CN113406389B - 盘装线缆导体质量测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盘装线缆导体质量测量装置，包括用于盘装线缆长度测量的长度测量模块、用于测量导体电阻的电阻测量模块、中间段导体长度测量装置和中央处理器，该装置采用手提式结构方便在现场移动和测试，所述电阻测量模块包括测量电路和与测量电路两端电连接的两个活动的接线端子，所述接线端子用于与待测量导体段的两端电连接，所述中间段导体长度测量装置用于测量两个接线端子间的距离，所述测量电路包括恒流源电阻测量电路和双臂电桥电阻测量电路；该装置还包括用于测量线缆导体温度的温度传感器。本发明能够当电力线缆物资到货后在仓库现场进行快速、全面的预筛查和盘装电力线缆中间段导体质量有效检测。

Description

盘装线缆导体质量测量装置
技术领域
本发明涉及一种线缆质量检测装置，尤其涉及一种盘装线缆导体质量测量装置。
背景技术
电力线缆是关乎经济社会发展的最为重要的电网物资之一。质量事件表明，线缆中 间段“劣质铜”、“缺芯数”、“少截面”等质量问题仍时有发生，盘装电力线缆中间段导 体质量问题不容忽视。
当前，线缆导体质量检测主要采用到货抽样检测模式，即：盘装电力线缆到货后，截取端部3米左右送至实验室开展导体直流电阻检测。实验室抽样检测仅能检验线缆端部导体质量，无法检验盘装线缆中间段导体质量。如果通过截取中间段导体进行实验室送样检测来判断中间段导体的质量，那么截取后的盘装线缆只能作废，并且实验室抽样检测涉及抽样、送样、制样、检测等过程，严重影响电力线缆物资供应的及时性。因此，从时效性和成本上来看，目前物资仓库现场亟需新的检测方法和设备来实现全批次盘装线缆中间段导体质量的现场快速排查。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种盘装线缆导体质量测量装置，能够当电力线缆物资到货后在仓库现场进行快速、全面的预筛查和盘装电力线缆中间段导体质量有效检测。
技术方案：本发明所采用的技术方案是一种盘装线缆导体质量测量装置，包括用于盘装线缆长度测量的长度测量模块、用于测量导体电阻的电阻测量模块、中间段导体长度测量装置和中央处理器，该装置采用手提式结构，手提式结构可以用底部滚轮替代。所述电阻测量模块包括测量电路和与测量电路两端电连接的两个活动的接线端子，所述接线端子用于与待测量导体段的两端电连接，所述中间段导体长度测量装置用于测量两个接线端子间的距离，所述测量电路包括恒流源电阻测量电路和双臂电桥电阻测量电路；该装置还包括用于测量测试时温度的温度传感器；所述中央处理器执行以下步骤：
(1)中央处理器控制所述长度测量模块向盘装线缆一端注入高频低压脉冲，根据脉冲反射时间和脉冲传播速度，计算得到线缆长度；中央处理器控制所述电阻测量模块通过恒流源电阻测量电路测量得到盘装线缆的直流电阻；
(2)根据盘装线缆的线缆长度、测试时温度和测试电阻计算盘装线缆在标准温度下每公里的导体电阻，并与检测标准比对，如果低于标准要求值，则判断盘装线缆的导体质量合格；如果高于标准要求值，则进行下一步；
(3)中央处理器控制所述电阻测量模块通过双臂电桥电阻测量电路测量线缆端部的电阻，通过所述中间段导体长度测量装置测量所取线缆端部的长度；
(4)根据线缆端部的线缆长度、测试时温度和测试电阻计算线缆端部在标准温度下每公里的导体电阻，并与检测标准比对，如果高于标准要求值，则判断线缆端部不合格，结束测试；如果低于标准要求值，则判断线缆端部的导体质量合格，并进行下一步；
(5)中央处理器控制所述电阻测量模块通过双臂电桥电阻测量电路测量线缆中间段的电阻，通过所述中间段导体长度测量装置测量所取线缆中间段的长度；
(6)根据线缆中间段的线缆长度、测试时温度和测试电阻计算线缆中间段在标准温度下每公里的导体电阻，并与检测标准比对，判断线缆端部以及线缆中间段的导体质量是否合格。
步骤(2)和步骤(4)中所述的根据线缆长度、测试时温度和测试电阻计算标准温度下每公里的导体电阻，其计算式为：
Figure RE-GDA0003144823790000021
式中R20表示标准温度20℃时每公里导体电阻，Rx表示t℃时L长度线缆的导体电阻测试结果，α20表示线缆导体材料标准温度20℃时的电阻温度系数，t表示测量时的温度， L表示线缆长度。
所述中间段导体长度测量装置采用相位式激光测距仪，在其中一个接线端子处连接有可旋转平板。
所述中间段导体长度测量装置还可以采用普通卷尺，所述卷尺设于某个接线端子上，另一个接线端子上设有挂钩，可挂住卷尺的起始端。
该装置还包括无线通讯模块与远程数据处理平台，中央处理器通过无线通讯模块将检测结果发送至远程数据处理平台，数据处理平台依据检测标准对检测结果进行存储。
所述中央处理器还对计算得到的检测结果进行数据结构化处理，得到符合所述远程数据处理平台要求的检测数据。其中，所述数据结构化处理是将检测数据按照以下格式输出：线缆唯一识别号、规格型号、20℃导体直流电阻。
所述高频低压脉冲包括多个测量档位，测量档位根据线缆长度自动调节。
所述脉冲传播速度是通过在全批次盘装线缆中选择同型号线缆取短样进行标定获得，标定脉冲为窄脉冲，标定线缆长度不小于1.5m。
有益效果：相比于现有技术，本发明具有以下优点：本发明为全批次盘装线缆中间段导体质量检测提供了技术手段，适用于电网全批次线缆物资到货后的快速、全面预筛查，可实现盘装线缆中间段导体质量有效检验，与实验室线缆抽样检测互为补充，可实现电力线缆物资导体质量全面管控。本发明的盘装电力线缆中间段导体质量检测装置具有如下特点：试验操作快捷，盘整线缆检测无需剥电缆外皮和制样，单盘线缆检测时间低于5分钟；检测智能，盘装线缆长度及电阻测试档位可自动调节，导体直流电阻检测结果可自动转化为标准温度下的阻值，并可通过数据处理平台智能研判。该装置实现了盘装线缆导体质量难以现场检测的难题，尤其为盘装线缆中间段导体质量快速排查提供了有效方法。
附图说明
图1为本发明所述的盘装线缆导体质量测量装置的检测流程示意图；
图2为本发明所述的盘装线缆导体质量测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
图2所示，为本发明所述的盘装线缆导体质量测量装置的结构示意图。该装置采用手提式结构方便在现场移动和测试，手提式结构还可以用底部滚轮替代，更为方便移动。盘装线缆导体质量测量装置包括长度测量模块、电阻测量模块、中间段导体长度测量装置、中央处理器等模块。
长度测量模块包括脉冲发射、型号接受、信号滤波、信号整形、比较电路和数控电位器单元。脉冲发射单元向线缆一端中注入不同脉冲宽度、不同幅值的脉冲信号，脉冲信号沿线缆传播到另外一端后，由于阻抗不匹配脉冲信号发生反射，反射脉冲信号通过型号接受单元进行接收，并通过信号滤波、波形整形处理，脉冲信号再通过比较电路进行脉冲传播时间的精确测量，比较电路阈值电压通过数字电位器调整。
中间段导体长度测量装置可以采用相位式激光测距仪，在其中一个接线端子处固定相位式激光测距仪，另一个端子处连接有可旋转平板，目的是反射激光信号，完成长度测量。使用时，通常设置一个长度，例如2米，先将一个接线端子与取样线缆的一端连接，然后拉直取样线缆，在线缆上移动另一个接线端子直到测距仪上的数值达到设定长度，然后将另一个接线端子连接到该点。
中间段导体长度测量装置也可以采用卷尺，卷尺设于某个接线端子上，接线端子固定在线缆某次，另一个接线端子上设有挂钩，可挂住卷尺的起始端，当线缆取样部位完全拉直时，在其上移动另一个接线端子，利用卷尺达到设定长度时固定。
电阻测量模块包括恒流源测量系统和双臂电桥测量系统，分别对应盘装线缆电阻检测测量和线缆端部、中间段电阻测量，可根据测量要求选择电阻测量模式。恒流源测量系统电阻测量范围为：0～5Ω，根据测量电阻大小分为三个档位，档位可自动调节；双臂电桥测量系统电阻测量范围为10μΩ～1Ω。
中央处理器对长度测量数据和电阻测量数据进行计算得到检测结果，长度计算公式为：
Figure RE-GDA0003144823790000041
其中，v为标定波速，t为脉冲传播时间，并通过数据结构化处理得到符合数据处理平台要求的检测数据。
计算的导体直流电阻通过公式为：
Figure RE-GDA0003144823790000042
将所测电阻值转换为标准温度(20℃)下的阻值。计算结果经过结构化处理得到符合数据处理平台要求的结构化数据，结构化数据包括：线缆唯一识别号、规格型号、20℃导体直流电阻等。
该装置还设计了无线通讯模块，用于和远程数据处理平台连接，实现结构化检测数据在检测装备和平台间数安全传输。
全批次盘装线缆中间段导体电阻快速测量装置具有测量精度高、检测智能等特点，适用于仓库全批次线缆物资到货后的快速质量预筛查。
如图1所示，为本发明所述的盘装线缆导体质量测量装置的检测流程示意图。具体实施方案为：
S1：盘装线缆导体直流电阻测量，长度测量：向盘装线缆一端注入高频低压脉冲，获得脉冲反射时间，给定全批次盘装线缆标定脉冲传播速度，通过计算得到线缆长度。
根据线缆型号和长度，5ns、100ns、500ns、2μs、5μs五档脉冲宽度自动调节高频低压脉冲进行测试，线缆长度越长，脉冲宽度越大。
脉冲传播速度可通过截取同批同型号线缆进行标定，标定高频脉冲宽度为 5ns～100ns，标定线缆长度为1.5～100m，标定线缆长度越长，波速标定结果误差越小。
电阻测量：盘装电力线缆电阻测量基于伏阻法，即将盘装电力线缆串联到已知高精度测量电阻的恒流源电路中，测得盘装线缆和已知电阻两端的压降，通过电压电阻比对即可得到盘装线缆电阻。电力线缆中间段短样导体电阻测量通过高精度双臂电桥测得，测量误差不超过土0.5％。
计算得到环境温度下导体直流电阻后，通过以下公式转换为标准温度(20℃)下阻值：
Figure RE-GDA0003144823790000043
式中：R20为20℃每公里导体电阻，Rx为t℃时L长度线缆的导体电阻测试结果，α20为导体材料20℃时的电阻温度系数，t为测量是的导体温度，通过仪器温度测量模块获取，L为盘装线缆长度，长度测试获得。
S2：检测数据结构化处理：根据数据处理平台数据格式要求，对检测数据进行结构化处理，使其能被数据处理平台自动识别，结构化数据包括：线缆唯一识别号、规格型号、20℃导体直流电阻等。
结构化检测数据通过无线通讯传输至数据处理平台。
S3：检测数据智能研判：结构化数据被传输到数据处理平台后，平台自动识别检测数据，与标准要求值进行比较，并依据检测标准对数据进行智能研判，生成“合格”或“不合格”的盘装电力线缆检测结论，检测结论通过无线通讯模块反馈到测量装置。
数据处理平台包括线缆检测标准数据库，检测标准可进行更新。
S4：线缆端部及中间段导体电阻复测：若线缆整段导体直流电阻检测不合格，则在线缆端部取样，通过双臂电桥法测得线缆中间段导体电阻；若端部检测结果也为合格，则盘装线缆中间段取短样复测。测端部或者中间段导体质量的时候无需剥电缆外皮和制样，取一段长度的样品即可。
线缆中间段取样原则为：取样位置距离线缆端部不应小于50m，取样长度为1.5～3m。
S5：线缆中间段检测数据智能研判：线缆端部及中间段导体电阻测量数据经过结构化处理，传输到数据处理平台，平台智能研判，并得出测量结果。

Claims (10)

1.一种盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于，包括用于盘装线缆长度测量的长度测量模块、用于测量导体电阻的电阻测量模块、中间段导体长度测量装置和中央处理器，该装置采用手提式结构，所述电阻测量模块包括测量电路和与测量电路两端电连接的两个活动的接线端子，所述接线端子用于与待测量导体段的两端电连接，所述中间段导体长度测量装置用于测量两个接线端子间的距离，所述测量电路包括恒流源电阻测量电路和双臂电桥电阻测量电路；该装置还包括用于测量测试时温度的温度传感器；所述中央处理器执行以下步骤：
(1)中央处理器控制所述长度测量模块向盘装线缆一端注入高频低压脉冲，根据脉冲反射时间和脉冲传播速度，计算得到线缆长度；中央处理器控制所述电阻测量模块通过恒流源电阻测量电路测量得到盘装线缆的直流电阻；
(2)根据盘装线缆的线缆长度、测试时温度和测试电阻计算盘装线缆在标准温度下每公里的导体电阻，并与检测标准比对，如果低于标准要求值，则判断盘装线缆的导体质量合格；如果高于标准要求值，则进行下一步；
(3)中央处理器控制所述电阻测量模块通过双臂电桥电阻测量电路测量线缆端部的电阻，通过所述中间段导体长度测量装置测量所取线缆端部的长度；
(4)根据线缆端部的线缆长度、测试时温度和测试电阻计算线缆端部在标准温度下每公里的导体电阻，并与检测标准比对，如果高于标准要求值，则判断线缆端部不合格，结束测试；如果低于标准要求值，则判断线缆端部的导体质量合格，并进行下一步；
(5)中央处理器控制所述电阻测量模块通过双臂电桥电阻测量电路测量线缆中间段的电阻，通过所述中间段导体长度测量装置测量所取线缆中间段的长度；
(6)根据线缆中间段的线缆长度、测试时温度和测试电阻计算线缆中间段在标准温度下每公里的导体电阻，并与检测标准比对，判断线缆端部以及线缆中间段的导体质量是否合格。
2.根据权利要求1所述的盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于：步骤(2)、步骤(4)和步骤(6)中所述的计算标准温度下每公里的导体电阻，其计算式为：
Figure FDA0003626922230000011
式中R20表示标准温度20℃时每公里导体电阻，Rx表示t℃时L长度线缆的导体电阻测试结果，α20表示线缆导体材料标准温度20℃时的电阻温度系数，t表示测量时的温度，L表示线缆长度。
3.根据权利要求1所述的盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于：所述中间段导体长度测量装置采用相位式激光测距仪，相位式激光测距仪设置在其中一个接线端子处，在另一个接线端子处连接有可旋转平板。
4.根据权利要求1所述的盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于：所述中间段导体长度测量装置采用卷尺，所述卷尺设于某个接线端子上，另一个接线端子上设有挂钩，可挂住卷尺的起始端。
5.根据权利要求1所述的盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于：该装置还包括无线通讯模块与远程数据处理平台，中央处理器通过无线通讯模块将检测结果发送至远程数据处理平台，远程数据处理平台依据检测标准对检测结果进行存储。
6.根据权利要求5所述的盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于：所述中央处理器还对计算得到的检测结果进行数据结构化处理，得到符合所述远程数据处理平台要求的检测数据。
7.根据权利要求6所述的盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于：所述数据结构化处理是将检测数据按照以下格式输出：线缆唯一识别号、规格型号、20℃导体直流电阻。
8.根据权利要求1所述的盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于：所述高频低压脉冲包括多个测量档位，测量档位根据线缆长度自动调节。
9.根据权利要求1所述的盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于：所述脉冲传播速度是通过在全批次盘装线缆中选择同型号线缆取短样进行标定获得，标定脉冲为窄脉冲，标定线缆长度不小于1.5m。
10.根据权利要求1所述的盘装线缆导体质量测量装置，其特征在于：在装置底部设置滚轮替代所述手提式结构。
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