CN110749379A - 一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法及装置，本发明基于MLX90640红外测温传感器，用于低压出线柜电缆接头非接触式测温，通过比对32*24个测温点，寻找最高温度差的方法进行温度告警。由于为非接触式测温，不需要停电即可安装，适合已投运设备的升级改造，也可以预装到开关柜，相对接触式测温，本发明技术方案适用性强，安装方便；另外采用相对环境温度的温差进行判断，对被测物体的温度准确性要求不高，省去了因为物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响进行现场调校的复杂过程，现场安装调试简便；对传感器读操作上进行了优化，768个点都更新后再进行补偿校正，确保所有温度点都能被读出，没有遗漏。
Description
技术领域
本发明涉及电缆故障检测技术领域，特别是涉及一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法及装置。
背景技术
在配电网设备中，多种因素会导致电力电缆故障，引发电力事故。其中电缆接头导体接触不良，引起电缆头发热爆炸等事故，占电力电缆故障原因的80％以上。电缆接头发生故障是一个渐变的过程，起初电缆接头温度会超过正常负荷情况下的温度，并持续一段时间，当热量累积到一定程度时，发生爆炸。因此通过检测电缆接头温度，可以实现在线检测电缆运行状态，在事故发生前及时采取措施，减少经济损失。
目前，检测电缆接头温度主要有两种，一种是巡检人员用手持红外测温仪定期巡视，另一种是在电缆接头安装接触式测温传感器，通过采集器定期上报温度。对于第一种方法，巡检人员通过手持测温仪上显示的温度，凭经验判断电缆接头是否良好，存在的问题是设备数量非常庞大，有些安装位置人员无法接近，靠人力巡检费时费力，且容易疏漏，且因手持红外测温仪价格昂贵，配置数量有限；对于第二种方法，根据接触式测温传感器上传的温度，通过跟设定的温度告警值比较，判断电缆接头是否良好，优点是可实时监测电缆接头温度，测量精度高(误差小于0.5度)，对于新装开关柜可以预置，但是对于已经投运的设备，由于安装这种接触式测温传感器需要停电才能进行，实际应用中存在非常大的局限性，在已投运设备升级改造项目中难以推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法及装置，旨在解决现有技术中电缆接头温度测量存在费时费力且成本高的问题，实现非接触式测温，提高适用性，方便安装。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法，所述方法包括以下步骤：
S1、利用非接触式红外测温传感器测量低压出线柜，将传感器的测量矩阵覆盖整个低压出线柜；
S2、统计测量矩阵中所有点的温度值，遍历所有温度点，寻找温度最大值和最小值，记录最大值点坐标；
S3、统计和最小值点温差在设定阈值内的温度点个数，如果温度点个数大于设定阈值，则将所述最小值作为环境温度；
S4、计算最大值与环境温度的温差值，若温差值大于设定值，则根据最大值点坐标定位出现故障的电缆接头。
优选地，所述非接触式红外测温传感器为MLX90640红外测温传感器，具有32*24的矩阵排列。
优选地，所述非接触式红外测温传感器中所有测温点的刷新周期为按行间隔或单像素间隔的方式。
优选地，所述非接触式红外测温传感器的测量范围覆盖12个电缆接头。
本发明还提供了一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测装置，所述装置包括：
出线柜测温模块，利用非接触式红外测温传感器测量低压出线柜，将传感器的测量矩阵覆盖整个低压出线柜；
温度值统计模块，用于统计测量矩阵中所有点的温度值，遍历所有温度点，寻找温度最大值和最小值，记录最大值点坐标；
环境温度获取模块，用于统计和最小值点温差在设定阈值内的温度点个数，如果温度点个数大于设定阈值，则将所述最小值作为环境温度；
故障接头定位模块，用于计算最大值与环境温度的温差值，若温差值大于设定值，则根据最大值点坐标定位出现故障的电缆接头。
优选地，所述非接触式红外测温传感器为MLX90640红外测温传感器，具有32*24的矩阵排列。
优选地，所述非接触式红外测温传感器中所有测温点的刷新周期为按行间隔或单像素间隔的方式。
优选地，所述非接触式红外测温传感器的测量范围覆盖12个电缆接头。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本发明基于MLX90640红外测温传感器，用于低压出线柜电缆接头非接触式测温，通过比对32*24个测温点，寻找最高温度差的方法进行温度告警。由于为非接触式测温，不需要停电即可安装，适合已投运设备的升级改造，也可以预装到开关柜，相对接触式测温，本发明技术方案适用性强，安装方便；另外采用相对环境温度的温差进行判断，对被测物体的温度准确性要求不高，省去了因为物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响进行现场调校的复杂过程，现场安装调试简便；另外本发明对传感器读操作上进行了优化，768个点都更新后再进行补偿校正，确保所有温度点都能被读出，没有遗漏。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法流程图；
