CN105044516A - 基于波阻抗检测电缆接头老化程度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于波阻抗检测电缆接头老化程度的方法,包括:在待检测电缆的一端连接一个信号发生器,令其发出一个入射波,该入射波在待测电缆中传播时遇到电缆接头会反射回来一个反射波,采集该反射波,并根据反射波的幅值得到电缆接头的波阻抗;将当前波阻抗与新生产电缆接头的波阻抗相比对,即得到当前电缆接头的老化程度。本发明方法能够简单有效地检测出电缆接头的运行状态,确定其老化程度,从而判断是否需要更换,防止故障的发生。
Description
技术领域
本发明涉及电缆接头检测研究领域,特别涉及一种基于波阻抗检测电缆接头老化程度的方法。
背景技术
目前单独对电缆接头老化程度进行检测的方法比较少,大多是对一整段电缆本体或包括接头的电缆进行剩余寿命的预测。就目前来说,电缆剩余寿命评估试验方法有以下几种:击穿电压对比法、介质损耗因素法、直流泄漏电流法等。但是,这些方法需要的设备比较笨重,现场检测比较麻烦,而且也只能对一段电缆进行测量,对电缆接头没有针对性。
因此,研究一种能够对电缆接头老化程度进行测试、且设备简单,容易操作的方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种基于波阻抗检测电缆接头老化程度的方法,该方法能够简单有效地检测出电缆接头的运行状态,进而可以在故障发生之前发出预警,提醒用户及时更换新的电缆中间接头,防止故障的发生。
本发明的目的通过以下的技术方案实现:基于波阻抗检测电缆接头老化程度的方法,包括:在待检测电缆的一端连接一个信号发生器,令其发出一个入射波,该入射波在待测电缆中传播时遇到电缆接头会反射回来一个反射波,采集该反射波,并根据反射波的幅值得到电缆接头的波阻抗;将当前波阻抗与新生产电缆接头的波阻抗相比对,即得到当前电缆接头的老化程度。
具体的,包括步骤:
(1)信号发生器发出一个已知幅值为Umax的入射波u1f,入射波在经过电缆接头的两端时形成两个阻抗变化面A和B,其中A点在靠近信号发生器的一端;
(2)采集A点第一次折射的信号u3f、第一次反射的信号u1b和B点第一次反射的信号u2b;
(3)设待测线路中的电缆本体的波阻抗为Z1,电缆接头的波阻抗为Z2,则:
其中,U′max为接收到的反射波ub的幅值,ub=u1b+u3f;L0、C0分别为单位长度电缆的电感和电容;
(4)将计算得到的电缆接头的波阻抗Z2与新生产电缆接头的波阻抗相比对,得到当前电缆接头的老化程度。
作为一种优选,所述步骤(3)中,根据公式得到:
进而得到Z2/Z1与k的关系方程;
设新生产电缆接头的波阻抗为Z0,计算Z0/Z1,然后比对Z2/Z1和Z0/Z1,建立一老化程度对照表;
根据Z2/Z1与k的关系,即得到k与老化程度的对照表。
采用上述的方式,则可以事前就建立一个k与老化程度的对照表,在时间测量中,只要检测到反射波ub的幅值,即可以得到k值,进而直接得到当前电缆接头的老化程度,无需每次都再进行计算。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
本发明提出了一种利用波阻抗检测电缆接头老化程度,能够简单有效地检测出电缆接头的运行状态,得到当前的老化程度,对其剩余寿命进行评估,可以在故障发生之前发出预警,提醒用户及时更换新的电缆接头,防止故障的发生,避免损失。
附图说明
图1是实施例1所采用的装置结构示意图。
图2是实施例1所述方法的原理示意图。
图3是实施例1中Z2/Z1与k的关系曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
在本实施例中,为了进行电缆接头老化程度的检测,在待检测电缆的一端连接一个信号发生器,该信号发生器用于发射一个入射波,同时在待检测电缆的同一端还连接一计算机,该计算机用于采集电缆接头反射回来反射波,并根据反射波的幅值得到电缆接头的波阻抗,将当前波阻抗与新生产电缆接头的波阻抗相比对,即得到当前电缆接头的老化程度。
根据行波理论的分析,入射行波会在不同波阻抗的节点处发生反射和折射,如图2所示。另外,由于信号发生器接入点到电缆接头之间的距离l0较短,所以本方法中忽略信号波的衰减和波形的变化,即看成无损耗线路。
设待测线路中的电缆本体的波阻抗为Z1,电缆接头的波阻抗为Z2,入射波为u1f。
由于电缆接头和电缆本体的波阻抗不相同,所以在接头的两端会形成两个阻抗变化面A和B,参见图2,在A点有:
折射波: 令折射系数
反射波: 令反射系数
而B点有:
反射波: 令反射系数
B点反射回来的反射波u2b在A点又发生折射和反射,这样,A、B两点之间就会发生多次折反射。这里只考虑A点的第一次折、反射和第二次折射以及B点的第一次反射。
电缆本体的波阻抗为L0、C0分别为单位长度电缆的电感和电容,其除了与电缆所用介质材料、介电系数与导磁系数有关外,还与电缆芯线的截面积和芯线与外皮之间的距离有关。所以,不同规格和种类的电缆,其波阻抗也不同。电缆芯线截面积越大,波阻抗值越小。
由于接头的尺寸太短,所以忽略u1b和u3f的时间差,即所接受到的反射信号为:
ub=u1b+u3f
=β1u1f+α1β2α2u1f
=(β1+α1β2α2)u1f
设入射波u1f的幅值为Umax,接收到的反射波ub的幅值为U′max,则
令 得
所以,
可得到Z2/Z1与k的关系曲线图,参见图3.
由行波理论计算及图3可知,电缆接头波阻抗越大,反射信号的幅值就越大,越接近入射信号的幅值。因此,可以根据反射信号的幅值来得知电缆接头的波阻抗,再与新生产电缆接头的波阻抗相对比就能知道接头的老化程度,并且可以得出一个类似于表1的表格。由此可以根据得到的反射波与入射波的幅值比k,对比表1中对应于不同老化程度的k值的范围便可知道接头的老化程度。
表1幅值比k与接头的老化程度的对应表
幅值比k | 老化程度 |
0~k1 | 很低 |
k1~k2 | 较低 |
k2~k3 | 一般 |
k3~k4 | 较严重 |
k4~1 | 非常严重 |
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.基于波阻抗检测电缆接头老化程度的方法,其特征在于,包括:在待检测电缆的一端连接一个信号发生器,令其发出一个入射波,该入射波在待测电缆中传播时遇到电缆接头会反射回来一个反射波,采集该反射波,并根据反射波的幅值得到电缆接头的波阻抗;将当前波阻抗与新生产电缆接头的波阻抗相比对,即得到当前电缆接头的老化程度。
2.根据权利要求1所述的基于波阻抗检测电缆接头老化程度的方法,其特征在于,包括步骤:
(1)信号发生器发出一个已知幅值为Umax的入射波u1f,入射波在经过电缆接头的两端时形成两个阻抗变化面A和B,其中A点在靠近信号发生器的一端;
(2)采集A点第一次折射的信号u3f、第一次反射的信号u1b和B点第一次反射的信号u2b;
(3)设待测线路中的电缆本体的波阻抗为Z1,电缆接头的波阻抗为Z2,则:
其中,U′max为接收到的反射波ub的幅值,ub=u1b+u3f;L0、C0分别为单位长度电缆的电感和电容;
(4)将计算得到的电缆接头的波阻抗Z2与新生产电缆接头的波阻抗相比对,得到当前电缆接头的老化程度。
3.根据权利要求2所述的基于波阻抗检测电缆接头老化程度的方法,其特征在于,所述步骤(3)中,根据公式得到:
进而得到Z2/Z1与k的关系方程;
设新生产电缆接头的波阻抗为Z0,计算Z0/Z1,然后比对Z2/Z1和Z0/Z1,建立一老化程度对照表;
根据Z2/Z1与k的关系,即得到一k与老化程度的对照表。
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