CN116067502A - 一种基于plc的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法 - Google Patents

一种基于plc的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116067502A
CN116067502A CN202310204703.5A CN202310204703A CN116067502A CN 116067502 A CN116067502 A CN 116067502A CN 202310204703 A CN202310204703 A CN 202310204703A CN 116067502 A CN116067502 A CN 116067502A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
cable
temperature measurement
plc
temperature measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310204703.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116067502B (zh
Inventor
孙梓尧
姚盛清
张艳芳
宋贺
崔琳杰
陈思聪
张松
邢涛
杨明
陈豪
袁灯
张扬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Construction Industrial and Energy Engineering Group Co Ltd
Original Assignee
China Construction Industrial and Energy Engineering Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Construction Industrial and Energy Engineering Group Co Ltd filed Critical China Construction Industrial and Energy Engineering Group Co Ltd
Priority to CN202310204703.5A priority Critical patent/CN116067502B/zh
Publication of CN116067502A publication Critical patent/CN116067502A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116067502B publication Critical patent/CN116067502B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0096Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for measuring wires, electrical contacts or electronic systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0205Mechanical elements; Supports for optical elements
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054Input/output
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法,属于温度测量分析技术领域。本发明通过PLC运动控制功能实现线性测温,形成待测电缆中间接头区及邻近区温度变化曲线,相较于传统线性测温方法更经济,操作更为简单,且不会破坏电缆接头原有结构。在传统的测温功能基础上,本发明还实现了电缆缺陷点定位分析,通过建立电缆待测部分一维坐标,将电缆分为中间接头区和邻近本体区,通过时间和空间参数对缺陷点的位置量化,实现在坐标系中位置参数与温度参数的一一对应,进而在线性测温过程中准确分析缺陷点处的温度变化;还通过建模数值计算的方法求得线芯导体温度,引入电缆载流量参数,通过迭代法修正线芯导体温度。

Description

一种基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法
技术领域
本发明属于温度测量分析技术领域,尤其涉及一种基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法。
背景技术