图2为本发明实施例中所提供的电缆接头的测温算法逻辑示意图；
图3为本发明实施例中所提供的一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测装置结构框图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法及装置进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例公开了一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法，所述方法包括以下步骤：
S1、利用非接触式红外测温传感器测量低压出线柜，将传感器的测量矩阵覆盖整个低压出线柜；
S2、统计测量矩阵中所有点的温度值，遍历所有温度点，寻找温度最大值和最小值，记录最大值点坐标；
S3、统计和最小值点温差在设定阈值内的温度点个数，如果温度点个数大于设定阈值，则将所述最小值作为环境温度；
S4、计算最大值与环境温度的温差值，若温差值大于设定值，则根据最大值点坐标定位出现故障的电缆接头。
本发明实施例基于MLX90640红外测温传感器，用于低压出线柜电缆接头非接触式测温，通过比对32*24个测温点，寻找最高温度差的方法进行温度告警。
所述MLX90640红外测温传感器的测量单元为32*24的矩阵排列，共768个测温点，镜头视角110度，在距离被测物体30cm时有效测量平面的长度大约为1m，宽度大约为0.75m，传感器保证有效测量平面上相同温度各点测出的温度值都是相当的，不受各点到镜头距离不同的影响。
低压出线柜宽度通常为1m左右，柜门到接线母排的距离大于30cm，使用一只MLX90640即可覆盖低压柜，检测一面低压柜中多达12个电缆接头的温度，虽然单只传感器价格较高，但相对于采用12只接触式传感器，总成本降低。
768个测温点中大部分的测温点是环境温度，且温度值比较低，因此通过统计低温度值个数，即可得到环境温度，同时判断统计值个数是否达标，可以间接判断传感器的状态，并可以剔除个别低温点。空载线路的电缆接头和环境温度相差不大，电缆头接触良好的线路在额定电流情况下温度比环境温度高，同时电缆接头和本条电缆温度比较均匀，整条电缆的温差不大，电缆接头接触不好的线路在电缆接头处电阻较大，当电流通过时发热明显，电缆接头的温度比环境温度高许多，且电缆接头和本条电缆的局部温差较大。因此遍历所有测温点，寻找最高温度差，当温度差大于设定值时判断为电缆接头故障，产生告警，并根据最高温度点的像素坐标定位电缆接头出现故障问题的线路。
MLX90640传感器的768个测温点不是同时刷新，每个刷新周期按行间隔或单像素间隔的方式只更新一半，本发明实施例对传感器读数据操作进行优化，当读取完刚刷新的384个点后再等待一个刷新周期，当768个点都刷新完成后再进行补偿校正，作为电缆接头检测算法的输入数据。将刷新周期设置为0.5s，任务的循环周期为0.1s。
如图2所示，对于低压出线柜中电缆接头的测温流程如下：
读取MLX90640刷新标志，检测是否已经刷新，如已刷新则记录当前刷新页码，再次读取MLX90640刷新标志，并检测是否已经刷新，如已刷新，待768个点全部刷新后进行数据补偿校正，否则延时0.1s，并再次读取MLX90640刷新标志；遍历768个点，找出最大值和最小值，并记录最大值的坐标点，统计最小值个数，温度差在3度内的都统计在内，如果最小值个数小于5，则最低温度值可能是个别点，剔除最小值点，重新找最小值，如果最小值个数大于50，则求得平均值作为环境温度，否则重新统计最小值个数，温度差5度的都统计在内，当最小值个数大于50，将平均值作为环境温度，否则报告传感器异常，传感器断电并重新配置；在求得环境温度后，判断温度最大值和环境温度的差是否大于设定值，如果是则进行告警，并根据最大值点的坐标定位是哪一个电缆接头出现故障并清除已刷新标志，否则直接清除已刷新标志。
本发明实施例基于MLX90640红外测温传感器，用于低压出线柜电缆接头非接触式测温，通过比对32*24个测温点，寻找最高温度差的方法进行温度告警。由于为非接触式测温，不需要停电即可安装，适合已投运设备的升级改造，也可以预装到开关柜，相对接触式测温，本发明技术方案适用性强，安装方便；另外采用相对环境温度的温差进行判断，对被测物体的温度准确性要求不高，省去了因为物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响进行现场调校的复杂过程，现场安装调试简便；另外本发明对传感器读操作上进行了优化，768个点都更新后再进行补偿校正，确保所有温度点都能被读出，没有遗漏。
如图3所示，本发明实施例还公开了一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测装置，所述装置包括：
出线柜测温模块，利用非接触式红外测温传感器测量低压出线柜，将传感器的测量矩阵覆盖整个低压出线柜；
