CN107941136A - 一种电缆位移变形量测量系统 - Google Patents

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曾海建
陈文�
胡必伟
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Yancheng Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种电缆位移变形量测量系统，其包括CPU、显示模块、通信模块、按键模块、AD转换模块、滤波模块、滑动变阻器以及5V高精度直流电源，所述电缆位移变形量测量系统监测负荷以及温度的变化，根据曲率半径值变化与负荷以及温度的关系，得出实际应有的曲率半径值R0，与实测的曲率半径R比较，若R小于R0，则表明该终端处已经发生导体顶出现象。本发明提出一种对运行中电缆产生的变形、位移等参数进行测量、分析的系统，及时发现由于热机械效应造成的异常状况，采取措施减少电缆因热机械效应导致的故障发生的概率，减小因电缆故障带来的重大损失，提高电缆运行的可靠性。

Description

一种电缆位移变形量测量系统
技术领域
本发明属于电缆监测技术领域，特别涉及一种电缆位移变形量测量系统。
背景技术
热机械效应的问题是高压电缆线路发展应用中不可避免的，热机械效应诱发的故障已成为高压电缆的主要故障原因之一。电缆在热机械效应的作用下将反复出现弯曲变形，使电缆金属护套产生疲劳应变，造成电缆本体及其附件的损失，发生电力故障。特别是随着电缆截面的选取越来越大，电压等级越来越高，电缆所产生的热机械效应也将越来越大，如果不采取有效的应对措施，则会导致电缆起拱、位移、过分弯曲甚至损坏电缆。为了减小热机械效应对电缆的危害，降低电缆故障率，提供电缆安全稳定运行水平，研究热机械效应是十分必要的。
理论上热机械效应不可能在施工中采取措施完全消除，在运行中它始终存在，目前，国内外并没有对运行中的热机械效应进行监测的研究以及相应的装置成果。
发明内容
为了及时发现热机械效应的存在避免其造成电缆故障，本发明提出一种对运行中电缆产生的变形、位移等参数进行测量、分析的系统，及时发现由于热机械效应造成的异常状况，采取措施减少电缆因热机械效应导致的故障发生的概率，减小因电缆故障带来的重大损失，提高电缆运行的可靠性。
本发明具体为一种电缆位移变形量测量系统，所述电缆位移变形量测量系统包括CPU、显示模块、通信模块、按键模块、AD转换模块、滤波模块、滑动变阻器以及5V高精度直流电源，所述CPU分别与所述通信模块及所述AD转换模块双向连接，所述按键模块连接到所述CPU，所述CPU连接到所述显示模块，所述滤波模块连接到所述AD转换模块；所述滤波模块的正极还连接到所述滑动变阻器的滑片C，所述滑片C通过刚性杆与电缆弯曲点连接，所述滤波模块的负极还连接到所述滑动变阻器的第一端A端；所述滑动变阻器的第一端A端连接到所述5V高精度直流电源的负极，所述滑动变阻器的第二端B端连接到所述5V高精度直流电源的正极；所述滤波模块为低通滤波器，用于防止滑片突然移动，AC两端的电压突然抖动出现高频交流分量而影响测量精度；所述通信模块用于将测量到的电缆形变位移数据传至操作终端，进而用于电缆形变故障判别。所述电缆位移变形量测量系统监测负荷以及温度的变化，根据曲率半径值变化与负荷以及温度的关系，得出实际应有的曲率半径值R0，与实测的曲率半径R比较，若R小于R0，则表明该终端处已经发生导体顶出现象。
进一步的，所述滑动变阻器为滑动范围0～1000mm的高精度滑动变阻器。
进一步的，所述CPU采用意法半导体的基于Cortex-M3的32位处理器STM32F103ZET6作为主控制芯片，工作频率达到72MHz，工作电压2.0V到3.6V。
进一步的，所述AD转换模块采用具有8路通道且支持串行和并行读取方式的AD7606芯片。
进一步的，所述显示模块采用点阵式LCD。
进一步的，所述通信模块采用RS485现场总线形式进行通信。
进一步的，所述电缆位移变形量测量系统通过测量滑片C与滑动变阻器的第一端A端之间的电压来判断刚性杆是否发生移动，从而来判断电缆是否弯曲，以及电缆相对原来状态弯曲的具体长度。
进一步的，电缆位移变形量测量具体包括如下步骤：
步骤(1)：记下滑片C的初始位置及控制系统检测到A、C两端的电压U0，此时记刚性杆移动的距离D＝0mm；
步骤(2)：当刚电缆向右弯曲，带动刚性杆向右移动了一段距离，则根据以下计算公式计算具体移动了多少距离：
D＝(UAC－U0)*1000/5＝200*(UAC－U0)mm，
若D>0，则相对起始位置向右移动了D mm；若D<0，则相对起始位置向左移动了Dmm。
附图说明
图1为本发明一种电缆位移变形量测量系统的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种电力电缆监测分析装置的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的电缆位移变形量测量系统包括CPU、显示模块、通信模块、按键模块、AD转换模块、滤波模块、滑动变阻器以及5V高精度直流电源，所述CPU分别与所述通信模块及所述AD转换模块双向连接，所述按键模块连接到所述CPU，所述CPU连接到所述显示模块，所述滤波模块连接到所述AD转换模块；所述滤波模块的正极还连接到所述滑动变阻器的滑片C，所述滑片C通过刚性杆与电缆弯曲点连接，所述滤波模块的负极还连接到所述滑动变阻器的第一端A端；所述滑动变阻器的第一端A端连接到所述5V高精度直流电源的负极，所述滑动变阻器的第二端B端连接到所述5V高精度直流电源的正极；所述滤波模块为低通滤波器，用于防止滑片突然移动，AC两端的电压突然抖动出现高频交流分量而影响测量精度；所述通信模块用于将测量到的电缆形变位移数据传至操作终端，进而用于电缆形变故障判别。
所述电缆位移变形量测量系统监测负荷以及温度的变化，根据曲率半径值变化与负荷以及温度的关系，得出实际应有的曲率半径值R0，与实测的曲率半径R比较，若R小于R0，则表明该终端处已经发生导体顶出现象。
所述滑动变阻器为滑动范围0～1000mm的高精度滑动变阻器。
所述CPU采用意法半导体的基于Cortex-M3的32位处理器STM32F103ZET6作为主控制芯片，工作频率达到72MHz，工作电压2.0V到3.6V。
所述AD转换模块采用具有8路通道且支持串行和并行读取方式的AD7606芯片。
所述显示模块采用点阵式LCD。
所述通信模块采用RS485现场总线形式进行通信。
所述电缆位移变形量测量系统通过测量滑片C与滑动变阻器的第一端A端之间的电压来判断刚性杆是否发生移动，从而来判断电缆是否弯曲，以及电缆相对原来状态弯曲的具体长度。
电缆位移变形量测量具体包括如下步骤：
步骤(1)：记下滑片C的初始位置及控制系统检测到A、C两端的电压U0，此时记刚性杆移动的距离D＝0mm；
步骤(2)：当刚电缆向右弯曲，带动刚性杆向右移动了一段距离，则根据以下计算公式计算具体移动了多少距离：
D＝(UAC－U0)*1000/5＝200*(UAC－U0)mm，
若D>0，则相对起始位置向右移动了D mm；若D<0，则相对起始位置向左移动了Dmm。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (8)