电力电缆作为电力传输的主要介质,在10~20kV的电缆中,每300~500米就存在一个接头,电缆接头的导体温度远高于同等截面电缆本体的温度,容易加速绝缘老化,严重时易发生漏电短路电气火灾等事故。对于电缆接头的运行状态监测主要是从电缆温度角度出发,主要是因为随着电缆运行时间的增长,电缆接头更易发热,加速电缆的氧化,进而使得接触电阻变大,温度上升形成恶性循环,因此电缆接头的温度测量对电缆运行维护避免安全事故发生具有重要意义。
传统测量电缆接头温度主要是基于传感系统来获取与温度特性有关的信息,总体分为电信号和光信号传感测温两大类,测量方式分为点式和线性测量;点式测温使用广泛、成本较低,但使用时会破坏电缆接头原有结构,缩短电缆寿命;线性测温通过长条线型监测设备如光纤与电缆结合进行测量,但前期投资大,经济性较差。因此,迫切需要发明一种新型测温装置及方法以解决当前电缆接头测温的重点和难点问题。
发明内容
针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法,有效解决了传统测量方法中存在的易破坏电缆接头原有结构、经济性较差等问题。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统,包括测温单元和测温控制单元,测温单元包括底座,底座上设置用于安放待测电缆的凹槽,凹槽两侧设置滑动轨道,两条滑动轨道上均滑动安装有移动小车,移动小车之间安装测温环,测温环内壁安装多个红外温度传感器,底座一端设置有接线端口,测温控制单元通过接线端口以及通讯线缆与移动小车、红外温度传感器连接。
进一步地,所述测温控制单元包括PLC控制器、触摸屏;PLC控制器与移动小车、红外温度传感器信号连接,控制移动小车运动,同时采集红外温度传感器的测温数据并上传至触摸屏寄存器中进行保存与处理;触摸屏供用户在测温前输入相关测量参数,同时用于与PLC控制器通讯,采集测温数据,绘制相应温度曲线。
进一步地,所述凹槽其中一侧的滑动轨道上固定安装有定位销块,测温前,移动小车移动至定位销块处。
进一步地,所述底座上靠近两端的位置处均安装有固定环,固定环通过带有条形孔的固定垫片以及固定螺栓安装固定。
一种利用上述基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统的测温分析方法,包括如下过程:
设定待测电缆待测温部分总长度为
Figure SMS_1
,并进行分区,据此在触摸屏上以待测电缆中间连接处为原点建立单芯电缆一维坐标系;然后用标记笔标记各区域边界位置以及缺陷点位置,安放待测电缆;将测温单元和测温控制单元接线完成,并保证测温起始点与单芯电缆一维坐标系上的起始点位置
Figure SMS_2
对应;
然后通过触摸屏设置相关测量参数,PLC控制器控制移动小车以及测温环整体沿着滑动轨道以相应的测温速度做恒速运动,红外温度传感器将运动过程中的测温数据传递至PLC控制器,再由PLC控制器传递至触摸屏进行处理分析,以绘制电缆表皮温度曲线、对缺陷点进行定位、绘制线芯导体温度曲线、修正电缆线芯导体温度。
进一步地,所述绘制电缆表皮温度曲线的具体处理过程如下:
首先计算出一个测温路径内的测温周期
Figure SMS_4
Figure SMS_7
Figure SMS_11
Figure SMS_5
分别表示测温路径、测温速度;则一个测温周期内完成的温度数据采集次数为
Figure SMS_8
Figure SMS_10
Figure SMS_12
表示采样周期;然后计算出第
Figure SMS_3
次采集的温度
Figure SMS_6
对应的单芯电缆一维坐标系上的位置坐标为
Figure SMS_9
接着,将
Figure SMS_13
换算为在以测温点位置为横轴、以温度数据为纵轴的二维温度坐标系中对应的二维坐标位置为
Figure SMS_14
;最后,根据采集到的
Figure SMS_15
次温度数据以及每次采集的温度数据所对应的二维坐标位置,绘制电缆表皮温度曲线并于触摸屏上显示。
进一步地,所述对缺陷点进行定位的具体处理过程如下:
首先,通过触摸屏设置的相关测量参数包括缺陷点对应的单芯电缆一维坐标系上的坐标位置
Figure SMS_16
,则计算得到移动小车经过缺陷点的时间为
Figure SMS_17
Figure SMS_18
,进而计算得到缺陷点对应的采样时间点为
Figure SMS_19
Figure SMS_20
,则缺陷点在以测温点位置为横轴、以温度数据为纵轴的二维温度坐标系中对应的二维坐标位置为
Figure SMS_21
进一步地,所述绘制线芯导体温度曲线的具体处理过程如下:
首先建立单芯电缆的热路模型,然后求解各热路节点:
Figure SMS_22
Figure SMS_23
Figure SMS_24
Figure SMS_25
再叠加后求得电缆的线芯导体温度
Figure SMS_26
Figure SMS_27
式中,
Figure SMS_30
Figure SMS_33
Figure SMS_35
Figure SMS_29
分别表示电缆的绝缘层温度、内衬层温度、外护层温度、测温单元的测量温度;
Figure SMS_32
Figure SMS_34
Figure SMS_37
分别表示电缆的绝缘层损耗、内衬层损耗、外护层损耗;
Figure SMS_28
Figure SMS_31
Figure SMS_36
Figure SMS_38
分别表示电缆的绝缘层热阻、内衬层热阻、外护层热阻、环境热阻;
线芯导体温度
Figure SMS_39
随着红外温度传感器采集的
Figure SMS_40
的变化而变化,因而根据
Figure SMS_41
来绘制线芯导体温度曲线。
进一步地,所述修正电缆线芯导体温度的具体处理过程如下:
首先在预先输入触摸屏(11)的初始电缆额定电流
Figure SMS_42
条件下计算当前的线芯导体温度
Figure SMS_43
然后判断
Figure SMS_44
是否小于
Figure SMS_45
,其中,
Figure SMS_46
为测温控制单元内预设的温度偏差值;
若是则无需修正;
否则令
Figure SMS_48
,计算电缆载流量
Figure SMS_52
,然后继续判断
Figure SMS_54
是否小于
Figure SMS_49
,若是则令
Figure SMS_51
,返回更新电缆额定电流,否则令
Figure SMS_53
,返回更新电缆额定电流;如此循环直至最新计算得到的
Figure SMS_55
小于
Figure SMS_47
;其中,
Figure SMS_50
表示载流量修正系数。
本发明具有如下有益效果:
(1)解决了电缆中间接头线性测温难点问题,通过PLC运动控制功能实现线性测温,形成待测电缆中间接头区及邻近区温度变化曲线,相较于传统线性测温方法更经济,操作更为简单,且不会破坏电缆接头原有结构。
(2)实现了电缆缺陷点定位分析,建立电缆待测部分一维坐标,将电缆分为中间接头区和邻近本体区,通过时间和空间参数对缺陷点的位置量化,实现在坐标系中位置参数与温度参数的一一对应,进而在线性测温过程中准确分析缺陷点处的温度变化。
(3)从工程应用角度出发,基于电缆表面温度曲线,简化电缆模型,通过建模数值计算的方法求得线芯导体温度,引入电缆载流量参数,通过迭代法修正线芯导体温度,求解结果更精确。
(4)具有较好的功能扩展性:测温装置底座部分可添加湿度传感器或其他监测传感,通过结合温度、湿度等参数可以使得对电缆中间接头处的综合分析更为全面。
附图说明
图1为本测温单元结构示意图;
图2为测温环内壁红外温度传感器布置示意图;
图3为测温控制单元结构示意图;
图4为待测电缆待测温部分分区以及单芯电缆一维坐标系示意图;
图5为单芯电缆结构示意图;
图6为单芯电缆的热路模型图;
图7为线芯导体温度修正流程图;
图8为线缆表皮温度、线芯导体温度曲线示意图。
图中:1-底座;2-凹槽;3-滑动轨道;4-测温环;5-红外温度传感器;6-接线端口;7-固定环;8-固定垫片;9-定位销块;10-PLC控制器;11-触摸屏;12-显示灯区;13-按钮操作区;14-接线区;15-接线端子;16-箱体。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“连接”、“安装”、“固定”等应做广义理解,例如,可以是一体的连接,可以是可拆卸连接,可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通;术语“左”、“右”等均是基于附图所指示的方位或位置关系,不能理解为对本发明的限制;对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、2所示,本发明所述的基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统,包括测温单元和测温控制单元。测温单元包括用于支撑安放待测电缆下半部分的底座1,具体地,底座1上沿长度方向设置用于安放待测电缆的凹槽2;凹槽2两侧的底座上表面沿长度方向设置有两条滑动轨道3,两条滑动轨道3上均滑动安装有受测温控制单元内的PLC控制器10控制的移动小车;移动小车之间安装有测温环4,测温环4为直径略大于待测电缆直径的半圆环结构,测温环4内壁以45°角均匀布置三个放置孔,每个放置孔中均安装有一个红外温度传感器5,保证测温范围覆盖待测电缆上半部分,且红外温度传感器5与测温控制单元内的PLC控制器10信号连接,传递实时测温数据。
如图1所示,底座1一端设置有接线端口6,测温控制单元、移动小车、红外温度传感器5均通过通讯线缆连接至接线端口6,用于实现PLC控制器10对移动小车的综合控制、接收红外温度传感器5采集的数据以及为测温单元供电。凹槽2其中一侧的滑动轨道3上固定安装有定位销块9,测量前需将移动小车移动至定位销块9处,保证测温起始点与测温控制单元建立的单芯电缆一维坐标系起始点位置一致。
如图1所示,测温单元还包括用于固定待测电缆上半部分的固定环7、固定垫片8以及固定螺栓,两个固定环7分别安装在靠近底座1前后端位置处,具体地,固定环7两端均开设有安装孔,固定垫片8固定安装在凹槽2两侧的底座1上表面,且其上设置有长条孔,固定环7通过固定螺栓固定在固定垫片8上,长条孔的设计使得固定环7与待测电缆之间的间隙和高度可调,能够适应不同直径尺寸的待测电缆,同时确保待测电缆安装稳固。
如图3所示,测温控制单元包括箱体16以及安装在箱体16中的PLC控制器10、触摸屏11、显示灯区12、按钮操作区13、接线区14及接线端子15。PLC控制器10与移动小车、红外温度传感器5信号连接,控制移动小车运动,同时采集红外温度传感器5的测温数据并上传至触摸屏11寄存器中,完成数据的保存与处理;触摸屏11用于供用户在测温前输入相关测量参数,包括温度采样周期、测温速度、缺陷点位置、待测电缆边界长度等,同时用于与PLC控制器10通讯,采集测温数据,绘制相应温度曲线;显示灯区12包括超温报警显示灯和故障报警显示灯,其中,故障报警包括设备故障和通讯故障两种情况;按钮操作区13包括启动按钮、停止按钮、保存数据按钮、清楚数据按钮等;接线区14及接线端子15用于测温控制单元内各部件数据通讯以及与外部数据通讯。
利用上述基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统的测温分析方法,包括如下过程:
如图4所示,设定待测电缆待测温部分总长度为
Figure SMS_56
,并划分邻近区和中间连接区三个区域,据此在触摸屏11上以待测电缆中间连接处为原点,右侧方向为坐标轴方向,左右长度各为
Figure SMS_57
,建立单芯电缆一维坐标系;
然后清理待测电缆表面,并用标记笔标记各区域边界位置以及缺陷点位置(本实施例仅以一个缺陷点为例进行说明),清理凹槽2内杂物,打开固定环7和测温环4,将待测电缆放入凹槽2中,拧紧固定螺栓,再安装好测温环4和固定环7;
将测温单元和测温控制单元接线完成,将移动小车以及测温环4整体移动至定位销块9处,保证测温起始点位置与单芯电缆一维坐标系上的坐标
Figure SMS_58
对应;
然后通过触摸屏11设置相关测量参数,包括测温速度
Figure SMS_59
、缺陷点位置
Figure SMS_60
、待测电缆边界长度、红外温度传感器5采样周期
Figure SMS_61
,其中,
Figure SMS_62
越小则测量精度越高,本实施例设置
Figure SMS_63
,即1s内完成一次温度数据采集;
然后由PLC控制器10控制移动小车以及测温环4整体沿着滑动轨道3以测温速度
Figure SMS_64
做恒速运动,测温环4上内置的红外温度传感器5在运动过程中完成温度数据采集,并传递至PLC控制器10,再由PLC控制器10传递至触摸屏11进一步处理分析,处理分析过程如下:
首先计算出一个测温路径
Figure SMS_68
(测温路径可根据实际情况合理选择,本实施例中的测温路径选择为
Figure SMS_72
)内测温周期为
Figure SMS_78
Figure SMS_66
,则一个测温周期
Figure SMS_75
内完成的温度数据采集次数为
Figure SMS_73
Figure SMS_80
,其中,第
Figure SMS_70
(1≤
Figure SMS_77
Figure SMS_65
)次采集的温度
Figure SMS_74
对应的单芯电缆一维坐标系上的位置为
Figure SMS_71
;接着计算出在二维温度坐标系(横轴为测温点位置,纵轴为温度)中第
Figure SMS_79
次采集的温度
Figure SMS_69
对应的坐标位置为
Figure SMS_76
;最后,根据采集到的
Figure SMS_67
次温度数据以及每次采集的温度数据所对应的二维坐标位置数据,完成测温曲线(即电缆表皮温度曲线)的绘制并显示,供相关人员查看并结合电缆划分的区域分析出电缆各个部位的温度变化情况。
在进行测温曲线绘制处理的过程中,触摸屏11还同时根据采样周期
Figure SMS_81
以及测温速度
Figure SMS_82
进行缺陷点定位处理,具体过程如下:
已知缺陷点对应的单芯电缆一维坐标系上的坐标位置为
Figure SMS_84
,则计算得到移动小车经过缺陷点的时间为
Figure SMS_86
Figure SMS_88
,则缺陷点对应的采样时间点为
Figure SMS_85
Figure SMS_87
,表明第
Figure SMS_89
个测温数据
Figure SMS_90
即为缺陷点的温度,即缺陷点在二维温度坐标系中的坐标位置为
Figure SMS_83
另外,本发明所述的基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统,还可形成线芯导体温度曲线,并修正电缆线芯导体温度,具体过程如下:
首先从工程应用角度出发,根据以下设定建立如图6所示的单芯电缆的热路模型:
电缆长期运行时温度随时间变化较为缓慢,故视为稳态热场;如图5所示,电缆屏蔽层很薄,且导热系数与绝缘层接近,因此将屏蔽层的热阻与绝缘层热阻简化为一层热阻;将外部环境温度视为恒定不变;
然后,基于所建立的热路模型,求解各热路节点:
Figure SMS_91
Figure SMS_92
Figure SMS_93
Figure SMS_94
然后再叠加后求得电缆的线芯导体温度
Figure SMS_95
Figure SMS_96
式中,
Figure SMS_99
Figure SMS_102
Figure SMS_105
Figure SMS_98
分别表示绝缘层温度、内衬层温度、外护层温度、环境温度(即红外温度传感器采集的测量温度,即电缆表面温度);
Figure SMS_101
Figure SMS_104
Figure SMS_107
分别表示绝缘层损耗、内衬层损耗、外护层损耗;
Figure SMS_97
Figure SMS_100
Figure SMS_103
Figure SMS_106
分别表示绝缘层热阻、内衬层热阻、外护层热阻、环境热阻;
其中,
Figure SMS_108
Figure SMS_109
为绝缘层热阻系数;
Figure SMS_110
为绝缘层厚度;
Figure SMS_111
为线芯导体直径;
Figure SMS_112
Figure SMS_113
为内衬层热阻系数;
Figure SMS_114
为内衬层厚度;
Figure SMS_115
为金属护套平均直径(如有屏蔽层包括屏蔽层);
Figure SMS_116
Figure SMS_117
为外护层热阻系数;
Figure SMS_118
为外护层厚度;
Figure SMS_119
为外护层内径(金属套平均外径);
Figure SMS_120
Figure SMS_121
为电缆直径;
Figure SMS_122
为电缆散热系数;
Figure SMS_124
Figure SMS_127
为线芯导体损耗;
Figure SMS_130
为绝缘层介质损耗;对于单芯电缆,
Figure SMS_125
Figure SMS_128
Figure SMS_131
为工作条件下的额定电流,
Figure SMS_133
为工作温度下导体的直流电阻,
Figure SMS_123
为集肤效应系数,
Figure SMS_126
为20℃时的导体直流电阻,
Figure SMS_129
为20℃时材料的温度系数,
Figure SMS_132
为线芯导体工作温度;
Figure SMS_136
Figure SMS_140
为电缆金属层损耗;
Figure SMS_143
为绝缘层介质损耗,
Figure SMS_135
Figure SMS_138
为单位长度电缆电容;
Figure SMS_142
为对地电压;
Figure SMS_145
为工作条件下绝缘损耗系数;
Figure SMS_134
Figure SMS_141
为绝缘层材料介电系数,
Figure SMS_144
为绝缘层直径(屏蔽层除外);
Figure SMS_146
Figure SMS_137
为金属层磁滞损耗系数,
Figure SMS_139
为金属层涡流损耗系数,可根据经验公式求得;
Figure SMS_147
Figure SMS_148
为外护层磁滞损耗系数,
Figure SMS_149
为外护层涡流损耗系数,可根据经验公式求得。
由此可知,线芯导体温度
Figure SMS_150
与红外温度传感器5采集的电缆表面温度
Figure SMS_151
有关,因而据此绘制出线芯导体温度曲线并于触摸屏11上显示出来,其中,如图8所示,线芯导体温度曲线与电缆表皮温度曲线绘制在同一幅图上,方便对比分析。
由于线芯导体温度
Figure SMS_152
与电缆载流量
Figure SMS_153
的大小成正比关系,因此,得出上述线芯导体温度曲线后,继续如图7所示依据电缆载流量
Figure SMS_154
对线芯导体温度
Figure SMS_155
进行修正:
首先,在给定的初始电缆额定电流
Figure SMS_156
条件下,计算线芯导体温度
Figure SMS_157
然后判断
Figure SMS_158
是否小于
Figure SMS_159
,其中,90℃为常用单芯电缆交联聚乙烯绝缘材料正常运行的最高温度,
Figure SMS_160
为测温控制单元内预设的温度偏差值;
若是则无需修正;
否则令
Figure SMS_162
,计算电缆载流量
Figure SMS_164
,然后继续判断
Figure SMS_167
是否小于
Figure SMS_163
,若是则令
Figure SMS_165
,返回更新测温控制单元内预设的电缆额定电流,否则令
Figure SMS_166
,返回更新测温控制单元内预设的电缆额定电流;如此循环往复直至
Figure SMS_168
小于
Figure SMS_161
其中,
Figure SMS_169
表示电缆额定电流,
Figure SMS_170
表示载流量修正系数,可通过数值模拟方法或实验数据分析方法确定其具体数值,一般情况下取1~5。
所述PLC控制器10控制移动小车运动属于现有技术,因而本实施例不再对其具体结构和控制原理进行赘述。所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统,其特征在于,包括测温单元和测温控制单元,测温单元包括底座(1),底座(1)上设置用于安放待测电缆的凹槽(2),凹槽(2)两侧设置滑动轨道(3),两条滑动轨道(3)上均滑动安装有移动小车,移动小车之间安装测温环(4),测温环(4)内壁安装多个红外温度传感器(5),底座(1)一端设置有接线端口(6),测温控制单元通过接线端口(6)以及通讯线缆与移动小车、红外温度传感器(5)连接。
2.根据权利要求1所述的基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统,其特征在于,所述测温控制单元包括PLC控制器(10)、触摸屏(11);PLC控制器(10)与移动小车、红外温度传感器(5)信号连接,控制移动小车运动,同时采集红外温度传感器(5)的测温数据并上传至触摸屏(11)寄存器中进行保存与处理;触摸屏(11)供用户在测温前输入相关测量参数,同时用于与PLC控制器(10)通讯,采集测温数据,绘制温度曲线。
3.根据权利要求1所述的基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统,其特征在于,所述凹槽(2)其中一侧的滑动轨道(3)上固定安装有定位销块(9),测温前,移动小车移动至定位销块(9)处。
4.根据权利要求1所述的基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统,其特征在于,所述底座(1)上靠近两端的位置处均安装有固定环(7),固定环(7)通过带有条形孔的固定垫片(8)以及固定螺栓安装固定。
5.一种利用权利要求2所述基于PLC的单芯电缆中间接头测温分析系统的测温分析方法,其特征在于,包括如下过程:
设定待测电缆待测温部分总长度为
Figure QLYQS_1
,并进行分区,据此在触摸屏(11)上以待测电缆中间连接处为原点建立单芯电缆一维坐标系;然后用标记笔标记各区域边界位置以及缺陷点位置,安放待测电缆;将测温单元和测温控制单元接线完成,并保证测温起始点与单芯电缆一维坐标系上的起始点位置
Figure QLYQS_2
对应;
然后通过触摸屏(11)设置相关测量参数,PLC控制器(10)控制移动小车以及测温环(4)整体沿着滑动轨道(3)以相应的测温速度做恒速运动,红外温度传感器(5)将运动过程中的测温数据传递至PLC控制器(10),再由PLC控制器(10)传递至触摸屏(11)进行处理分析,以绘制电缆表皮温度曲线、对缺陷点进行定位、绘制线芯导体温度曲线、修正电缆线芯导体温度。
6.根据权利要求5所述的测温分析方法,其特征在于,所述绘制电缆表皮温度曲线的具体处理过程如下:
首先计算出一个测温路径内的测温周期
Figure QLYQS_5
Figure QLYQS_7
Figure QLYQS_10
Figure QLYQS_4
分别表示测温路径、测温速度;则一个测温周期内完成的温度数据采集次数为
Figure QLYQS_8
Figure QLYQS_11
Figure QLYQS_12
表示采样周期;然后计算出第
Figure QLYQS_3
次采集的温度
Figure QLYQS_6
对应的单芯电缆一维坐标系上的位置坐标为
Figure QLYQS_9
接着,将
Figure QLYQS_13
换算为在以测温点位置为横轴、以温度数据为纵轴的二维温度坐标系中对应的二维坐标位置为
Figure QLYQS_14
;最后,根据采集到的
Figure QLYQS_15
次温度数据以及每次采集的温度数据所对应的二维坐标位置,绘制电缆表皮温度曲线并于触摸屏(11)上显示。
7.根据权利要求5所述的测温分析方法,其特征在于,所述对缺陷点进行定位的具体处理过程如下:
首先,通过触摸屏(11)设置的相关测量参数包括缺陷点对应的单芯电缆一维坐标系上的坐标位置
Figure QLYQS_16
,则计算得到移动小车经过缺陷点的时间为
Figure QLYQS_17
Figure QLYQS_18
,进而计算得到缺陷点对应的采样时间点为
Figure QLYQS_19
Figure QLYQS_20
,则缺陷点在以测温点位置为横轴、以温度数据为纵轴的二维温度坐标系中对应的二维坐标位置为
Figure QLYQS_21
8.根据权利要求5所述的测温分析方法,其特征在于,所述绘制线芯导体温度曲线的具体处理过程如下:
首先建立单芯电缆的热路模型,然后求解各热路节点:
Figure QLYQS_22
Figure QLYQS_23
Figure QLYQS_24
Figure QLYQS_25
再叠加后求得电缆的线芯导体温度
Figure QLYQS_26
Figure QLYQS_27
式中,
Figure QLYQS_29
Figure QLYQS_32
Figure QLYQS_35
Figure QLYQS_30
分别表示电缆的绝缘层温度、内衬层温度、外护层温度、测温单元的测量温度;
Figure QLYQS_33
Figure QLYQS_37
Figure QLYQS_38
分别表示电缆的绝缘层损耗、内衬层损耗、外护层损耗;
Figure QLYQS_28
Figure QLYQS_31
Figure QLYQS_34
Figure QLYQS_36
分别表示电缆的绝缘层热阻、内衬层热阻、外护层热阻、环境热阻;
线芯导体温度
Figure QLYQS_39
随着红外温度传感器(5)采集的
Figure QLYQS_40
的变化而变化,因而根据
Figure QLYQS_41
来绘制线芯导体温度曲线。
9.根据权利要求5所述的测温分析方法,其特征在于,所述修正电缆线芯导体温度的具体处理过程如下:
首先在预先输入触摸屏(11)的初始电缆额定电流
Figure QLYQS_42
条件下计算当前的线芯导体温度
Figure QLYQS_43
然后判断
Figure QLYQS_44
是否小于
Figure QLYQS_45
,其中,
Figure QLYQS_46
为测温控制单元内预设的温度偏差值;
若是则无需修正;
否则令
Figure QLYQS_48
,计算电缆载流量
Figure QLYQS_52
,然后继续判断
Figure QLYQS_53
是否小于
Figure QLYQS_49
,若是则令
Figure QLYQS_51
,返回更新电缆额定电流,否则令
Figure QLYQS_54
,返回更新电缆额定电流;如此循环直至最新计算得到的
Figure QLYQS_55
小于
Figure QLYQS_47
;其中,
Figure QLYQS_50
表示载流量修正系数。
CN202310204703.5A 2023-03-06 2023-03-06 一种基于plc的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法 Active CN116067502B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310204703.5A CN116067502B (zh) 2023-03-06 2023-03-06 一种基于plc的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310204703.5A CN116067502B (zh) 2023-03-06 2023-03-06 一种基于plc的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116067502A true CN116067502A (zh) 2023-05-05
CN116067502B CN116067502B (zh) 2023-08-22

Family

ID=86178599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310204703.5A Active CN116067502B (zh) 2023-03-06 2023-03-06 一种基于plc的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116067502B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116297681A (zh) * 2023-05-16 2023-06-23 中建安装集团有限公司 包含中间接头的单芯电缆轴向热影响区内缺陷检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204855025U (zh) * 2015-07-16 2015-12-09 河北省电力勘测设计研究院 用于电缆中间接头温度场测量的测温试验系统
CN105890796A (zh) * 2016-06-14 2016-08-24 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 一种电缆导体温度测量装置
CN210863893U (zh) * 2019-07-18 2020-06-26 宁夏中利牧晖新能源有限公司 电缆终端故障在线监测装置
CN218213268U (zh) * 2022-09-01 2023-01-03 常州爱特科技股份有限公司 一种电缆局放在线监测系统
CN218297414U (zh) * 2022-09-08 2023-01-13 武汉文德欣自动化科技有限公司 一种用于电缆层的测温传感器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204855025U (zh) * 2015-07-16 2015-12-09 河北省电力勘测设计研究院 用于电缆中间接头温度场测量的测温试验系统
CN105890796A (zh) * 2016-06-14 2016-08-24 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 一种电缆导体温度测量装置
CN210863893U (zh) * 2019-07-18 2020-06-26 宁夏中利牧晖新能源有限公司 电缆终端故障在线监测装置
CN218213268U (zh) * 2022-09-01 2023-01-03 常州爱特科技股份有限公司 一种电缆局放在线监测系统
CN218297414U (zh) * 2022-09-08 2023-01-13 武汉文德欣自动化科技有限公司 一种用于电缆层的测温传感器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116297681A (zh) * 2023-05-16 2023-06-23 中建安装集团有限公司 包含中间接头的单芯电缆轴向热影响区内缺陷检测方法
CN116297681B (zh) * 2023-05-16 2023-10-03 中建安装集团有限公司 包含中间接头的单芯电缆轴向热影响区内缺陷检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116067502B (zh) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116067502B (zh) 一种基于plc的单芯电缆中间接头测温分析系统及方法
CN102607643B (zh) 电气化铁路牵引变电站电气设备过热故障诊断及预警方法
EP2755443B1 (en) Intelligent heating cable having a smart function and method for manufacturing same
CN102508074B (zh) 金属封闭气体绝缘开关设备内部过热故障监测方法
CN203298870U (zh) 基于红外温度传感器的gis设备触头温度在线监测系统
CN105092050A (zh) 一种gis内部导体过热故障的检测方法及装置
KR101694349B1 (ko) 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템
CN104697664A (zh) 调整变压器绕组热点温度在线监测的方法
CN111460706A (zh) 高压交流gil管廊在线监测及温度状态判别方法、系统及其存储介质
CN110057471A (zh) 一种电缆分布式光纤测温系统校验装置及方法
CN103309376A (zh) 成品电缆电阻测量装置及其电阻测量方法
CN115330004A (zh) 一种配电网线路节能改造选用方法
CN203062933U (zh) 混凝土实验养护设备
CN203414174U (zh) 一种变电站设备触点的温度在线监测系统
CN103101109B (zh) 一种混凝土实验养护设备及其控制系统
Anders et al. Real Time Monitoring of Power Cables by Fibre Optic Technologies. Tests, Applications and Outlook
CN113435073A (zh) 一种gis母线外壳温度测点布置优化方法
CN108917934A (zh) Gis设备外壳温度分布量化分析方法
CN204242381U (zh) 基于ZigBee技术的高压电气设备温度监测报警系统
CN204269234U (zh) 一种用于变电站高压开关柜的在线测温装置
CN104316218A (zh) 提高测量gis隔离开关外壳温度精确度的方法
CN114279572B (zh) 基于红外测温成像的电气柜自动巡检系统
CN213397440U (zh) 一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置
CN104280582A (zh) 一种阻性电流矫正方法、矫正器及阻性电流测试仪
CN205077112U (zh) 带钢生产设备中的测温装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant