出的裸导体接触电阻存入数据库400中的裸导接触电阻存入数据表。
接触电阻计算，由比较与识别告警模块600启动，公式ig2rt/c＝m(θe-θf)，式中ig为从数据库400导入的裸导体实时载流值，r为裸导体与固定线夹接触电阻值，t为做功时间，评价系统默认设定为1秒。c为比较与识别告警模块600选项中，通过数据库400导入的对应固定线夹材质比热容。m为比较与识别告警模块600选项中，设定的固定线夹质量。θe为热巡实际温度，θf为比较与识别告警模块600选项中，从数据库400中导入的理论计算温度。
步骤7：通过比较与识别告警模块600导入数据库400中的裸导体理论温度、裸导体正常最高允许温度，并对两个数值进行比较，当裸导体理论温度超过裸导体正常最高允许温度时，评价系统将发出告警信息，比较与识别告警模块600导入数据库400中的裸导体接触电阻，并与设定阈值进行比较，当裸导体接触电阻超过设定阈值时，评价系统将发出告警信息。
本发明接触网及变电所裸导体热状态评价系统及方法，该系统及方法利用日光传感器、风力传感器、环境温度传感器采集裸导体安装地点海拔、实时温度、实时风力、实时日照强度及当前载流大小，来确定裸导体理论温度，当温度在线监测系统或智能巡检机器人、人工热巡等采集裸导体当前热巡温度后，接触网及变电所裸导体热状态评价系统会根据理论温度与热巡温度的实际差值，自动测算当前裸导体所在位置接触电阻变化值，及时发现裸导体过热隐患并发出告警，即本系统是以裸导体接触电阻变化为判定基准，任何季节，任何客观外部环境下，本系统都能准确捕捉到裸导体的异常热状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种接触网及变电所裸导体热状态评价系统，其特征在于，包括裸导体工作方式设定模块(100)、裸导体环境条件采样模块(200)、裸导体采样模块(300)、数据库(400)、启动计算模块(500)、比较与识别告警模块(600)，其中：
裸导体工作方式设定模块(100)用于设定接触网与变电所需要进行热评价的裸导体基本情况；
裸导体环境条件采样模块(200)用于设定接触网与变电所需要进行热评价的裸导体做承受的自然环境条件；
裸导体采样模块(300)通过变电所可编程的异步rs232接口，用于采集变电所的数据；
数据库(400)包括裸导体型号与重量数据表，裸导体型号与比热容数据表，裸导体在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数数据表，裸导体在不同气温、风速、日照强度时的温升计算数据表，裸导体长期允许载流值及正常最高允许温度数据表；
启动计算模块(500)包括裸导体空载工作温度计算算法，裸导体理论温度计算算法，接触电阻计算算法；
比较与识别告警模块(600)用于导入数据库(400)中的裸导体理论温度、裸导体正常最高允许温度以及用于导入数据库(400)中的裸导体接触电阻。
2.如权利要求1所述的接触网及变电所裸导体热状态评价系统，其特征在于，所述裸导体工作方式设定模块(100)设定选项包括添加新裸导体、裸导体命名、裸导体型号，裸导体长度。
3.如权利要求2所述的接触网及变电所裸导体热状态评价系统，其特征在于，所述裸导体命名可以使巡检人员准确查找位置，裸导体型号可以使评价系统从数据库中确认材质、比热容，裸导体型号、长度可以使评价系统从数据库中确认重量。
4.如权利要求1所述的接触网及变电所裸导体热状态评价系统，其特征在于，所述裸导体环境条件采样模块(200)设定选项为裸导体地理位置。
5.如权利要求4所述的接触网及变电所裸导体热状态评价系统，其特征在于，所述裸导体地理位置所属县、区级行政区海拔高度与采集的实时温度可以使评价系统从数据库中确认裸导体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数。
6.如权利要求1所述的接触网及变电所裸导体热状态评价系统，其特征在于，所述裸导体环境条件采样模块(200)还与变电所外界的日光传感器、风力传感器、环境温度传感器连接。
7.如权利要求1所述的接触网及变电所裸导体热状态评价系统，其特征在于，所述裸导体采样模块(300)包括裸导体载流值采样模块(301)和裸导体热巡值采样模块(302)，其中：
裸导体载流值采样模块(301)通过变电所可编程的异步rs232接口，与变电所通信处理装置进行通信传输，实时采集变电所母线、馈出线电流互感器一次电流值，选项为：电流互感器与裸导体关联；
裸导体热巡值采样模块(302)通过变电所可编程的异步rs232接口，与变电所温度在线监测系统或智能机器人巡检系统进行数据连接，实时采集热巡温度值，裸导体热巡值采样模块具有选项：手动输入。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的接触网及变电所裸导体热状态评价的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：裸导体命名可以使巡检人员准确查找位置，裸导体型号可以使评价系统从数据库中确认材质、比热容，裸导体型号、长度可以使评价系统从数据库中确认重量；
步骤2：裸导体环境条件采样模块(200)在操作人员设定地理位置后，通过互联网，自动读取该地理位置所属县、区级行政区海拔高度，采样模块通过室外传感器，自动采集测算点的实时温度、实时风力、实时日照强度；
步骤3：电流互感器与裸导体关联选项，将每段已命名的裸导体分别与变电所母线、馈出线的电流互感器进行通信关联，关联后，裸导体载流值即为设定的变电所母线或馈出线某个电流互感器的一次电流值，采样模块通过异步rs232接口从变电所通信处理装置中采集电流互感器一次电流值，并通过与裸导体的关联进行名称转换，然后将每段裸导体载流值实时存入数据库；
步骤4：当接触网及变电所裸导体热状态评价系统没有与温度在线监测系统或智能机器人巡检系统进行数据连接时，运行人员可手动输入热巡温度值；
步骤5：裸导体实时载流值存入数据表，裸导体理论温度存入数据表，裸导体热巡温度存入数据表，裸导体接触电阻存入数据表；
步骤6：裸导体空载工作温度计算、裸导体理论温度计算和接触电阻计算；
步骤7：通过比较与识别告警模块(600)导入数据库(400)中的裸导体理论温度、裸导体正常最高允许温度，并对两个数值进行比较，当裸导体理论温度超过裸导体正常最高允许温度时，评价系统将发出告警信息，比较与识别告警模块(600)导入数据库(400)中的裸导体接触电阻，并与设定阈值进行比较，当裸导体接触电阻超过设定阈值时，评价系统将发出告警信息。
技术总结