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专利号: 2019102976302
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-05-31
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种XLPE电缆接头异常发热检测及测评方法,其特征在于,包括如下步骤:

第一步:搭建XLPE电缆接头异常发热检测装置

所述的XLPE电缆接头异常发热检测装置包括左端可调出口(2)、左端传感器出口(3)、温控壳(4)、右端传感器出口(7)、右端可调出口(8)、1号温度传感器(10)、2号温度传感器(11)、3号温度传感器(12)、4号温度传感器(13)、5号温度传感器(15)、6号温度传感器(16)、

7号温度传感器(17)、8号温度传感器(18)、液氮储存罐(19)、液氮进口阀门(20)、液氮出口阀门(21)、异常发热检测模块(25)、液氮出口导流管(29)、内置液氮导流管(30)、液氮进口导流管(31),1号输出线(32)、2号输出线(33);

所述的异常发热检测模块(25)由触发指示灯(22)、直流电源(23)、继电器(24)、报警器(26)、单片机控制模块(27)、温度信号采集系统(28)组成;

液氮储存罐(19)通过液氮出口阀门(21)将液氮传输至液氮出口导流管(29),液氮出口导流管(29)穿过温控壳(4)的左端连接至内置液氮导流管(30),内置液氮导流管(30)螺旋固定于温控壳(4)内壁,内置液氮导流管(30)穿过温控壳(4)的右端将液氮输出至液氮进口导流管(31),液氮进口导流管(31)通过液氮进口阀门(20)将液氮返回至液氮储存罐(19);

1号温度传感器(10)、2号温度传感器(11)、3号温度传感器(12)、4号温度传感器(13)上下侧错开均匀放置于左端电缆接头绝缘层(5)表面,并联输出至1号输出线(32),1号输出线(32)通过左端传感器出口(3)连接至温度信号采集系统(28);5号温度传感器(15)、6号温度传感器(16)、7号温度传感器(17)、8号温度传感器(18)上下侧错开均匀放置于右端电缆接头绝缘层(6)表面,并联输出至2号输出线(33),2号输出线(33)通过右端传感器出口(7)连接至温度信号采集系统(28);温度信号采集系统(28)连接至单片机控制模块(27),单片机控制模块(27)传输信号至继电器(24)和报警器(26),控制继电器(24)和报警器(26)工作,继电器(24)一端连接至直流电源(23),直流电源(23)连接至触发指示灯(22),连接至触发指示灯(22)连接至液氮储存罐(19)内的液氮出口阀门(21),液氮出口阀门(21)连接至液氮进口阀门(20),液氮进口阀门(20)连接回继电器(24);

第二步:测试XLPE电缆接头异常发热情况:

2.1 1号温度传感器(10)、2号温度传感器(11)、3号温度传感器(12)、4号温度传感器(13)每隔2s测试左端电缆接头绝缘层(5)温度,5号温度传感器(15)、6号温度传感器(16)、7号温度传感器(17)、8号温度传感器(18)每隔2s测试右端电缆接头绝缘层(6)温度,温度信号采集系统(28)采集温度信号,并进行存储;单片机控制模块(27)根据温度信号采集系统(28)采集的温度信息传输信号至继电器(24)和警报器(26);

2.2其中单片机控制模块(27)的工作步骤包括:单片机控制模块(27)读取温度信号采集系统(28)采集的左端电缆接头绝缘层(5)和右端电缆接头绝缘层(6)的温度,进行判断;

2.2.1如果在任意时刻,8个温度传感器测试的温度值都未超过阈值T,则单片机控制模块(27)持续输出低电平给继电器(24)和警报器(26),继电器(24)和警报器(26)保持断开状态;

2.2.2如果在任意时刻,8个温度传感器测试的温度值中任一值超过阈值T,并保持超过

1min,则单片机控制模块(27)输出高电平信号至继电器(24),继电器(24)工作状态从断开转换至导通模式,回路导通,直流电源(23)给触发指示灯(22)与液氮进口阀门(20)和液氮出口阀门(21)供电,触发指示灯(22)点亮,液氮进口阀门(20)和液氮出口阀门(21)打开,液氮储存罐(19)将液氮从液氮出口阀门(21)输出至液氮出口导流管(29),液氮流过内置液氮导流管(30)和液氮进口导流管(31),经过液氮进口阀门(20)返回至液氮储存罐(19);温度信号采集系统(28)持续采集温度信号,并传输至单片机控制模块(27),当8个温度值都未超过阈值T时,则单片机控制模块(27)输出低电平信号至继电器(24),继电器(24)断开,直流电源(23)停止供电;

2.2.3若单片机控制模块(27)持续给继电器(24)发送的高电平信号时长达到2min,则单片机控制模块(27)停止发送高电平信号,开始发送低电平信号至继电器(24),继电器(24)断开,直流电源(23)停止供电,并开始向警报器(26)发送高电平信号,触发警报器(26)工作,表明XLPE电缆接头异常发热检测装置已无法对XLPE电缆接头进行异常发热处理,需要继续进行第三步XLPE电缆接头异常发热程度的测评;

第三步:对XLPE电缆接头异常发热程度进行测评:

3.1提取温度信号采集系统(28)记录的启动降温前温度从超过阈值T开始的1min内的

31次测试的8个温度传感器所测试到的温度随时间变化的数据,记为(i,yi,j),i表示第i次测试,i为整数,i∈[1,31],j表示第j个传感器,j为整数,j∈[1,8];即第1次测试数据记为(1,y1,j),j为整数,j∈[1,8],得到8组数据,称作第一组时间-温度响应序列;第2次测试数据记为(2,y2,j),j为整数,j∈[1,8],得到8组数据,称作第二组时间-温度响应序列;第3次测试数据记为(3,y3,j),j为整数,j∈[1,8],得到8组数据,称作第三组时间-温度响应序列;

第4次测试数据记为(4,y4,j),j为整数,j∈[1,8],得到8组数据,称作第四组时间-温度响应序列;第5次测试数据记为(5,y5,j),j为整数,j∈[1,8],得到8组数据,称作第五组时间-温度响应序列;第6次测试数据记为(6,y6,j),j为整数,j∈[1,8],得到8组数据,称作第六组时间-温度响应序列;类似,第30次测试数据记为(30,y30,j),j为整数,j∈[1,8],得到8组数据,称作第三十组时间-温度响应序列;第31次测试数据记为(31,y31,j),j为整数,j∈[1,

8],得到8组数据,称作第三十一组时间-温度响应序列;

3.2计算每组时间-温度响应序列偏离占比因子pi:

ΔDi表示为每组时间-温度响应序列中温度偏离阈值T的平均偏离指数,i为整数,i∈[1,31];ΔD(i,max)表示为每组时间-温度响应序列中温度偏离阈值T的最大偏离指数,i为整数,i∈[1,31];ΔD(i,min)表示为每组时间-温度响应序列中温度偏离阈值T的最小偏离指数,i为整数,i∈[1,31];yi,j是第i次测试的第j温度传感器的温度测试值,j为整数,j∈[1,

8],i为整数,i∈[1,31];

3.3计算31组时间-温度响应序列中温度总偏离系数μ:

其中, 表示第i组时间-温度响应序列的温度平均值,i为整数,i∈[1,31];表示31组时间-温度响应序列的总温度平均值;

3.4计算XLPE电缆接头发热损伤因子θ:

其中, 表示在31组时间-温度响应序列对应的31个温度平均值 里,含有的b个大于等于总温度平均值 的温度平均值,a为这b个温度平均值中的第a个温度平均值;pa表示该组时间-温度响应序列对应的偏离占比因子,a为整数,b为整数,a∈[1,b];α表示在31个温度平均值中大于等于总温度平均值 的b个温度平均值的平均增量值; 表示在31组时间-温度响应序列对应的31个温度平均值 里,含有的q个小于总温度平均值 的温度平均值,l为这q个温度平均值中的第l个温度平均值;pl表示该组时间-温度响应序列对应的偏离占比因子,l为整数,q为整数,l∈[1,q];b+q=31;β表示在31个温度平均值中小于总温度平均值 的q个温度平均值的平均增量值;

3.5判断XLPE电缆接头的异常发热程度,比较发热损伤因子θ与设定的阈值w1:

若发热损伤因子θ≤w1,则XLPE电缆接头的异常发热情况相对比较轻微;

若发热损伤因子θ>w1,表明XLPE电缆接头损伤严重。