一種基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高壓電力電纜接頭熱故障監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別是一種基于形變測(cè)量的 高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電纜電力網(wǎng)絡(luò)供電取代原有的架空線路供電已成為城市電網(wǎng)發(fā)展的必然趨 勢(shì)。隨著電力電纜廣泛使用，電力電纜發(fā)生故障的事件屢見報(bào)端。一旦電纜發(fā)生事故，不僅 會(huì)有大量的電力電纜損壞，而且還會(huì)導(dǎo)致一些工廠企業(yè)停電和大量的居民無(wú)法得到正常的 電力供應(yīng)，嚴(yán)重影響了人們的日常生活和給國(guó)家和人民帶來(lái)巨大的損失。電力電纜發(fā)生故 障時(shí)，也有很大一部分原因是電纜接頭因施工工藝不佳造成電纜接頭發(fā)生偏屯、或者因?yàn)殡?纜接頭處的材料敷設(shè)存在氣隙等原因造成電纜接頭位置局部場(chǎng)強(qiáng)過大，發(fā)生局部放電，長(zhǎng) 期運(yùn)行下去造成電纜接頭絕緣破壞，引發(fā)絕緣擊穿，影響電力正常供應(yīng)。
[0003] 鑒于電纜接頭連接組成的電力網(wǎng)絡(luò)的重要性，電纜接頭任何一處出現(xiàn)故障都會(huì)影 響電力正常供應(yīng)，因此有必要開展對(duì)電纜接頭的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，選取電纜接頭因局部放 電轉(zhuǎn)化的內(nèi)能造成電纜接頭的交聯(lián)聚乙締形變參數(shù)作為電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)過對(duì)電 纜接頭一周應(yīng)變參數(shù)分析即可判斷得出電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)排除故障隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是提供一種基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，利 用該方法對(duì)電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為電力安全運(yùn)行提供保障。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過運(yùn)樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明提供的一種基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，包括W下步 驟：
[0007] 將電阻應(yīng)變片組成的環(huán)形陣列應(yīng)變片并設(shè)置于電纜接頭表面；
[0008] 利用環(huán)形陣列應(yīng)變片采集電纜接頭實(shí)時(shí)信號(hào)；
[0009] 對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；
[0010] 采集預(yù)處理信號(hào)并計(jì)算電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)；
[0011] 輸出電纜接頭的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)。
[0012] 進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括W下步驟：
[0013] 獲取電阻應(yīng)變片上電流信號(hào);通過跨阻放大器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，所述 電壓信號(hào)經(jīng)放大濾波電路處理后輸入到微控制器。
[0014] 進(jìn)一步，所述運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的獲取包括W下步驟：
[001引微控制器根據(jù)檢測(cè)的電壓信號(hào)，依據(jù)f= ^，計(jì)算出電纜接頭表面的應(yīng)變變化與 K 應(yīng)變分布；
[0016]通過顯示器實(shí)時(shí)顯示電纜接頭各個(gè)方位形變的變化情況，并得出電纜接頭偏屯、或 者局部位置絕緣材料老化的電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)。
[0017] 進(jìn)一步，所述電阻應(yīng)變傳感器陣列排布按照電纜接頭軸向位置均勻排布一周片。
[0018] 進(jìn)一步，所述電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)電路為應(yīng)變電阻片的電流信號(hào)流經(jīng)跨阻放 大器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
[0019] 進(jìn)一步，所述的放大電路為二級(jí)放大電路，所述放大電路采用單極性電源供電，將 放大電壓錯(cuò)位在0~5V。
[0020] 進(jìn)一步，所述濾波電路為有源低通濾波電路，該濾波電路截止頻率為50化。
[0021] 進(jìn)一步，所述微控制器為基于ARM的STM32系列微控制器。
[0022] 本發(fā)明采用應(yīng)變片來(lái)采集電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)，選取電纜接頭因局部 放電轉(zhuǎn)化的內(nèi)能造成電纜接頭的交聯(lián)聚乙締形變參數(shù)作為電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)過對(duì) 電纜接頭一周應(yīng)變參數(shù)分析即可判斷得出電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)排除故障隱患。