温度值统计模块，用于统计测量矩阵中所有点的温度值，遍历所有温度点，寻找温度最大值和最小值，记录最大值点坐标；
环境温度获取模块，用于统计和最小值点温差在设定阈值内的温度点个数，如果温度点个数大于设定阈值，则将所述最小值作为环境温度；
故障接头定位模块，用于计算最大值与环境温度的温差值，若温差值大于设定值，则根据最大值点坐标定位出现故障的电缆接头。
所述MLX90640红外测温传感器的测量单元为32*24的矩阵排列，共768个测温点，镜头视角110度，在距离被测物体30cm时有效测量平面的长度大约为1m，宽度大约为0.75m，传感器保证有效测量平面上相同温度各点测出的温度值都是相当的，不受各点到镜头距离不同的影响。
低压出线柜宽度通常为1m左右，柜门到接线母排的距离大于30cm，使用一只MLX90640即可覆盖低压柜，检测一面低压柜中多达12个电缆接头的温度，虽然单只传感器价格较高，但相对于采用12只接触式传感器，总成本降低。
768个测温点中大部分的测温点是环境温度，且温度值比较低，因此通过统计低温度值个数，即可得到环境温度，同时判断统计值个数是否达标，可以间接判断传感器的状态，并可以剔除个别低温点。空载线路的电缆接头和环境温度相差不大，电缆头接触良好的线路在额定电流情况下温度比环境温度高，同时电缆接头和本条电缆温度比较均匀，整条电缆的温差不大，电缆接头接触不好的线路在电缆接头处电阻较大，当电流通过时发热明显，电缆接头的温度比环境温度高许多，且电缆接头和本条电缆的局部温差较大。因此遍历所有测温点，寻找最高温度差，当温度差大于设定值时判断为电缆接头故障，产生告警，并根据最高温度点的像素坐标定位电缆接头出现故障问题的线路。
MLX90640传感器的768个测温点不是同时刷新，每个刷新周期按行间隔或单像素间隔的方式只更新一半，本发明实施例对传感器读数据操作进行优化，当读取完刚刷新的384个点后再等待一个刷新周期，当768个点都刷新完成后再进行补偿校正，作为电缆接头检测算法的输入数据。将刷新周期设置为0.5s，任务的循环周期为0.1s。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、利用非接触式红外测温传感器测量低压出线柜，将传感器的测量矩阵覆盖整个低压出线柜；
S2、统计测量矩阵中所有点的温度值，遍历所有温度点，寻找温度最大值和最小值，记录最大值点坐标；
S3、统计和最小值点温差在设定阈值内的温度点个数，如果温度点个数大于设定阈值，则将所述最小值作为环境温度；
S4、计算最大值与环境温度的温差值，若温差值大于设定值，则根据最大值点坐标定位出现故障的电缆接头。
2.根据权利要求1所述的一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法，其特征在于，所述非接触式红外测温传感器为MLX90640红外测温传感器，具有32*24的矩阵排列。
3.根据权利要求1所述的一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法，其特征在于，所述非接触式红外测温传感器中所有测温点的刷新周期为按行间隔或单像素间隔的方式。
4.根据权利要求1所述的一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法，其特征在于，所述非接触式红外测温传感器的测量范围覆盖12个电缆接头。
5.一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：
出线柜测温模块，利用非接触式红外测温传感器测量低压出线柜，将传感器的测量矩阵覆盖整个低压出线柜；
温度值统计模块，用于统计测量矩阵中所有点的温度值，遍历所有温度点，寻找温度最大值和最小值，记录最大值点坐标；
环境温度获取模块，用于统计和最小值点温差在设定阈值内的温度点个数，如果温度点个数大于设定阈值，则将所述最小值作为环境温度；
故障接头定位模块，用于计算最大值与环境温度的温差值，若温差值大于设定值，则根据最大值点坐标定位出现故障的电缆接头。
6.根据权利要求5所述的一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测装置，其特征在于，所述非接触式红外测温传感器为MLX90640红外测温传感器，具有32*24的矩阵排列。
7.根据权利要求5所述的一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测装置，其特征在于，所述非接触式红外测温传感器中所有测温点的刷新周期为按行间隔或单像素间隔的方式。
8.根据权利要求5所述的一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测装置，其特征在于，所述非接触式红外测温传感器的测量范围覆盖12个电缆接头。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200204 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |