本发明公开了一种电缆接头温度检测及故障预警因子测评方法，用于在电缆接头温度异常升高时，对其温度进行检测及故障预警，通过搭建电缆接头温度检测平台，提出了故障预警因子测评方法，通过故障预警因子测评方法，可以高效、准确地判断出电缆接头的发热情况。本发明的有益效果在于，能够对由于电力系统异常而导致的电缆接头温度异常升高进行检测和故障预警，保障电缆供电的可靠性，降低电缆因温度升高爆炸的故障率。
1.一种电缆接头温度检测及故障预警因子测评方法，用于在电缆接头部位温度异常升高时，对其温度进行检测及故障预警，其特征在于，包括以下步骤：
所述电缆接头温度检测平台的1号温度传感器(22)、2号温度传感器(23)、3号温度传感器(24)均匀放置在左侧电缆绝缘层(33)前表面，4号温度传感器(25)、5号温度传感器(26)、
6号温度传感器(27)均匀放置在右侧电缆绝缘层(34)前表面，7号温度传感器(28)、8号温度传感器(29)、9号温度传感器(30)、10号温度传感器(31)均匀放置在接头缆芯部位(35)；1号温度传感器(22)、2号温度传感器(23)、3号温度传感器(24)、4号温度传感器(25)、5号温度传感器(26)、6号温度传感器(27)、7号温度传感器(28)、8号温度传感器(29)、9号温度传感器(30)、10号温度传感器(31)采集的数据由信号传输线通过不锈钢罐体(4)的导线孔(21)传输至数据处理装置(3)，数据处理装置(3)内含数模转换模块ADV7123，采用MCS-51型通用单片机处理数据，由信号传输线与温度控制器(2)连接，温度控制器(2)通过控制电磁继电器S1(36)和电磁继电器S4(39)从而控制第一电磁阀出流口(13)和电磁阀回流口(16)的开合，温度控制器(2)通过控制电磁继电器S2(37)和电磁继电器S4(39)从而控制第二电磁阀出流口(14)和电磁阀回流口(16)的开合，温度控制器(2)通过控制电磁继电器S3(38)和电磁继电器S4(39)从而控制第三电磁阀出流口(15)和电磁阀回流口(16)的开合；第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)通过第一铝合金导流外管道(6)、第二铝合金导流外管道(7)、第三铝合金导流外管道(8)与铝合金三叉管道(9)连接，铝合金三叉管道(9)通过第四铝合金导流外管道(10)与螺旋状固定于不锈钢罐体(4)内壁上的铝合金导流内管道(11)相连，铝合金导流内管道(11)与第五铝合金导流外管道(12)相连，第五铝合金导流外管道(12)与电磁阀回流口(16)连接，第一直流电源(40)给第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)、电磁阀回流口(16)供电，第二直流电源(41)给温度控制器(2)和数据处理装置(3)供电；
2.1温度传感器每隔2s采集一次温度数据，以1min为一个周期，即一个温度传感器在
1min内采集30组数据，数据处理装置(3)提取温度传感器中储存的30组数据，电缆主绝缘表面温度数据记为X(t,i)，表示为第i号温度传感器在1min内采集的第t次数据，i为整数，i∈[1,6]，t为整数，t∈[1,30]，接头缆芯温度数据记为Y(t,j)，表示为第j号温度传感器在1min内采集的第t次数据，j为整数，j∈[7,10]，t为整数，t∈[1,30]；
2.2根据下式分别计算1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的离散系数CvX和接头缆芯温度Y(t,j)的离散系数CvY；
式中，μX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的平均值，μY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的平均值，CvX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的离散系数，CvY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的离散系数；
2.3根据下式分别计算1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的异众比率VrX和接头缆芯温度Y(t,j)的异众比率VrY；
式中，VrX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的异众比率，VrY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的异众比率， 表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)大于140的次数，表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)大于250的次数；
式中，δX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的故障预警因子，δY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的故障预警因子，δ表示为1min内故障预警因子；
2.5数据处理装置(3)将故障预警因子δ通过信号传输线传输至温度控制器(2)，温度控制器(2)将故障预警因子δ与设定的阈值θ1、θ2、θ3、θ4比较，进行以下故障处理：若δ≤θ1，则温度控制器(2)控制电磁继电器S1(36)、电磁继电器S2(37)、电磁继电器S3(38)和电磁继电器S4(39)保持开路，从而不形成降温冷却回路；
若θ1＜δ≤θ2，则温度控制器(2)控制电磁继电器S1(36)和电磁继电器S4(39)闭合，第一直流电源(40)给第一电磁阀出流口(13)和电磁阀回流口(16)供电，第一电磁阀出流口(13)和电磁阀回流口(16)阀门打开，液氮通过液氮储存罐(1)的第一电磁阀出流口(13)，流经第一铝合金导流外管道(6)、铝合金三叉管道(9)、第四铝合金导流外管道(10)、铝合金导流内管道(11)、第五铝合金导流外管道(12)，最后由电磁阀回流口(16)流进液氮储存罐(1)，形成降温冷却回路；
若θ2＜δ≤θ3，则温度控制器(2)控制电磁继电器S1(36)、电磁继电器S2(37)和电磁继电器S4(39)闭合，第一直流电源(40)给第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)和电磁阀回流口(16)供电，第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)和电磁阀回流口(16)阀门打开，液氮通过液氮储存罐(1)的第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)，流经第一铝合金导流外管道(6)和第二铝合金导流外管道(7)、铝合金三叉管道(9)、第四铝合金导流外管道(10)、铝合金导流内管道(11)、第五铝合金导流外管道(12)，最后由电磁阀回流口(16)流进液氮储存罐(1)，形成降温冷却回路；
若θ3＜δ≤θ4，则温度控制器(2)控制电磁继电器S1(36)、电磁继电器S2(37)、电磁继电器S3(38)和电磁继电器S4(39)闭合，第一直流电源(40)给第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)和电磁阀回流口(16)供电，第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)和电磁阀回流口(16)阀门打开，液氮通过液氮储存罐(1)的第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)流经第一铝合金导流外管道(6)、第二铝合金导流外管道(7)、第三铝合金导流外管道(8)、铝合金三叉管道(9)、第四铝合金导流外管道(10)、铝合金导流内管道(11)、第五铝合金导流外管道(12)，最后由电磁阀回流口(16)流进液氮储存罐(1)，形成降温冷却回路；
若δ＞θ4，则温度控制器(2)中报警器(42)工作，表明本装置已无法对电缆接头进行异常发热处理，需要进一步故障分析处理。
一种电缆接头温度检测及故障预警因子测评方法
技术领域
[0001] 本发明属于电缆接头绝缘状态检测领域，具体涉及一种电缆接头温度检测及故障预警因子测评方法，能够实现对电缆接头温度检测及故障预警。
背景技术
[0002] 电缆承担着输送电能的重要作用，电缆使用状态直接影响着电力系统的安全、稳定与经济运行。电缆接头是电缆线路的重要组成部分，同时在运行系统中也是比较薄弱的环节。常常因施工者的不规范施工习惯、制作工艺质量不过关、施工现场的质量问题而导致电缆接头产生发热现象。电缆接头发热不但会造成大量的电能损失，而且会严重影响电气设备的正常工作，轻则线路中工作电流增大，电气设备寿命缩短，重则会酿成火灾和触电事故等，造成难以估量的损失。因此对电缆接头温度进行有效的检测，并能对电缆接头异常发热进行故障预警十分必要。
[0003] 目前，针对运行中的电缆接头的温度检测及故障预警装置较少，一般通过检测电缆接头表面的温度判断发热情况，但是该方法不能实时有效的检测电缆接头内部的温度变化，也不能进行有效的处理防护，所以目前急需一种可靠、安全的装置，对运行中的电缆接头进行内部温度检测和预警，同时也需要一种高效、合理的方法在电缆接头温度异常升高时做出相应故障预警的判断。通过对运行中的电缆接头进行温度检测及故障预警，对于电力系统的安全有效运维具有重大的工程价值和理论意义。
发明内容
[0004] 为了对电缆接头温度异常升高时进行温度检测及故障预警,本发明提供了一种电缆接头温度检测及故障预警因子测评方法，包括以下步骤：
[0005] 第一步：搭建电缆接头温度检测平台
[0006] 所述电缆接头温度检测平台的1号温度传感器(22)、2号温度传感器(23)、3号温度传感器(24)均匀放置在左侧电缆绝缘层(33)前表面，4号温度传感器(25)、5号温度传感器(26)、6号温度传感器(27)均匀放置在右侧电缆绝缘层(34)前表面，7号温度传感器(28)、8号温度传感器(29)、9号温度传感器(30)、10号温度传感器(31)均匀放置在接头缆芯部位(35)；1号温度传感器(22)、2号温度传感器(23)、3号温度传感器(24)、4号温度传感器(25)、5号温度传感器(26)、6号温度传感器(27)、7号温度传感器(28)、8号温度传感器(29)、9号温度传感器(30)、10号温度传感器(31)采集的数据由信号传输线通过不锈钢罐体(4)的导线孔(21)传输至数据处理装置(3)，数据处理装置(3)内含数模转换模块ADV7123，采用MCS-51型通用单片机处理数据，由信号传输线与温度控制器(2)连接，温度控制器(2)通过控制电磁继电器S1(36)和电磁继电器S4(39)从而控制第一电磁阀出流口(13)和电磁阀回流口(16)的开合，温度控制器(2)通过控制电磁继电器S2(37)和电磁继电器S4(39)从而控制第二电磁阀出流口(14)和电磁阀回流口(16)的开合，温度控制器(2)通过控制电磁继电器S3(38)和电磁继电器S4(39)从而控制第三电磁阀出流口(15)和电磁阀回流口(16)的开合；第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)通过第一铝合金导流外管道(6)、第二铝合金导流外管道(7)、第三铝合金导流外管道(8)与铝合金三叉管道(9)连接，铝合金三叉管道(9)通过第四铝合金导流外管道(10)与螺旋状固定于不锈钢罐体(4)内壁上的铝合金导流内管道(11)相连，铝合金导流内管道(11)与第五铝合金导流外管道(12)相连，第五铝合金导流外管道(12)与电磁阀回流口(16)连接，第一直流电源(40)给第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)、电磁阀回流口(16)供电，第二直流电源(41)给温度控制器(2)和数据处理装置(3)供电；
[0007] 第二步：进行故障预警因子测评，测评方法具体如下
[0008] 2.1温度传感器每隔2s采集一次温度数据，以1min为一个周期，即一个温度传感器在1min内采集30组数据，数据处理装置(3)提取温度传感器中储存的30组数据，电缆主绝缘表面温度数据记为X(t,i)，表示为第i号温度传感器在1min内采集的第t次数据，i为整数，i∈[1,6]，t为整数，t∈[1,30]，接头缆芯温度数据记为Y(t,j)，表示为第j号温度传感器在1min内采集的第t次数据，j为整数，j∈[7,10]，t为整数，t∈[1,30]；
[0009] 2.2根据下式分别计算1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的离散系数CvX和接头缆芯温度Y(t,j)的离散系数CvY；
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014] 式中，μX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的平均值，μY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的平均值，CvX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的离散系数，CvY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的离散系数；
[0015] 2.3根据下式分别计算1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的异众比率VrX和接头缆芯温度Y(t,j)的异众比率VrY；
[0016]
[0017]
[0018] 式中，VrX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的异众比率，VrY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的异众比率， 表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)大于140的次数， 表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)大于250的次数；
[0019] 2.4根据下式计算1min内故障预警因子δ；
[0020]
[0021]
[0022] δ＝max{δX,δY}
[0023] 式中，δX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的故障预警因子，δY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的故障预警因子，δ表示为1min内故障预警因子；
[0024] 2.5数据处理装置(3)将故障预警因子δ通过信号传输线传输至温度控制器(2)，温度控制器(2)将故障预警因子δ与设定的阈值θ1、θ2、θ3、θ4比较，进行以下故障处理：
[0025] 若δ≤θ1，则温度控制器(2)控制电磁继电器S1(36)、电磁继电器S2(37)、电磁继电器S3(38)和电磁继电器S4(39)保持开路，从而不形成降温冷却回路；
[0026] 若θ1＜δ≤θ2，则温度控制器(2)控制电磁继电器S1(36)和电磁继电器S4(39)闭合，第一直流电源(40)给第一电磁阀出流口(13)和电磁阀回流口(16)供电，第一电磁阀出流口(13)和电磁阀回流口(16)阀门打开，液氮通过液氮储存罐(1)的第一电磁阀出流口(13)，流经第一铝合金导流外管道(6)、铝合金三叉管道(9)、第四铝合金导流外管道(10)、铝合金导流内管道(11)、第五铝合金导流外管道(12)，最后由电磁阀回流口(16)流进液氮储存罐(1)，形成降温冷却回路；
[0027] 若θ2＜δ≤θ3，则温度控制器(2)控制电磁继电器S1(36)、电磁继电器S2(37)和电磁继电器S4(39)闭合，第一直流电源(40)给第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)和电磁阀回流口(16)供电，第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)和电磁阀回流口(16)阀门打开，液氮通过液氮储存罐(1)的第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)，流经第一铝合金导流外管道(6)和第二铝合金导流外管道(7)、铝合金三叉管道(9)、第四铝合金导流外管道(10)、铝合金导流内管道(11)、第五铝合金导流外管道(12)，最后由电磁阀回流口(16)流进液氮储存罐(1)，形成降温冷却回路；
[0028] 若θ3＜δ≤θ4，则温度控制器(2)控制电磁继电器S1(36)、电磁继电器S2(37)、电磁继电器S3(38)和电磁继电器S4(39)闭合，第一直流电源(40)给第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)和电磁阀回流口(16)供电，第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)和电磁阀回流口(16)阀门打开，液氮通过液氮储存罐(1)的第一电磁阀出流口(13)、第二电磁阀出流口(14)、第三电磁阀出流口(15)流经第一铝合金导流外管道(6)、第二铝合金导流外管道(7)、第三铝合金导流外管道(8)、铝合金三叉管道(9)、第四铝合金导流外管道(10)、铝合金导流内管道(11)、第五铝合金导流外管道(12)，最后由电磁阀回流口(16)流进液氮储存罐(1)，形成降温冷却回路；
[0029] 若δ＞θ4，则温度控制器(2)中报警器(42)工作，表明本装置已无法对电缆接头进行异常发热处理，需要进一步故障分析处理；
[0030] 上述第一动作阈值θ1＝0.13，第二动作阈值θ2＝0.78，第三动作阈值θ3＝1.36，第四动作阈值θ4＝4.34。
[0031] 本发明的有益效果在于，能够对由于电力系统异常而导致的电缆接头温度异常升高进行检测和故障预警，保障电缆供电的可靠性，降低电缆因温度升高爆炸的故障率。
附图说明
[0032] 图1为本发明电缆接头温度检测平台示意图；
[0033] 图2为本发明故障预警因子测评方法流程图。
具体实施方式
[0034] 下面结合附图对本发明做进一步说明：
[0035] 图1所示为本发明电缆接头温度检测平台示意图。所述电缆接头温度检测平台的1号温度传感器22、2号温度传感器23、3号温度传感器24均匀放置在左侧电缆绝缘层33前表面，4号温度传感器25、5号温度传感器26、6号温度传感器27均匀放置在右侧电缆绝缘层34前表面，7号温度传感器28、8号温度传感器29、9号温度传感器30、10号温度传感器31均匀放置在接头缆芯部位35；1号温度传感器22、2号温度传感器23、3号温度传感器24、4号温度传感器25、5号温度传感器26、6号温度传感器27、7号温度传感器28、8号温度传感器29、9号温度传感器30、10号温度传感器31采集的数据由信号传输线通过不锈钢罐体4的导线孔21传输至数据处理装置3，数据处理装置3内含数模转换模块ADV7123，采用MCS-51型通用单片机处理数据，由信号传输线与温度控制器2连接，温度控制器2通过控制电磁继电器S136和电磁继电器S439从而控制第一电磁阀出流口13和电磁阀回流口16的开合，温度控制器2通过控制电磁继电器S237和电磁继电器S439从而控制第二电磁阀出流口14和电磁阀回流口16的开合，温度控制器2通过控制电磁继电器S338和电磁继电器S439从而控制第三电磁阀出流口15和电磁阀回流口16的开合；第一电磁阀出流口13、第二电磁阀出流口14、第三电磁阀出流口15通过第一铝合金导流外管道6、第二铝合金导流外管道7、第三铝合金导流外管道8与铝合金三叉管道9连接，铝合金三叉管道9通过第四铝合金导流外管道10与螺旋状固定于不锈钢罐体4内壁上的铝合金导流内管道11相连，铝合金导流内管道11与第五铝合金导流外管道12相连，第五铝合金导流外管道12与电磁阀回流口16连接，第一直流电源40给第一电磁阀出流口13、第二电磁阀出流口14、第三电磁阀出流口15、电磁阀回流口16供电，第二直流电源41给温度控制器2和数据处理装置3供电；
[0036] 所述的左侧电缆19穿过不锈钢罐体4的左侧固定孔17和右侧固定孔18，通过电缆中间接头装置32将左侧电缆19与右侧电缆20连接，将不锈钢罐体4挪动至电缆中间接头装置32，使电缆中间接头装置32位于不锈钢罐体4的中心位置，紧固左侧固定孔17和右侧固定孔18；
[0037] 图2为本发明故障预警因子测评方法流程图，步骤包括：
[0038] 2.1温度传感器每隔2s采集一次温度数据，以1min为一个周期，即一个温度传感器在1min内采集30组数据，数据处理装置3提取温度传感器中储存的30组数据，电缆主绝缘表面温度数据记为X(t,i)，表示为第i号温度传感器在1min内采集的第t次数据，i为整数，i∈[1,6]，t为整数，t∈[1,30]，接头缆芯温度数据记为Y(t,j)，表示为第j号温度传感器在1min内采集的第t次数据，j为整数，j∈[7,10]，t为整数，t∈[1,30]；
[0039] 2.2根据下式分别计算1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的离散系数CvX和接头缆芯温度Y(t,j)的离散系数CvY；
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]
[0044] 式中，μX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的平均值，μY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的平均值，CvX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的离散系数，CvY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的离散系数；
[0045] 2.3根据下式分别计算1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的异众比率VrX和接头缆芯温度Y(t,j)的异众比率VrY；
[0046]
[0047]
[0048] 式中，VrX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的异众比率，VrY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的异众比率， 表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)大于140的次数， 表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)大于250的次数；
[0049] 2.4根据下式计算1min内故障预警因子δ；
[0050]
[0051]
[0052] δ＝max{δX,δY}
[0053] 式中，δX表示1min内电缆主绝缘表面温度X(t,i)的故障预警因子，δY表示1min内接头缆芯温度Y(t,j)的故障预警因子，δ表示为1min内故障预警因子；
[0054] 2.5数据处理装置3将故障预警因子δ通过信号传输线传输至温度控制器2，温度控制器2将故障预警因子δ与设定的阈值θ1、θ2、θ3、θ4比较，进行以下故障处理：
[0055] 若δ≤θ1，则温度控制器2控制电磁继电器S136、电磁继电器S237、电磁继电器S338和电磁继电器S439保持开路，从而不形成降温冷却回路；
[0056] 若θ1＜δ≤θ2，则温度控制器2控制电磁继电器S136和电磁继电器S439闭合，第一直流电源40给第一电磁阀出流口13和电磁阀回流口16供电，第一电磁阀出流口13和电磁阀回流口16阀门打开，液氮通过液氮储存罐1的第一电磁阀出流口13，流经第一铝合金导流外管道6、铝合金三叉管道9、第四铝合金导流外管道10、铝合金导流内管道11、第五铝合金导流外管道12，最后由电磁阀回流口16流进液氮储存罐1，形成降温冷却回路；
[0057] 若θ2＜δ≤θ3，则温度控制器2控制电磁继电器S136、电磁继电器S237和电磁继电器S439闭合，第一直流电源40给第一电磁阀出流口13、第二电磁阀出流口14和电磁阀回流口16供电，第一电磁阀出流口13、第二电磁阀出流口14和电磁阀回流口16阀门打开，液氮通过液氮储存罐1的第一电磁阀出流口13、第二电磁阀出流口14，流经第一铝合金导流外管道6和第二铝合金导流外管道7、铝合金三叉管道9、第四铝合金导流外管道10、铝合金导流内管道11、第五铝合金导流外管道12，最后由电磁阀回流口16流进液氮储存罐1，形成降温冷却回路；
[0058] 若θ3＜δ≤θ4，则温度控制器2控制电磁继电器S136、电磁继电器S237、电磁继电器S338和电磁继电器S439闭合，第一直流电源40给第一电磁阀出流口13、第二电磁阀出流口14、第三电磁阀出流口15和电磁阀回流口16供电，第一电磁阀出流口13、第二电磁阀出流口
14、第三电磁阀出流口15和电磁阀回流口16阀门打开，液氮通过液氮储存罐1的第一电磁阀出流口13、第二电磁阀出流口14、第三电磁阀出流口15流经第一铝合金导流外管道6、第二铝合金导流外管道7、第三铝合金导流外管道8、铝合金三叉管道9、第四铝合金导流外管道
10、铝合金导流内管道11、第五铝合金导流外管道12，最后由电磁阀回流口16流进液氮储存罐1，形成降温冷却回路；
[0059] 若δ＞θ4，则温度控制器2中报警器42工作，表明本装置已无法对电缆接头进行异常发热处理，需要进一步故障分析处理；
[0060] 上述第一动作阈值θ1＝0.13，第二动作阈值θ2＝0.78，第三动作阈值θ3＝1.36，第四动作阈值θ4＝4.34。