[0023] 將電阻應(yīng)變片組成的環(huán)形陣列電纜接頭表面，當(dāng)電纜接頭發(fā)生局部放電時(shí)，電纜 接頭發(fā)生形變，電阻應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化，電阻應(yīng)變片上電流發(fā)生改變，通過跨阻放大器 轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大濾波處理后進(jìn)入微控制器，微控制器根據(jù)檢測(cè)的信號(hào)分析電 纜接頭表面的應(yīng)變分布，通過顯示器實(shí)時(shí)顯示電纜接頭各個(gè)方位形變的變化情況，并得出 電纜接頭偏屯、或者局部位置絕緣材料老化的電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)。
[0024] 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并 且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可 W從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可W通過下面的說明書和權(quán)利要 求書來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0025] 本發(fā)明的【附圖說明】如下。
[0026] 圖1為本實(shí)施例提供的基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭內(nèi)部過熱故障監(jiān)測(cè)方法 流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028] 如圖所示，本實(shí)施例提供的一種基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方 法，包括W下步驟：
[0029] 將電阻應(yīng)變片組成的環(huán)形陣列應(yīng)變片并設(shè)置于電纜接頭表面；
[0030] 利用環(huán)形陣列應(yīng)變片采集電纜接頭實(shí)時(shí)信號(hào)；
[0031] 將實(shí)時(shí)信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)預(yù)處理單元中進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；
[0032] 微控制器采集預(yù)處理信號(hào)并計(jì)算電纜接頭運(yùn)行狀態(tài);輸出電纜接頭的運(yùn)行狀態(tài)信 號(hào)。
[0033] 所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括W下步驟：
[0034] 獲取電阻應(yīng)變片上電流信號(hào);通過跨阻放大器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，所述 電壓信號(hào)經(jīng)放大濾波電路處理后輸入到微控制器。
[0035] 所述運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的獲取包括W下步驟：
[0036] 微控制器通過自帶的A/D模塊將數(shù)據(jù)處理單元的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；
[0037] 微控制器存儲(chǔ)來(lái)A/D單元數(shù)字信號(hào)，并計(jì)算依據(jù)€ = ^計(jì)算電纜接頭表面的應(yīng)變 A 變化。其中，ε為應(yīng)變值，K為電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)，AR為電阻應(yīng)變片電阻變化率。
[0038] 微控制器根據(jù)計(jì)算得到的電纜接頭表面應(yīng)變值ε通過顯示器實(shí)時(shí)顯示電纜接頭表 面各個(gè)方位形變的變化情況，監(jiān)測(cè)人員根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果得出電纜接頭偏屯、或者局部位置絕緣 材料老化的電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)。
[0039] 所述電阻應(yīng)變傳感器陣列排布按照電纜接頭軸向位置均勻排布一周片。
[0040] 所述電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)電路為應(yīng)變電阻片的電流信號(hào)流經(jīng)跨阻放大器將 電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
[0041] 所述的放大電路為二級(jí)放大電路，所述放大電路采用單極性巧V電源供電，將放大 電壓錯(cuò)位在0~5V。
[0042 ]所述濾波電路為有源低通濾波電路，該濾波電路截止頻率為50化。
[0043] 所述微控制器為基于ARM的STM32系列微控制器。
[0044] 所述顯示電路為具有人機(jī)交互功能的液晶顯示觸摸屏。
[0045] 本實(shí)施例提供的基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭內(nèi)部過熱故障監(jiān)測(cè)方法，包括 應(yīng)變信號(hào)拾取電路和信號(hào)處理和顯示電路；
[0046] 其中，應(yīng)變信號(hào)拾取電路為電阻應(yīng)變片陣列，將電阻應(yīng)變片按電纜接頭軸向方向 布置環(huán)形的電阻應(yīng)變片陣列，應(yīng)變片均勻排布并緊貼于電纜接頭表面；
[0047] 信號(hào)處理電路為電阻轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)電路、放大濾波電路、微控制器組成，應(yīng)變片 陣列獲取的信號(hào)通過電子開關(guān)分時(shí)傳送至跨阻放大器電路、放大濾波電路、最后進(jìn)入微控 制器中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理；
