一種基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法
【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)測領(lǐng)域，特別是一種基于形變測量的 高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法。
【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。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端。一旦電纜發(fā)生事故，不僅 會有大量的電力電纜損壞，而且還會導(dǎo)致一些工廠企業(yè)停電和大量的居民無法得到正常的 電力供應(yīng)，嚴(yán)重影響了人們的日常生活和給國家和人民帶來巨大的損失。電力電纜發(fā)生故 障時，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、或者因為電 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強過大，發(fā)生局部放電，長 期運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)故障都會影 響電力正常供應(yīng)，因此有必要開展對電纜接頭的運行狀態(tài)的監(jiān)測，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)作為電纜接頭運行狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)過對電 纜接頭一周應(yīng)變參數(shù)分析即可判斷得出電纜接頭運行狀態(tài)，及時排除故障隱患。
【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量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，利 用該方法對電纜接頭運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，為電力安全運行提供保障。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過運樣的技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明提供的一種基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，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時信號；
[0009] 對實時信號進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；
[0010] 采集預(yù)處理信號并計算電纜接頭運行狀態(tài)；
[0011] 輸出電纜接頭的運行狀態(tài)信號。
[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;通過跨阻放大器將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，所述 電壓信號經(jīng)放大濾波電路處理后輸入到微控制器。
[0014] 進(jìn)一步，所述運行狀態(tài)信號的獲取包括W下步驟：
[001引微控制器根據(jù)檢測的電壓信號，依據(jù)f= ^，計算出電纜接頭表面的應(yīng)變變化與 K 應(yīng)變分布；
[0016]通過顯示器實時顯示電纜接頭各個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，所述電阻信號轉(zhuǎn)化為電壓信號電路為應(yīng)變電阻片的電流信號流經(jīng)跨阻放 大器將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。
[0019] 進(jìn)一步，所述的放大電路為二級放大電路，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)變片來采集電纜接頭運行狀態(tài)實時監(jiān)測信號，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)作為電纜接頭運行狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)過對 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行狀態(tài)，及時排除故障隱患。
[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，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，信號經(jīng)放大濾波處理后進(jìn)入微控制器，微控制器根據(jù)檢測的信號分析電 纜接頭表面的應(yīng)變分布，通過顯示器實時顯示電纜接頭各個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行狀態(tài)。
[0024] 本發(fā)明的其他優(yōu)點、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，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可 W從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可W通過下面的說明書和權(quán)利要 求書來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0025] 本發(fā)明的【附圖說明】如下。
[0026] 圖1為本實施例提供的基于形變測量的高壓電力電纜接頭內(nèi)部過熱故障監(jiān)測方法 流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028] 如圖所示，本實施例提供的一種基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方 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時信號；
[0031] 將實時信號輸入到數(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)處理信號并計算電纜接頭運行狀態(tài);輸出電纜接頭的運行狀態(tài)信 號。
[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;通過跨阻放大器將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，所述 電壓信號經(jīng)放大濾波電路處理后輸入到微控制器。
[0035] 所述運行狀態(tài)信號的獲取包括W下步驟：
[0036] 微控制器通過自帶的A/D模塊將數(shù)據(jù)處理單元的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；
[0037] 微控制器存儲來A/D單元數(shù)字信號，并計算依據(jù)€ = ^計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)計算得到的電纜接頭表面應(yīng)變值ε通過顯示器實時顯示電纜接頭表 面各個方位形變的變化情況，監(jiān)測人員根據(jù)監(jiān)測結(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] 所述電阻信號轉(zhuǎn)化為電壓信號電路為應(yīng)變電阻片的電流信號流經(jīng)跨阻放大器將 電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。
[0041] 所述的放大電路為二級放大電路，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] 本實施例提供的基于形變測量的高壓電力電纜接頭內(nèi)部過熱故障監(jiān)測方法，包括 應(yīng)變信號拾取電路和信號處理和顯示電路；
[0046] 其中，應(yīng)變信號拾取電路為電阻應(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] 信號處理電路為電阻轉(zhuǎn)化為電壓信號電路、放大濾波電路、微控制器組成，應(yīng)變片 陣列獲取的信號通過電子開關(guān)分時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時數(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0~11號。所述的信號處理電路電子開關(guān)通過微控制器定時選通0~11號電阻應(yīng)變片的 信號后進(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通過運檢人員進(jìn)行應(yīng)變偏差闊值設(shè)定，對 超過闊值的信號進(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，實時數(shù)據(jù)顯示功 能。
[0049]最后說明的是，W上實施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(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】
1. 一種基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，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時信號； 對實時信號進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理； 采集預(yù)處理信號并計算電纜接頭運行狀態(tài)； 輸出電纜接頭的運行狀態(tài)信號。2. 如權(quán)利要求1所述的基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，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；通過跨阻放大器將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，所述電壓 信號經(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所述的基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，其特征在于： 所述運行狀態(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)處理單元的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號； AR 微控制器存儲來A/D單元數(shù)字信號，并計算依據(jù)s γ計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所述的基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，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量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，其特征 在于，所述電阻信號轉(zhuǎn)化為電壓信號電路為應(yīng)變電阻片的電流信號流經(jīng)跨阻放大器將電流 信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。6. 如權(quán)利要求2所述的基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，其特征在于， 所述的放大電路為二級放大電路，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所述的基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，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所述的基于形變測量的高壓電力電纜接頭故障監(jiān)測方法，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量的高壓電力電纜接頭內(nèi)部過熱故障監(jiān)測方法，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強較大，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，信號經(jīng)放大濾波處理后進(jìn)入微控制器，微控制器根據(jù)檢測的信號分析電纜接頭表面的應(yīng)變分布，通過顯示器實時顯示電纜接頭各個方位應(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行狀態(tài)。
【IPC分類】G01L1/22, G01R31/02
【公開號】CN105445606
【申請?zhí)枴緾N201510776256
【發(fā)明人】陳偉, 何國軍, 楊帆, 吳高林, 胡曉銳, 楊旗, 李勇, 籍勇亮
【申請人】國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院, 重慶大學(xué), 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月12日