CN113686461A - 一种t型电缆接头自取电温度传感器、电缆接头故障检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种T型电缆接头自取电温度传感器、电缆接头故障检测系统及方法，该T型电缆接头自取电温度传感器包括传感器本体和安装于传感器本体内部的电流互感取电组件，传感器本体包括外壳组件和置于外壳组件内部的PCB组件，热端测温探头，冷端测温探头和导热柱；通过热端测温探头探测自取电温度传感器热端温度，通过冷端测温探头探测传感器冷端温度，根据热端温度和冷端温度采用非介入算法计算T型电缆接头内部金属导体温度，诊断电缆接头故障。采用电流互感取电组件以设备一次电流感应取电为传感器本体供能，可以在没有外接电源或电池的情况下长期运行，大大延长了传感器的在线使用寿命，无需额外设置其他的外部供电装置，免维护。
Description
技术领域
本发明涉及传感技术以及电缆接头在线监测技术领域，特别是指一种T型电缆接头自取电温度传感器、电缆接头故障检测系统及方法。
背景技术
环网柜具有结构紧凑、电气寿命长、开断力强等优点，近十年来城网、农网改造中，为使配电网节约成本、安全可靠，在配电系统中大量使用环网柜。高压电缆T型接头作为环网柜电气连接中不可或缺的重要部件，也得到了越来越广泛的应用。这类高压电缆T型接头分布在各城市住宅小区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中，受加工工艺、施工质量、运行工况以及运行环境的影响，高压电缆T型接头故障率较高，而电缆头的正常工作与否直接关系配电网络的正常运营。电缆附件质量问题，主要有绝缘问题，接触不良问题等，但是其现象都是电缆附件安装部位内部逐渐开始发热，绝缘逐步破坏。如果能及时监控电缆附件内部的温度变化情况，将有助于及时发现电缆附件的故障隐患，提高电网安全运行水平。
但是电缆附件内部空间很小，而且对金属的外型要求极高，不能产生额外的尖端放电或者是电场的畸变而破坏内部绝缘。电缆附件全部采用硅橡胶材料作为绝缘材料，厚度达到1-2cm，而硅橡胶是一种很好的隔热材料，因此内部产生的热量无法传导到外部，热成像仪或者温度传感器观测到的外部温度和实际内部温度差距很大。针对以上情况，在高压电缆T型接头领域，目前己有的红外测温、光纤测温、有源无线测温等解决方案，均存在缺陷：红外测温不能在线测量，需要巡检，只能测量接头绝缘层外的温度，非直接接触式测温，另外正常运行的环网柜，是不允许打开柜门的，甚至连绝缘层外的温度都无法测量；光纤测温布线困难，施工复杂，长时间工作后由于光纤绝缘老化，导致沿光纤产生爬电风险，有源无线测温方案需要在高压电缆T型接头外使用电池或者采用CT取电，只能测量接头绝缘层外的温度。也有采用电缆绝缘塞内置电场取电传感器的设计方式，在绝缘塞内部嵌入无源无线传感器等电子器件进行测温，但是这样的设计，改变了绝缘塞内部的电场结构，容易引起内部的局部放电等故障。其他的方式还有，在T型电缆接头附件中，嵌入SAW或RFID等无源感应，进行测温，但因为T型电缆接头的结构紧凑和固化的生产工艺模式，各种传感器很难嵌入电缆接头内部，工程实现非常困难。
因此，传统的技术手段无法精确地监测到电缆附件内部的温度变化情况，从而无法及时发现电缆附件的故障隐患，电网运行安全稳定性较低。
发明内容
本发明提出一种T型电缆接头自取电温度传感器，采用非介入模型算法和测温方法，形成在线温度监测系统，解决了现有技术中T型电缆接头难于在线监测内部导体温度的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种T型电缆接头自取电温度传感器，包括传感器本体和安装于传感器本体内部的电流互感取电组件；
所述传感器本体包括外壳组件和置于外壳组件内部的PCB组件，热端测温探头，冷端测温探头和导热柱；
所述导热柱安装在所述PCB组件上；
所述冷端测温探头置于所述导热柱的上端内部，所述冷端测温探头与所述导热柱均与所述外壳组件顶部紧密接触；所述冷端测温探头用于探测自取电温度传感器冷端温度；
所述热端测温探头固定在所述外壳组件的底部，所述热端测温探头通过所述外壳组件与T型电缆接头接触；所述热端测温探头用于探测自取电温度传感器热端温度；
所述热端测温探头与所述PCB板连接；
所述PCB组件用于根据热端测温探头测量数据和冷端测温探头测量数据计算T型电缆接头内部金属导体温度；
所述电流互感取电组件置于所述外壳组件内，且与所述PCB组件相连；所述电流互感取电组件用于基于流经T型电缆接头的电流进行感应取电。
作为本发明的一种优选实施方式，所述外壳组件包括底壳、铜导热套、弹簧和置于底壳外围的外壳；
所述PCB组件置于所述底壳上；
所述底壳开设通孔，所述弹簧套在所述铜导热套的外围，所述弹簧的一端接触所述PCB组件，另一端接触所述铜导热套下端的边缘凸台；所述弹簧和铜导热套的一端穿过所述通孔，使铜导热套与T型电缆接头接触；
所述铜导热套的另一端贯穿所述PCB组件与所述导热柱接触；所述热端测温探头固定在所述铜导热套内部；
所述铜导热套通过橡胶圈固定在所述PCB组件上。
作为本发明的一种优选实施方式，所述底壳的底部设底座硅胶垫。
作为本发明的一种优选实施方式，所述外壳组件的顶部为散热片。
作为本发明的一种优选实施方式，所述传感器本体还包括充电电池；所述充电电池安装在所述PCB组件上。
作为本发明的一种优选实施方式，所述电流互感取电组件包括线圈支架和缠绕在所述线圈支架上的线圈。
作为本发明的一种优选实施方式，所述PCB组件包括计算和控制模块，电源管理模块，数据存储模块和无线通讯模块；
所述电源管理模块与所述电流互感取电组件，计算和控制模块，数据存储模块和无线通讯模块相连；
所述计算和控制模块与所述数据存储模块，无线通讯模块，热端测温探头，和冷端测温探头连接；
所述计算和控制模块与所述数据存储模块和无线通讯模块连接；
所述计算和控制模块用于同时对热端测温探头和冷端测温探头进行测温采样，以及基于采样数据根据设定的非介入测温算法推算T型电缆接头内部金属导体温度数据；
所述数据存储模块用于存储热端测温探头和冷端测温探头的原始测温数据、测温采样时标以及推算得到的T型电缆接头内部金属导体温度数据；
所述电源管理模块用于收集、转换并存储所述电流互感取电组件产生的电能，为计算和控制模块、数据存储模块和无线通讯模块供电；
所述无线通讯模块用于与外界进行通信。
作为本发明的一种优选实施方式，所述计算和控制模块推算T型电缆接头内部金属导体温度数据，包括：
t1＝k1(t2-t3)+t2
其中，t1为T型电缆接头内部金属导体温度，t2为热端测温探头探测的热端温度，t3为冷端测温探头探测的冷端温度，k1为模型参数。
作为本发明的一种优选实施方式，所述无线通信模块采用无线射频模块。
作为本发明的一种优选实施方式，还包括：坡莫合金扎带，自锁扣和自锁口固定硅橡胶壳体；
所述传感器本体通过所述坡莫合金扎带和自锁扣固定在T型电缆接头外表面。
作为本发明的一种优选实施方式，所述导热柱采用SiC陶瓷。
本发明还提供一种T型电缆接头的故障检测系统，包括在线监测系统和前述的自取电温度传感器；
所述自取电温度传感器安装在T型电缆接头外表面；
所述自取电温度传感器用于将推算的T型电缆接头内部金属导体温度数据发送至所述在线监测系统；
所述在线监测系统用于根据接收到的电缆接头内部金属导体温度数据以及设定的诊断阈值，对T型电缆接头的故障状态进行诊断。
作为本发明的一种优选实施方式，所述自取电温度传感器用于采用非介入算法推算T型电缆接头内部金属导体温度数据；
所述非介入算法为：
t1＝k1(t2-t3)+t2
其中，t1为电缆接头内部金属导体温度，t2为热端测温探头探测的热端温度，t3为冷端测温探头探测的冷端温度，k1为模型参数。
作为本发明的一种优选实施方式，所述在线监测系统包括模型管理单元，配置单元和诊断单元；
所述模型管理单元用于优化非介入算法模型参数；
所述配置单元用于对所有管辖内的自取电温度传感器进行模型参数的配置，以及向自取电温度传感器发送工作指令和配置信息；
所述诊断单元用于根据接收到的电缆接头内部金属导体温度数据以及设定的诊断阈值，对T型电缆接头的故障状态进行诊断，并提供相应的报警等级。
作为本发明的一种优选实施方式，所述模型管理单元具体用于，
在实验条件下测得T型电缆接头内部金属导体温度，对自取电温度传感器的热端温度和冷端温度进行采样，根据非介入算法，计算出非介入模型参数：
其中，t1为电缆接头内部金属导体温度，t2为热端测温探头探测的热端温度，t3为冷端测温探头探测的冷端温度，k1为模型参数；
进行多次实验，得到多组模型参数；
采用最小二乘法，对模型参数进行拟合，得到优化的模型参数：
k1＝mt2+n
其中，m和n为拟合系数。
作为本发明的一种优选实施方式，
实验过程中，对自取电温度传感器的热端温度和冷端温度进行同步采样，采样周期为1分钟/次。
本发明还提供一种T型电缆接头的故障检测方法，包括：
获取自取电温度传感器计算的T型电缆接头内部金属导体温度数据；所述自取电温度传感器为前述的自取电温度传感器；
基于T型电缆接头内部金属导体温度数据以及设定的诊断阈值，对T型电缆接头的故障状态进行诊断。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种T型电缆接头自取电温度传感器，安装在T型电缆接头外表面，实现对电缆接头内部金属导体温度进行监测，大大简化了监测工程施工过程，优化了监测系统和方法。
自取电温度传感器以设备一次电流感应自取能，可以在没有外接电源或电池的情况下长期运行，大大延长了传感器的在线使用寿命，无需额外设置其他的外部供电装置，免维护，非常适合电力设备行业的无人值守作业方式。
相比传统测温方式，自取电温度传感器作为一个独立的传感器个体，同时监测两个不同温度点温度数据，保证了温度采样过程的同步性；优化了原有工程方式中的因选测温点位置不同，而带来的偏差。
附图说明
图1为本发明的自取电温度传感器在T型电缆接头的安装实例外观示意图；
图2为本发明的自取电温度传感器整体前视剖面视图；
图3为本发明的自取电温度传感器本体外观示意图；
图4为本发明的自取电温度传感器的原理框图；
图5为本发明的自取电温度传感器本体结构爆炸视图；
图6为本发明的自取电温度传感器中取电组件构成示意图；
图7为本发明中非介入测温热路示意图；
图8为本发明的T型电缆接头的故障检测方法流程图；
图9为本发明实施例中T型电缆接头自取电温度传感器非介入测温验证实验非介入模型算法温度趋势图；
图10为本发明实施例中T型电缆接头自取电温度传感器非介入测温验证实验模型参数优化拟合温度趋势图。
具体实施方式
参见图1至图3，本发明的一个实施例提供一种T型电缆接头自取电温度传感器，安装于T型电缆接头外表面，以电缆一次电流感应自取能为传感器提供工作电源，传感器内设置有电流互感取电组件和充电电池。
具体结构参见图4和图5，包括：传感器本体1和安装于传感器本体1内部的电流互感取电组件2。
其中，传感器本体1包括PCB组件11，外壳组件，热端测温探头13，冷端测温探头14，导热柱15，充电电池16和散热片17。
外壳组件包括：外壳121，底壳122，底座硅胶垫123，橡胶圈124，弹簧125和铜导热套126。
底壳122开设通孔，外壳121置于底壳122的外围，散热片安装在外壳121的顶部，构成一个封闭的传感器组件。底壳122的底部设底座硅胶垫123。
PCB组件11置于底壳122上，导热柱15和充电电池16安装在PCB组件11上。
冷端测温探头14在导热柱15一端的内部，冷端测温探头14和导热柱15的一端都与散热片17紧密接触。
热端测温探头13固定在铜导热套126内部，热端测温探头13通过两根软导线与PCB板连接；
铜导热套126的一端贯穿PCB板与导热柱15接触，橡胶圈124固定在铜导热套126一端的凹槽上，通过橡胶圈124将铜导热套126固定在PCB上。
弹簧125套在铜导热套126外面，弹簧125一端接触PCB板，另一端接触铜导热套126的边缘凸台；弹簧125和铜导热套126穿过底壳122的通孔，使铜导热套126与被测T型电缆接头接触，具有一定的弹性压力和一定范围的可伸缩距离。
铜导热套126一端的内径与导热柱15一端的外径间隙性配合，即允许铜导热套126在轴向上有一定的自由位移，同时保持良好的导热性能；优选的，在铜导热套126一端的内径与导热柱15一端的外径之间涂有导热膏。
电流互感取电组件2的一部分穿过外壳121，并置于PCB组件11上。
参见图4，PCB组件包括计算和控制模块110，电源管理模块111，数据存储模块112和无线通讯模块113。其中，计算和控制模块110分别与电源管理模块111、数据存储模块112、无线通讯模块113、热端测温探头13和冷端测温探头14连接；电源管理模块111分别与电流互感取电组件2和充电电池17连接，并与计算和控制模块110、数据存储模块112和无线通讯模块113相连并供电。
无线通信模块113采用无线射频模块。
计算和控制模块110按照设定的时间间隔，同时对热端测温探头和冷端测温探头进行测温采样，对原始测温数据根据设定的非介入测温算法进行计算。
数据存储模块112用于存储原始测温数据、测温采样时标以及推算得到的T型电缆接头内部金属导体温度数据。
无线通讯模块113用于将当前推算的T型电缆接头内部金属导体温度数据上传至后台系统；以及，按照后台系统的指令，按照要求的时间周期和频次上传原始测温数据和测温采样时标数据。
电源管理模块111用于持续的收集、转换、存储电流互感取电组件产生的电能，并在传感器工作需要时，提供电能。在电流感应发电能够满足工作所需电能的情况下，传感器仅以电流互感取电组件供电。当一次设备电流过小，无法满足传感器工作所需电能时，传感器自动切换到备用充电电池供电，从而实现传感器在不同环境条件下的连续工作。
参见图6，电流互感取电组件2包括：线圈支架21和缠绕在线圈支架21上的线圈22。
参见图6，本发明实施例的自取电温度传感器还包括坡莫合金扎带23，自锁扣24和自锁口固定硅橡胶壳体25，采用扎带和自锁扣将传感器本体固定在T型电缆接头外表面。
作为一种优选的实施方式，采用SiC陶瓷做导热柱。
作为一种优选的实施方式，在传感器冷端配有散热片，可以使散热片底部的传感器尽可能的接近周围空气的温度；增大了两个测温探头之间的温差，减小了系统偏差。本发明实施例中，定义传感器热端为与被测电缆接头接触的部位，传感器冷端为被测电缆接头相远离的部位，即与散热片接触的部位。
作为一种优选的实施方式，热端和冷端温度采样保持相对同步，优选的采样周期为1分钟/次，冷端和热端测温探头采样时间点偏差不大于±30秒钟。
作为一种优选的实施方式，传感器冷端和热端测温探头采用相同型号的高精度测温元器件，以保证两端温差的计算精度。推荐的探头测温精度，误差不大于±1℃(15—120℃范围)。
本发明实施例中，计算和控制模块推算得到T型电缆接头内部金属导体温度数据原理如下：
传感器推算电缆接头内部金属导体温度数据为电缆接头内部金属导体的归一化温度(也称为归一化温度)。归一化温度是对于金属导体温度做等效描述，意思是，将该接头内的全部金属导体想象为一块均匀发热的球体，当热功率相同时，用球体的温度代表金属导体的温度。而实际上，金属导体的温度分布不均匀，与球体的温度存在偏差，但通过理论分析和实际经验，这个偏差在可预测范围，并通过偏差大小分布的概率作出判断阈值，可用于设备状态的诊断。本发明实施例中采用非介入式测温推算电缆接头内部金属导体温度具有诊断价值。
归一化温度，与总热功率相对应，受影响因素有：金属导体负荷电流热功率，接触电阻热功率，铁磁性结构件的涡流发热功率、高压介质损耗热功率，柜内加热器热功率，散热风机启动，散热结构和材料，热平衡时间参数等物理量的影响。其中故障性发热主要为接触电阻的恶化造成，当接触电阻发生较大的故障性突变时，会造成归一化温度超过正常的可控范围。通过对归一化温度进行阈值范围的设定和判断，即可做出设备故障状态的诊断。
基于传热学原理，建立电缆接头内金属导体温升和散热过程的温度场分布数学模型，并基于实验测试，对数学模型进行验证，对模型参数做出拟合。自取电温度传感器上固定有热端和冷端两个测温探头，热端探头接触电缆接头外表皮，冷端测温探头按在在传感器散热片底部，这样使两测点件温度差最大，并且传感器两测点间设置了高稳定热传导介质材料，提高热量传导的稳定性，提高测温的精度。通过传感器上两点的温度，根据非介入测温模型算法，即可推算出对应电缆接头内部金属导体的归一化温度。
非介入测温热路图如图7所示，非介入测温模型算法如下：
稳态下，从电缆接头内部金属导体到达电缆接头外表皮等温面的热流密度为：
q1＝λ1(t1-t2)
稳态下，从传感器热端到达冷端探头等温面的热流密度为：
q2＝λ2(t2-t3)
由能量守恒定律，在稳态下，有：
q1＝q2，λ1(t1-t2)＝λ2(t2-t3)
令：
解得：
t1＝k1(t2-t3)+t2
对于特定的电缆接头型与传感器匹配情况，k1为算法模型参数。
t1为电缆接头内部金属导体温度，t2为自取电温度传感器热端温度，t3为自取电温度传感器冷端温度，t0为电缆接头周围环境温度(虚拟示意，没有实际的测温传感器)。
各热物性系数设为：
λ1为电缆内部金属导体到电缆接头外表面之间的导热系数，λ2为传感器热端与冷端之间的导热系数。
对于上述各热物性系数，对于确定的电缆接头T型电缆接头型号和传感器匹配情况，可初略的认为是常系数，并作为该匹配情况的特征系数。各热物性系数可通过实验数据进行拟合得具体的数值。
对电缆接头内部金属导体温度的监测，目的是判断电力设备的运行状态，防止超温过热的情况出现，并作出及时的给出报警信息。所以关注点在于设备内部金属导体的最高温度，而对变化过程(动态过程)的温度，不做重点关注。
根据经验和实际电力状态，金属导体温度达到高温状态，存在两个可能的独立条件，一个是较大的负荷电流(正常状态)，一个是较大的接触电阻(故障状态)。
对于正常状态下的负荷电流，通常有一定的波动，但波动的频率不大(波动的周期较长，以小时为单位)，这时在非稳态下，电缆接头的温度随负荷的变化，呈现非稳态的波动，并具有累积和滞后的效应。则通过稳态非介入模型计算出的金属导体温度，可能会滞后于实际温度。因为电缆接头相对体积小，热容量相对较小，热平衡时间常数较小(约30分钟)，这个热平衡时间相对负荷电流波动的周期很小，电缆接头在大部分正常用电时间内达到热平衡状态。对于非正常用电流状态，例如，大电流冲击试验，或瞬时短路情况，不属于测温系统能够监测的范围，而不与考虑。
对于故障状态下的较大接触电阻，一般存在一个较长的故障发展周期(几天至几个月时间)，接触电阻是逐渐增大的，则对于电缆接头温度的变化是一个稳态的变化过程。
本发明的第二个实施例提供一种T型电缆接头的故障检测系统，包括自取电温度传感器及在线监测系统。
其中，自取电温度传感器安装在电缆接头外表面，自取电温度传感器内部部署非介入测温模型算法。
在线监测系统搭载于本地PC机、网络云平台或手机APP。
在线监测系统用于根据接收到的自取电温度传感器推算的电缆接头内部金属导体温度数据，以及设定的诊断阈值，进行设备故障状态的诊断，并提供相应的不同等级的报警功能。
在线监测系统包括模型管理单元，配置单元和诊断单元。
模型管理单元根据电缆接头的预设设备模型，收集自取电温度传感器原始数据、设备原始台账信息、后台系统中的设备负荷数据等，根据非介入模型参数拟合算法，计算出对应传感器的非介入算法模型参数，并结合实测数据，对模型参数进行多次验证和优化，得到最终的优化的模型参数。
配置单元对所有管辖内的自取电温度传感器进行管理。管理的内容包括：在线配置自取电温度传感器非介入算法模型参数，与自取电温度传感器进行双向通讯，向自取电温度传感器发送工作指令和配置信息。配置信息包括：传感器上传信息的内容、传感器采样时间间隔、传感器上传数据时间间隔、传感器地址聂闯、传感器无线通讯方式等。传感器上传信息的内容，可由配置单元进行定义，包括：测温数据、测温时标数据和传感器状态信息数据；传感器状态信息数据包括：传感器无线信号强度数据、电池电量数据、算法和模型参数。
配置单元还可以向自取电温度传感器下达指令，令自取电温度传感器将采集到的测温数据、测温时标数据和传感器状态信息数据，例如传感器无线信号强度数据、电池电量数据、传感器的当前配置信息数据(包括算法和模型参数)、传感器版本信息等传输给在线监测系统。
诊断单元根据接收到的电缆接头内部金属导体温度数据以及设定的诊断阈值，做出设备故障状态的诊断，并提供相应的不同等级的报警功能。
本发明的第三个实施例提供一种T型电缆接头的故障检测方法，参见图8，具体包括以下步骤：
S1，自取电温度传感器安装
在电缆接头外表面安装自取电温度传感器，自取电温度传感器中配置有电缆接头非介入测温模型算法；自取电温度传感器将采集到的原始监测数据、采样时标数据，以及推算得到的电缆接头内部金属导体温度数据传输给在线监测系统。
S2，模型验证和优化
模型管理单元根据电缆接头的预设设备模型，自动获取相应模型参数，并收集传感器原始数据、设备原始台账信息、后台系统中的设备负荷数据等，根据非介入模型参数拟合算法，计算出对应传感器的非介入算法模型参数，并结合上述S1步骤的实测数据，对模型参数进行多次验证和优化，验证通过的模型参数输送给配置单元。
S3，模型配置
配置单元对所有管辖内的自取电温度传感器进行非介入算法模型参数的管理，实时维护和更新自取电温度传感器中非介入算法模型参数，向自取电温度传感器发送工作指令和配置信息(包括模型参数等)。
S4，非介入测温
自取电温度传感器接收到配置单元发送的工作指令和配置信息(包括模型参数等)后，根据电缆接头非介入式电缆接头内部金属导体温度算法，计算对应的柜内腔室归一化温度；并将计算结果数据和计算时标数据传输给诊断单元。
S5，故障诊断
诊断单元根据接收到的电缆接头内部金属导体温度数据以及设定的诊断阈值，做出设备故障状态的诊断，并提供相应的不同等级的报警功能。
本发明实施例中，进行模型参数拟合和优化过程如下：
通过工程实验数据对非介入模型参数进行拟合。当在某静态条件下，测得电缆接头内部金属导体温度t1，并采集温度传感器的热端和冷端温度t2、t3，即可根据非介入模型，计算出非介入模型参数。算法为：
为了增加模型算法的准确性和可靠性，展开对参数的研究，设计优化参数的方法。研究结果表明，模型参数与传感器内部温度变量有一定的相关性，接近于线性关系，优化后，通过线性拟合公式表达为：
k1＝mt2+n
m和n为常系数。
m和n的具体数据，通过特定条件下的大量实验数据获得，一般的，通过最小二乘法，对实验数据进行拟合，即可得到。本发明实施例中，采用了热端温度t2做为相关性自变量，是因为热端温度t2与传感器内部温度的范围有最好的线性关系，所拟合的结果最准确。
对不同型号的T型电缆接头与自取电温度传感器匹配，电缆接头内部金属导体温度非介入算法模型参数不同。
需要说明的是，本发明实施例中测得电缆接头内部金属导体温度t1是指在实验条件下测量电缆接头内部金属导体温度，在实验条件下可以比较容易的做到接头内部的准确测温，例如，内部埋热电偶线。仅适用于工程实验，实际工程应用中不能这样做，会发生漏电事故，不符合设备安全规范。
实施例
对于某品牌组合开关式气体绝缘630A环网柜的T型电缆接头测温工程为例，自取电温度传感器可安装在电缆室的T型电缆接头部位，如图1所示。
经实验验证，如图9所示，非介入模型算法计算出的导体温度与实测的导体温度趋势一致，数值近似相同。
模型参数的优化拟合：通过实验数据拟合的参数优化函数为：
k1＝mt2+n，m＝0.08，n＝-0.4
将模型参数的优化拟合函数，带入非介入模型中，再进行优化计算，结果如图10所示，非介入模型算法计算出的导体温度与实测的导体温度趋势一致，数值更接近相同。
值得指出的是，该装置实施例是与上述方法实施例对应的，上述方法实施例的实现方式均适用于该装置实施例中，并能达到相同或相似的技术效果，故不在此赘述。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (17)
1.一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，包括传感器本体和安装于传感器本体内部的电流互感取电组件；
所述传感器本体包括外壳组件和置于外壳组件内部的PCB组件，热端测温探头，冷端测温探头和导热柱；所述导热柱安装在所述PCB组件上；
所述冷端测温探头置于所述导热柱的上端内部，所述冷端测温探头与所述导热柱均与所述外壳组件顶部紧密接触；所述冷端测温探头用于探测自取电温度传感器冷端温度；
所述热端测温探头固定在所述外壳组件的底部，所述热端测温探头通过所述外壳组件与T型电缆接头接触；所述热端测温探头用于探测自取电温度传感器热端温度；
所述热端测温探头与所述PCB板连接；
所述PCB组件用于根据热端测温探头测量数据和冷端测温探头测量数据计算T型电缆接头内部金属导体温度；
所述电流互感取电组件置于所述外壳组件内，且与所述PCB组件相连；所述电流互感取电组件用于基于流经T型电缆接头的电流进行感应取电。
2.根据权利要求1所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，所述外壳组件包括底壳、铜导热套、弹簧和置于底壳外围的外壳；
所述PCB组件置于所述底壳上；
所述底壳开设通孔，所述弹簧套在所述铜导热套的外围，所述弹簧的一端接触所述PCB组件，另一端接触所述铜导热套下端的边缘凸台；所述弹簧和铜导热套的一端穿过所述通孔，使铜导热套与T型电缆接头接触；
所述铜导热套的另一端贯穿所述PCB组件与所述导热柱接触；所述热端测温探头固定在所述铜导热套内部；
所述铜导热套通过橡胶圈固定在所述PCB组件上。
3.根据权利要求2所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，所述底壳的底部设底座硅胶垫。
4.根据权利要求1所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，所述外壳组件的顶部为散热片。
5.根据权利要求1所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，所述传感器本体还包括充电电池；
所述充电电池安装在所述PCB组件上。
6.根据权利要求1所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，所述电流互感取电组件包括线圈支架和缠绕在所述线圈支架上的线圈。
7.根据权利要求1所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，所述PCB组件包括计算和控制模块，电源管理模块，数据存储模块和无线通讯模块；
所述电源管理模块与所述电流互感取电组件，计算和控制模块，数据存储模块和无线通讯模块相连；
所述计算和控制模块与所述数据存储模块，无线通讯模块，热端测温探头和冷端测温探头连接；
所述计算和控制模块与所述数据存储模块和无线通讯模块连接；
所述计算和控制模块用于同时对热端测温探头和冷端测温探头进行测温采样，以及基于采样数据根据设定的非介入测温算法推算T型电缆接头内部金属导体温度数据；
所述数据存储模块用于存储热端测温探头和冷端测温探头的原始测温数据、测温采样时标以及推算得到的T型电缆接头内部金属导体温度数据；
所述电源管理模块用于收集、转换并存储所述电流互感取电组件产生的电能，为计算和控制模块、数据存储模块和无线通讯模块供电；
所述无线通讯模块用于与外界进行通信。
8.根据权利要求7所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，所述计算和控制模块推算T型电缆接头内部金属导体温度数据，包括：
t1＝k1(t2-t3)+t2
其中，t1为T型电缆接头内部金属导体温度，t2为热端测温探头探测的热端温度，t3为冷端测温探头探测的冷端温度，k1为模型参数。
9.根据权利要求7所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，所述无线通信模块采用无线射频模块。
10.根据权利要求1所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，还包括：坡莫合金扎带，自锁扣和自锁口固定硅橡胶壳体；
所述传感器本体通过所述坡莫合金扎带和自锁扣固定在T型电缆接头外表面。
11.根据权利要求1所述的一种T型电缆接头自取电温度传感器，其特征在于，所述导热柱采用SiC陶瓷。
12.一种T型电缆接头的故障检测系统，其特征在于，包括在线监测系统和权利要求1至11任意一项所述的自取电温度传感器；
所述自取电温度传感器安装在T型电缆接头外表面；
所述自取电温度传感器用于将推算的T型电缆接头内部金属导体温度数据发送至所述在线监测系统；
所述在线监测系统用于根据接收到的电缆接头内部金属导体温度数据以及设定的诊断阈值，对T型电缆接头的故障状态进行诊断。
13.根据权利要求12所述的一种T型电缆接头的故障检测系统，其特征在于，所述自取电温度传感器用于采用非介入算法推算T型电缆接头内部金属导体温度数据；
所述非介入算法为：
t1＝k1(t2-t3)+t2
其中，t1为电缆接头内部金属导体温度，t2为热端测温探头探测的热端温度，t3为冷端测温探头探测的冷端温度，k1为模型参数。
14.根据权利要求12所述的一种T型电缆接头的故障检测系统，其特征在于，所述在线监测系统包括模型管理单元，配置单元和诊断单元；
所述模型管理单元用于优化非介入算法模型参数；
所述配置单元用于对所有管辖内的自取电温度传感器进行模型参数的配置，以及向自取电温度传感器发送工作指令和配置信息；
所述诊断单元用于根据接收到的电缆接头内部金属导体温度数据以及设定的诊断阈值，对T型电缆接头的故障状态进行诊断，并提供相应的报警等级。
15.根据权利要求14所述的一种T型电缆接头的故障检测系统，其特征在于，所述模型管理单元具体用于，
在实验条件下测得T型电缆接头内部金属导体温度，对自取电温度传感器的热端温度和冷端温度进行采样，根据非介入算法，计算出非介入模型参数：
其中，t1为电缆接头内部金属导体温度，t2为热端测温探头探测的热端温度，t3为冷端测温探头探测的冷端温度，k1为模型参数；
进行多次实验，得到多组模型参数；
采用最小二乘法，对模型参数进行拟合，得到优化的模型参数：
k1＝mt2+n
其中，m和n为拟合系数。
16.根据权利要求15所述的一种T型电缆接头的故障检测系统，其特征在于，
实验过程中，对自取电温度传感器的热端温度和冷端温度进行同步采样，采样周期为1分钟/次。
17.一种T型电缆接头的故障检测方法，其特征在于，包括：
获取自取电温度传感器计算的T型电缆接头内部金属导体温度数据；所述自取电温度传感器为权利要求1至11任意一项所述的自取电温度传感器；
基于T型电缆接头内部金属导体温度数据以及设定的诊断阈值，对T型电缆接头的故障状态进行诊断。
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