1.一种电缆位移变形量测量系统，其特征在于，所述电缆位移变形量测量系统包括CPU、显示模块、通信模块、按键模块、AD转换模块、滤波模块、滑动变阻器以及5V高精度直流电源，所述CPU分别与所述通信模块及所述AD转换模块双向连接，所述按键模块连接到所述CPU，所述CPU连接到所述显示模块，所述滤波模块连接到所述AD转换模块；所述滤波模块的正极还连接到所述滑动变阻器的滑片C，所述滑片C通过刚性杆与电缆弯曲点连接，所述滤波模块的负极还连接到所述滑动变阻器的第一端A端；所述滑动变阻器的第一端A端连接到所述5V高精度直流电源的负极，所述滑动变阻器的第二端B端连接到所述5V高精度直流电源的正极；所述滤波模块为低通滤波器，用于防止滑片突然移动，AC两端的电压突然抖动出现高频交流分量而影响测量精度；所述通信模块用于将测量到的电缆形变位移数据传至操作终端，进而用于电缆形变故障判别；
所述电缆位移变形量测量系统监测负荷以及温度的变化，根据曲率半径值变化与负荷以及温度的关系，得出实际应有的曲率半径值R0，与实测的曲率半径R比较，若R小于R0，则表明该终端处已经发生导体顶出现象。
2.根据权利要求1所述的一种电缆位移变形量测量系统，其特征在于，所述滑动变阻器为滑动范围0～1000mm的高精度滑动变阻器。
3.根据权利要求1所述的一种电缆位移变形量测量系统，其特征在于，所述CPU采用意法半导体的基于Cortex-M3的32位处理器STM32F103ZET6作为主控制芯片，工作频率达到72MHz，工作电压2.0V到3.6V。
4.根据权利要求1所述的一种电缆位移变形量测量系统，其特征在于，所述AD转换模块采用具有8路通道且支持串行和并行读取方式的AD7606芯片。
5.根据权利要求1所述的一种电缆位移变形量测量系统，其特征在于，所述显示模块采用点阵式LCD。
6.根据权利要求1所述的一种电缆位移变形量测量系统，其特征在于，所述通信模块采用RS485现场总线形式进行通信。
7.根据权利要求1所述的一种电缆位移变形量测量系统，其特征在于，所述电缆位移变形量测量系统通过测量滑片C与滑动变阻器的第一端A端之间的电压来判断刚性杆是否发生移动，从而来判断电缆是否弯曲，以及电缆相对原来状态弯曲的具体长度。
8.根据权利要求7所述的一种电缆位移变形量测量系统，其特征在于，电缆位移变形量测量具体包括如下步骤：
步骤(1)：记下滑片C的初始位置及控制系统检测到A、C两端的电压U0，此时记刚性杆移动的距离D＝0mm；
步骤(2)：当刚电缆向右弯曲，带动刚性杆向右移动了一段距离，则根据以下计算公式计算具体移动了多少距离：
D＝(UAC－U0)*1000/5＝200*(UAC－U0)mm，
若D>0，则相对起始位置向右移动了D mm；若D<0，则相对起始位置向左移动了D mm。
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