CN107764424A - 一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆中间接头温升在线监测装置及其方法。主要解决现有技术中采用传统人工巡检电缆接头的方法存在人力、物力、财力浪费且监测可靠性低、实时性差，难以及时发现设备安全隐患的问题，装置包括温度传感模块、微处理器、电源电路，通过对检测的温度新进行筛选并和环境温度值进行差值计算，判断温升是否异常。本发明可以准确获取电缆接头温度，对其进行实时监测，确保电缆健康安全运行。

Description

一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置及方法

技术领域

本发明涉及电力设备领域，尤其涉及到一种电缆中间接头温升在线监测装置及其方法。

背景技术

电力设备由于生产品质、安装质量、运行时间、使用频度及工作环境等影响，造成安装处接触不可靠，温升超出国家规定的允许范围，使得电缆终端绝缘老化，甚至出现击穿损坏等严重后果。电力电缆中间接头的温度是反映其运行状态的重要参数。引起电缆接头温度升高直接原因是接头运行时间长、压接头不紧、接触电阻过大等。接头长期运行造成的过热、烧穿绝缘等现象容易引发火灾，从而造成重大安全事故和经济损失。

电缆接头过热到事故发生，其发展速度缓慢、时间较长，采用传统人工巡检的方法可靠性低、实时性差，难以及时发现设备安全隐患。因此，如何有效地进行电缆接头温度的自动监测和控制具有重要的现实意义。

在电力***中，由于电缆接头接触电阻过大、过负荷等因素引起接头温度过高，使得接头处绝缘变差或烧崩突发事故引起火灾，给工业生产带来严重的安全隐患，甚至导致设备强迫停运、短时间无法恢复生产的严重事故，降低电网安全运行的可靠性，造成重大经济损失。

电缆接头是电力电缆最薄弱的环节，运行时间越长越容易发生过热烧穿事故。接头温度是衡量电缆接头运行中绝缘状态是否良好的重要指标，其温度变化在正常运行情况下是由于电流通过内部导体引起的。当电缆在正常负荷运行时，接头内部的温度大约为90℃；当电缆满负荷运行时，接头温度会达250℃左右；当温度再升高时，接头处的氧化膜加厚，接触电阻随之加大，在一定通电时间的作用下，接头的绝缘介质分解碳化为非绝缘物，导致故障发生。因此，准确了解电缆接头线芯的温度，对监测电缆接头是否正常运行具有重要意义。为此本发明提出一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置及其方法，该装置通过实时监测电缆中间接头温度与环境温度的差值，解决了测量装置判据受到环境温度影响问题。

发明内容

本发明主要解决现有技术中采用传统人工巡检电缆接头的方法存在人力、物力、财力浪费且监测可靠性低、实时性差，难以及时发现设备安全隐患，提供了一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置及其方法，可以准确获取电缆接头温度，对其进行实时监测，确保电缆健康安全运行。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置，包括：温度传感模块、微处理器、电源电路，温度传感模块输出端与微处理器电路的I/O口连接，电源电路与微处理器电路相连。

温度传感模块，包括多个测量电缆接头温度的温度传感器和一个环境温度传感器，把多个温度传感器均匀安装在电缆井电缆中间接头上，各温度传感器采用保温材料固定在电缆中间接头电场应力集中处及中间连接处；环境温度传感器，实时监测电缆井环境温度。

微处理器，对温度传感模块中所测的电缆接头温度值进行筛选处理，取得准确的温度值，对筛选过的温度值进行均值处理，将均值处理后的温度值与环境传感器测得的温度值进行差值处理，得到电缆接头温升值通过与警示温度阈值比较，判断是否进行报警；当电缆接头温升值大于警示温度阈值时，微处理器发出警示信号。

本发明通过温度传感模块测量电缆接头温度和电缆井环境温度，对温度传感模块中所测的电缆接头温度值进行筛选处理，取得准确的温度值，对筛选过的温度值进行均值处理，将均值处理后的温度值与环境传感器测得的温度值进行差值处理，得到电缆接头温升值通过与警示温度阈值比较，判断是否进行报警；当电缆接头温升值大于警示温度阈值时，微处理器发出警示信号到电脑通知工作人员，地址选择电路确定故障电缆接头位置，对其进行及时抢修，以实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

作为一种优选方案，温度传感器由热敏电阻和振荡电路组成。温度传感器将温度信号转换成频率信号输出，使温度值与频率值一一对应，采用频率信号输出，提高装置抗磁场和电场干扰能力。

作为一种优选方案，该装置还包括烟雾传感器、水位传感器、姿态传感器、通信接口、显示电路、按键电路、地址选择电路、电源电路。

姿态传感器采用三轴陀螺仪，可以检测电缆井X、Y、Z三个方向移动情况。

烟雾传感器采用离子烟雾报警器，对微小的烟雾粒子的感应非常灵敏，对各种烟能均衡响应。

水位传感器采用浮子式水位传感器，设备最成熟，适用于电缆井的水位监测。

显示电路，显示微处理器中的相关数据。

按键电路，在微处理器中设置警示温度阈值和温差阈值

通信接口，当温升值大于所设警示阈值时，微处理器通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员。

地址选择电路，可以快速准确定位故障电缆接头位置，便于及时对故障电缆接头进行抢修，实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

电源电路，电源电路采用CT供电或太阳能供电或电池供电或20VAC供电，或它们的组合对温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置进行供电，确保电源供电的稳定性。

一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测方法，包括以下步骤：

S1.微处理器读取一号点温度传感器、二号点温度传感器、三号点温度传感器和环境温度传感器测得的温度值；

S2.对一号点温度传感器、二号点温度传感器、三号点温度传感器测得的温度值进行筛选处理，剔除因温度传感器故障所测得的不准确温度值；

S3.计算经过筛选的温度值的均值；

S4.计算温度值均值与环境温度传感器所测温度值的差值，获得电缆中间接头温升值；

S5.当温升值大于所设警示阈值时，微处理器通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员。

S6. 地址选择电路确定出现故障电缆接头位置，及时进行抢修，实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

本发明通过对所测电缆接头温度进行筛选、均值处理，保证了不会因为某个测电缆接头的温度传感器故障而导致整个基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置故障，确保了装置的稳定性，同时加入了一个环境温度传感器，计算温度值均值与环境温度传感器所测温度值的差值，获得电缆中间接头温升值，排除环境温度对电缆中间接头温升在线监测的影响。当温升值大于所设警示阈值时，微处理器通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员，地址选择电路确定出现故障电缆接头位置，及时进行抢修，实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

作为一种优选方案，S2中对温度进行筛选处理包括以下处理过程：

S21.先分别计算一号点温度传感器所测温度值与二号点温度传感器、三号点温度传感器测得温度值的差值，当2个差值都大于所设温差阈值时，舍弃一号点温度传感器所测温度值，反之进入下一步均值处理；

S22. 再分别计算二号点温度传感器所测温度值与一号点温度传感器、三号点温度传感器测得温度值的差值，当2个差值都大于所设温差阈值时，舍弃二号点温度传感器所测温度值，反之进入下一步均值处理；

S23. 最后分别计算三号点温度传感器所测温度值与一号点温度传感器、二号点温度传感器测得温度值的差值，当2个差值都大于所设温差阈值时，舍弃三号点温度传感器所测温度值，反之进入下一步均值处理。

因此，本发明的优点是：提供了一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置及其方法，通过对一号点温度传感器、二号点温度传感器、三号点温度传感器所测的温度值进行筛选处理 ，取得准确的温度值，对筛选过的温度值进行均值处理，将均值处理后的温度值与环境传感器测得的温度值进行差值处理，可以测得准确的电缆接头温度值，相比于采用人工的方式节省了大量的人力、物力和财力。同时相比一般的电缆接头测温***增加了对电缆井环境温度的检测并对***测得温度值进行筛选、均值、差值处理，提高了温度检测的准确性,实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

附图说明

附图1是本发明***装置的电缆接头温度传感器安装的结构示意图；

附图2是本发明***装置的集中测量模块结构图；

附图3是本发明***方法的结构流程图。

1—一号点温度传感器 2—二号点温度传感器 3—三号点温度传感器 4—电缆线中间接头 5—温度传感模块 6—环境温度传感器 7—按键电路 8—电源电路 9—微处理器 10—烟雾传感器 11—水位传感器 12通信接口 13—电脑 14—姿态传感器 15显示电路 16—地址选择电路。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例：

本实施例是一种基于温度差法的电缆中间接头4温升在线监测装置，如图2所示，本发明***装置的集中测量模块结构图包括温度传感模块、按键电路7、微处理器电路9、电源电路8、烟雾传感器10、水位传感器11、姿态传感器14、通信接口12、显示电路15、地址选择电路16、电脑13；其中温度传感模块包括一号点温度传感器1、二号点温度传感器2、三号点温度传感器3、环境温度传感器6，一号点温度传感器、二号点温度传感器、三号点温度传感器、环境温度传感器的输出端分别与微处理器电路的I/O口连接；按键电路的输出端与微处理器电路的I/O口连接；电源电路的输出端与微处理器电路的电源端连接；烟雾传感器的输出端与微处理器电路的I/O口连接；水位传感器的输出端与微处理器电路的A/D端口连接；姿态传感器的输出端与微处理器电路的数字口连接；显示电路的输入端与微处理器电路的I/O口连接；地址选择电路的输出端与微处理器电路的I/O口连接；通信接口的输入端与微处理器电路的通信口连接。

如图1所示，一号点温度传感器1、二号点温度传感器2、三号点温度传感器3均匀安装在电缆井电缆中间接头上，各温度传感器采用保温材料固定在电缆中间接头电场应力集中处及中间连接处。

温度传感器由热敏电阻和振荡电路组成，温度传感器将测得的电缆接头温度信号转换成频率信号输出，使温度值与频率值一一对应，采用频率信号输出，提高装置抗磁场和电场干扰能力。

电源电路，电源电路采用CT供电或太阳能供电或电池供电或20VAC供电，或它们的组合对温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置进行供电，确保电源供电的稳定性。

姿态传感器采用三轴陀螺仪，可以检测电缆井X、Y、Z三个方向移动情况，防止人为移动电缆井盖板。。

烟雾传感器采用离子烟雾报警器，对微小的烟雾粒子的感应非常灵敏，对各种烟能均衡响应，当电缆接头处故障引发火灾时，离子烟雾报警器能及时检测到并将信号发送到微处理器，微处理器通过通信接口将火灾信息用无线信号发送到电脑，可以及时对故障进行处理，提高安全性并降低损失。。

水位传感器采用浮子式水位传感器，设备最成熟，适用于电缆井的水位监测，根据实际情况设置水位阈值，水位达到阈值后水位传感器将信息传输到微处理器，微处理器通过通信接口将信息发送到电脑，可以提前对电缆井进行排水处理。。

显示电路，显示微处理器中的相关数据。

按键电路，在微处理器中设置警示温度阈值和温差阈值

通信接口，当温升值大于所设警示阈值时，微处理器通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员。

地址选择电路，可以快速准确定位故障电缆接头位置，便于及时对故障电缆接头进行抢修，实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测方法：

具体流程如图3所示：

一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测方法，包括以下步骤：

S1.微处理器读取一号点温度传感器、二号点温度传感器、三号点温度传感器和环境温度传感器测得的温度值；

S2.对一号点温度传感器、二号点温度传感器、三号点温度传感器测得的温度值进行筛选处理，剔除因温度传感器故障所测得的不准确温度值；

S3.计算经过筛选的温度值的均值；

S4.计算温度值均值与环境温度传感器所测温度值的差值，获得电缆中间接头温升值；

S5.当温升值大于所设警示阈值时，微处理器通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员。

S6. 地址选择电路确定出现故障电缆接头位置，及时进行抢修，实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

其中，S2中对温度进行筛选处理包括以下处理过程：

S21.先分别计算一号点温度传感器所测温度值与二号点温度传感器、三号点温度传感器测得温度值的差值，当2个差值都大于所设温差阈值时，舍弃一号点温度传感器所测温度值，反之进入下一步均值处理；

S22. 再分别计算二号点温度传感器所测温度值与一号点温度传感器、三号点温度传感器测得温度值的差值，当2个差值都大于所设温差阈值时，舍弃二号点温度传感器所测温度值，反之进入下一步均值处理；

S23. 最后分别计算三号点温度传感器所测温度值与一号点温度传感器、二号点温度传感器测得温度值的差值，当2个差值都大于所设温差阈值时，舍弃三号点温度传感器所测温度值，反之进入下一步均值处理。

本发明通过对所测电缆接头温度进行筛选、均值处理，保证了不会因为某个测电缆接头的温度传感器故障而导致整个基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置故障，确保了装置的稳定性，同时加入了一个环境温度传感器，计算温度值均值与环境温度传感器所测温度值的差值，获得电缆中间接头温升值，排除环境温度对电缆中间接头温升在线监测的影响。当温升值大于所设警示阈值时，微处理器通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员，地址选择电路确定出现故障电缆接头位置，及时进行抢修，实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了温度传感模块、通信接口、微处理器、按键电路等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，包括：温度传感模块、微处理器，温度传感模块输出端与微处理器电路的I/O口连接；

温度传感模块，包括多个测量电缆接头温度的温度传感器和一个环境温度传感器，把多个温度传感器均匀安装到电缆井电缆中间接头上，实时监测电缆中间接头温度；环境温度传感器，实时监测电缆井环境温度;

微处理器，对温度传感模块中所测的电缆接头温度值进行筛选处理 ，取得准确的温度值，对筛选过的温度值进行均值处理，将均值处理后的温度值与环境传感器测得的温度值进行差值处理，得到电缆接头温升值，通过与警示温度阈值比较，判断是否进行报警；当电缆接头温升值大于警示温度阈值时，微处理器发出警示信号。

2.根据权利要求1所述的基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，温度传感器由热敏电阻和振荡电路组成。

3.根据权利要求1所述的基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括水位传感器，输出端与微处理器电路的A/D端口连接 。

4.根据权利要求1所述的基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括电源电路，电源电路与微处理器电路相连。

5.根据权利要求1所述的基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括按键电路、地址选择电路、烟雾传感器，按键电路、地址选择电路、烟雾传感器的输出端分别与微处理器电路的I/O口连接。

6.根据权利要求1所述的基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括姿态传感器，姿态传感器输出端与微处理器电路的数字口连接。

7.根据权利要求1所述的基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括显示电路，显示电路输入端连接微处理器电路的I/O口。

8.根据权利要求1所述的基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括通信接口，通信接口输入端与微处理器电路的通信口连接。

9.一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测方法，采用权利1-8中任一项中的装置，其特征是包括以下步骤：

S1.微处理器读取一号点温度传感器、二号点温度传感器、三号点温度传感器和环境温度传感器测得的温度值；

S2.对一号点温度传感器、二号点温度传感器、三号点温度传感器测得的温度值进行筛选处理，剔除因温度传感器故障所测得的不准确温度值；

S3.计算经过筛选的温度值的均值；

S4.计算温度值均值与环境温度传感器所测温度值的差值，获得电缆中间接头温升值；

S5.当温升值大于所设警示阈值时，微处理器通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员；

S6. 地址选择电路确定出现故障电缆接头位置。

10.根据权利要求9所述的一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测方法，其特征是S2中对温度进行筛选处理包括以下处理过程：

S21.先分别计算一号点温度传感器所测温度值与二号点温度传感器、三号点温度传感器测得温度值的差值，当2个差值都大于所设温差阈值时，舍弃一号点温度传感器所测温度值，反之进入下一步均值处理；

S22. 再分别计算二号点温度传感器所测温度值与一号点温度传感器、三号点温度传感器测得温度值的差值，当2个差值都大于所设温差阈值时，舍弃二号点温度传感器所测温度值，反之进入下一步均值处理；

S23. 最后分别计算三号点温度传感器所测温度值与一号点温度传感器、二号点温度传感器测得温度值的差值，当2个差值都大于所设温差阈值时，舍弃三号点温度传感器所测温度值，反之进入下一步均值处理。