[004引顯示電路為具有人機(jī)交互功能的液晶觸摸顯示器，該顯示器能夠提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯 示和歷史數(shù)據(jù)查詢。所述電阻應(yīng)變片陣列數(shù)量為12片，均勻排布在電纜接頭一周，應(yīng)變片按 序號(hào)0~11號(hào)。所述的信號(hào)處理電路電子開關(guān)通過微控制器定時(shí)選通0~11號(hào)電阻應(yīng)變片的 信號(hào)后進(jìn)入跨阻放大器構(gòu)成電路、放大濾波電路、最后進(jìn)入為控制器中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù) 據(jù)處理。所述的顯示電路的液晶觸摸顯示器可W通過運(yùn)檢人員進(jìn)行應(yīng)變偏差闊值設(shè)定，對(duì) 超過闊值的信號(hào)進(jìn)行在顯示器上進(jìn)行預(yù)警顯示，并能提供歷史數(shù)據(jù)查詢，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功 能。
[0049]最后說明的是，W上實(shí)施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可W對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:包括以下步驟： 將電阻應(yīng)變片組成的環(huán)形陣列設(shè)置于電纜接頭表面； 利用環(huán)形陣列應(yīng)變片采集電纜接頭實(shí)時(shí)信號(hào)； 對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理； 采集預(yù)處理信號(hào)并計(jì)算電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)； 輸出電纜接頭的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)。2. 如權(quán)利要求1所述的基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于： 所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括以下步驟： 獲取電阻應(yīng)變片上電流信號(hào)；通過跨阻放大器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，所述電壓 信號(hào)經(jīng)放大濾波電路處理后輸入到微控制器。3. 如權(quán)利要求1所述的基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于： 所述運(yùn)行狀態(tài)的獲取包括以下步驟： 微控制器通過自帶的A/D模塊將數(shù)據(jù)處理單元的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)； AR 微控制器存儲(chǔ)來(lái)A/D單元數(shù)字信號(hào)，并計(jì)算依據(jù)s γ計(jì)算電纜接頭表面的應(yīng)變變化； 其中，ε為應(yīng)變值，K為電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)，AR為電阻應(yīng)變片電阻變化率。4. 如權(quán)利要求1所述的基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于： 所述電阻應(yīng)變傳感器陣列排布按照電纜接頭軸向位置均勻排布一周片。5. 如權(quán)利要求2所述的方法基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，其特征 在于，所述電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)電路為應(yīng)變電阻片的電流信號(hào)流經(jīng)跨阻放大器將電流 信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。6. 如權(quán)利要求2所述的基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 所述的放大電路為二級(jí)放大電路，所述放大電路采用單極性電源供電，將放大電壓鉗位在〇 ~5V〇7. 如權(quán)利要求1所述的基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 所述濾波電路為有源低通濾波電路，該濾波電路截止頻率為50Hz。8. 如權(quán)利要求1所述的基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 所述微控制器為基于ARM的STM32系列微控制器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于形變測(cè)量的高壓電力電纜接頭內(nèi)部過熱故障監(jiān)測(cè)方法，方法基于電力電纜接頭發(fā)生偏心或者局部位置絕緣材料老化情況下，電纜接頭局部位置場(chǎng)強(qiáng)較大，易發(fā)生局部放電。局部位置能量由電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電纜接頭表面交聯(lián)聚乙烯因受熱發(fā)生形變，本方法將通過環(huán)繞在電纜接頭表面的電阻應(yīng)變片陣列測(cè)量電纜接頭表面形變的變化，并將電阻應(yīng)變片電阻變化轉(zhuǎn)化為電壓變化信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大濾波處理后進(jìn)入微控制器，微控制器根據(jù)檢測(cè)的信號(hào)分析電纜接頭表面的應(yīng)變分布，通過顯示器實(shí)時(shí)顯示電纜接頭各個(gè)方位應(yīng)變情況，并得出電纜接頭偏心或者局部位置絕緣材料老化的電纜接頭運(yùn)行狀態(tài)。
【IPC分類】G01L1/22, G01R31/02
【公開號(hào)】CN105445606
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510776256
【發(fā)明人】陳偉, 何國(guó)軍, 楊帆, 吳高林, 胡曉銳, 楊旗, 李勇, 籍勇亮
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院, 重慶大學(xué), 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月12日