CN117571157A - 一种电缆终端发热状态诊断方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电缆终端发热状态诊断方法、系统、设备及介质，其中所述方法包括：获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值、待测电缆终端的实际温度值；比较主绝缘外表面温度理论值、实际温度值的大小；若实际温度值大于主绝缘外表面温度理论值，则待测电缆终端处于异常发热状态。本方法通过测量电缆终端的主绝缘外表面温度来判断其热量情况，无需直接接触电缆终端缆芯，不会对电缆主绝缘产生任何损害；另外，采用本方法可以实时获取待测电缆终端的实际温度值，能够及时发现电缆发热异常的情况，有效避免潜在的安全事故，通过比较主绝缘外表面温度理论值和实际温度值的大小来判断电缆终端是否处于异常发热状态，能够提供较为准确的诊断结果。
Description
技术领域
本发明涉及电缆终端监测技术领域，具体提供一种电缆终端发热状态诊断方法、系统、设备及介质。
背景技术
电缆附件是连接电缆输电线路的重要器件，主要分为电缆中间接头和电缆终端两大类。有数据表明，电缆附件的故障数量约占电缆输电线路总故障量的80％以上，电缆附件是电缆输电线路安全运行的薄弱环节。当电缆终端处于异常运行状态时，最明显的特征就是终端在运行中会有异常发热现象，其温度甚至超出最高允许运行温度。因此可以通过监测终端运行温度诊断终端运行状态。
为了监测终端运行的温度，防止电力系统安全事故的发生，国内外众多学者提出并设计了多种电缆终端温度监测系统。但是大多温度监测系统为了测量的直接性与方便性，选择把采温模块紧贴于缆芯导体上。例如，无源无线测温系统选择把采温模块放置在电缆终端主绝缘内部来测量缆芯温度，这会引起电缆终端绝缘内部电场畸变，破坏绝缘层的完整性。此外，若终端内部采用充油的绝缘方式，形成密封空间，采温模块内置不仅会非常困难，而且会对终端密封性造成破坏，严重影响电力电缆的安全运行。同时，高压直流输电工程的距离动辄成百上千公里，环境温度不同亦会对终端的发热造成影响，给高压直流输电工程带来一定的安全隐患。
相应地，本领域需要一种新的电缆终端发热状态诊断方案来解决上述问题。
发明内容
为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决在不破坏电缆终端主绝缘完整性的情况下，如何可以测量电缆终端温度，而且可以快速准确的诊断出电缆终端的发热状态的问题。
在第一方面，本发明提供一种电缆终端发热状态诊断方法，包括：获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值、所述待测电缆终端的实际温度值；
比较所述主绝缘外表面温度理论值、实际温度值的大小；
若所述实际温度值大于所述主绝缘外表面温度理论值，则所述待测电缆终端处于异常发热状态。
在上述电缆终端发热状态诊断方法的一个技术方案中，所述方法还包括：
若所述主绝缘外表面温度理论值大于所述实际温度值，则所述待测电缆终端的温度正常。
在上述电缆终端发热状态诊断方法的一个技术方案中，获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值包括：
获取所述待测电缆终端所处环境温度、所述待测电缆终端的载流量；
基于所述待测电缆终端所处环境温度、所述待测电缆终端缆芯的载流量获取所述待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值。
在上述电缆终端发热状态诊断方法的一个技术方案中，获取所述待测电缆终端所处环境温度包括：
设置测温系统，所述测温系统包括第一采温模块，所述第一采温模块用于测量所述待测电缆终端所处环境温度。
在上述电缆终端发热状态诊断方法的一个技术方案中，所述待测电缆终端的载流量包括：使用电流表或电流互感器测得，将所述电流表或电流互感器连接到所述待测电缆终端的电流回路上。
在上述电缆终端发热状态诊断方法的一个技术方案中，获取所述待测电缆终端的实际温度值包括：
所述测温系统还包括第二采温模块，所述第二采温模块安装在所述待测电缆终端主绝缘外表面，所述待测电缆终端主绝缘外表面处于绝缘油或者其它绝缘介质中。
在上述电缆终端发热状态诊断方法的一个技术方案中，所述待测电缆终端装设在高压直流电缆输电工程中。
在第二方面，本发明提供一种电缆终端发热状态诊断系统，包括：
测温系统，用于获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值、所述待测电缆终端的实际温度值；
比较模块，用于比较所述主绝缘外表面温度理论值、实际温度值的大小；
发热判断模块，用于若所述实际温度值大于所述主绝缘外表面温度理论值，则所述待测电缆终端处于异常发热状态。
在第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行上述电缆终端发热状态诊断方法的技术方案中任一项技术方案所述的电缆终端发热状态诊断方法。
在第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述电缆终端发热状态诊断方法的技术方案中任一项技术方案所述的电缆终端发热状态诊断方法。
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
在实施本发明的技术方案中，本发明提供了一种电缆终端发热状态诊断方法，包括：获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值、待测电缆终端的实际温度值；比较主绝缘外表面温度理论值、实际温度值的大小；若实际温度值大于主绝缘外表面温度理论值，则待测电缆终端处于异常发热状态。与现有技术相比，本发明所提供的电缆终端发热状态诊断方法的有益效果为：该方法通过测量电缆终端的主绝缘外表面温度来判断其热量情况，无需直接接触电缆终端缆芯，不会对电缆主绝缘产生任何损害；另外，采用本方法可以实时获取待测电缆终端的实际温度值，能够及时发现电缆发热异常的情况，有效避免潜在的安全事故，通过比较主绝缘外表面温度理论值和实际温度值的大小来判断电缆终端是否处于异常发热状态，能够提供较为准确的诊断结果。
进一步的，本申请中将采温模块安装在主绝缘外表面上，不仅防止采温模块安装对终端主绝缘的破环，而且有效改善了终端主绝缘电场的畸变，提高了终端的运行寿命。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的电缆终端发热状态诊断方法的主要步骤流程示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的高压直流电缆终端结构示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的采温模块的结构示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的采温模块安装位置示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的电缆终端发热状态诊断系统的结构示意图。
其中，1、增强绝缘；2、主绝缘；3、内层屏蔽；4、缆芯；5、第二采温模块；6、主绝缘外表面。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似，可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。
实施例一
参阅附图1，图1是根据本发明的一个实施例的电缆终端发热状态诊断方法的主要步骤流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的电缆终端发热状态诊断方法主要包括下列步骤S1-步骤S3。
本发明提供一种电缆终端发热状态诊断方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值、所述待测电缆终端的实际温度值；
本实施例中，首先，主绝缘外表面温度的理论值是通过计算或模型推算得到的；其次，待测电缆终端的实际温度值是通过实际测量得到的；这个实际温度值是当前电缆终端的真实温度情况，反映了电缆终端的热量产生和散发情况。通过比较主绝缘外表面温度理论值和实际温度值的大小，可以得出电缆终端的发热状态。
步骤S2、比较所述主绝缘外表面温度理论值、实际温度值的大小；
本实施例中，通过比较主绝缘外表面温度理论值和实际温度值的大小，可以得出电缆终端的发热状态。
步骤S3、若所述实际温度值大于所述主绝缘外表面温度理论值，则所述待测电缆终端处于异常发热状态。
本实施例中，异常发热状态可能是由于电缆终端的故障或问题导致的。例如，可能存在接触电阻增大、绝缘老化、绝缘损坏、电流过载、露天电缆受到外界环境影响等原因，导致电缆终端产生过多的发热。这种过热可能对电缆终端及周围设备和环境造成损害，甚至引发事故。步骤S3中判断待测电缆终端处于异常发热状态，是为了及时发现和解决潜在的安全隐患，保障电缆系统的稳定运行。
基于上述步骤S1-S3，该方法通过测量电缆终端的主绝缘外表面温度来判断其热量情况，无需直接接触电缆终端，不会对电缆产生任何损害；另外，采用本方法可以实时获取待测电缆终端的实际温度值，能够及时发现电缆发热异常的情况，有效避免潜在的安全事故，通过比较主绝缘外表面温度理论值和实际温度值的大小来判断电缆终端是否处于异常发热状态，能够提供较为准确的诊断结果。
在一个实施例中，所述方法还包括：
若所述主绝缘外表面温度理论值大于所述实际温度值，则所述待测电缆终端的温度正常。
本实施例中，若步骤S3中的主绝缘外表面温度理论值大于实际温度值，即主绝缘外表面6并没有产生过多的热量。这可能是由于电缆终端正常工作，没有出现过载或其他故障所导致。从安全和可靠性的角度来看，当电缆终端的温度处于正常状态时，可以认为电缆系统正常运行，没有存在异常的热风险。这有助于防止电缆终端过热引发设备损坏或事故。
在一个实施例中，获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值包括：
获取所述待测电缆终端所处环境温度、所述待测电缆终端的载流量；
基于所述待测电缆终端所处环境温度、所述待测电缆终端缆芯4的载流量获取所述待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值。
本实施例中，载流量是指通过该电缆终端流过的电流。待测电缆终端主绝缘外表面6的温度与待测电缆终端的缆芯温度存在相似的变化规律，都与缆芯载流量和环境温度有着密不可分的关系。因此，可以把缆芯温度值当作中间量来研究待测电缆终端主绝缘外表面6的温度与缆芯载流量、环境温度的规律。
具体地，以待测电缆终端缆芯载流量和环境温度为自变量，以待测电缆终端主绝缘外表面温度为因变量，待测电缆终端主绝缘外表面6的温度可以表示为：
TZ＝26.83+0.51T1+0.009I1
式中，Tz为主绝缘外表面温度值；T1为环境温度；I1终端缆芯载流量。
或者，在一种可替代的方式中，获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值的过程包括：首先，建立电缆终端主绝缘外表面的热平衡方程，考虑待测电缆终端主绝缘外表面与其内外两侧构成结构之间的热传导、热辐射和对流等热交换过程，其中，热平衡方程可以用来描述主绝缘外表面温度与终端所处环境温度以及终端载流量之间的理论关系。其次，在待测电缆终端附近的合适位置，利用监测装置测量计算所需的温度、散热片温度、辐射热流和对流热流等数据，并且将这些数据用于计算热平衡方程中所需的各项参数值。再次，利用电缆输电系统的二次设备获取流经电缆终端的载流量，利用数字温度计测量得到终端所处环境的温度数据。最后，将测量到的环境温度和载流量数据带入建立的热平衡方程，解方程得到终端主绝缘外表面温度的理论值。
当然，获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值的方法不限于上述列举的几种，还可以：首先，使用COMSOL等有限元分析软件，参考待测电缆终端实物，分析终端实物的组成结构，测量并得到详细的终端尺寸数据，构建待测电缆终端的三维几何模型；其次，根据电缆终端的实际材料，为每个组成部分(如绝缘层、外护套等)设置相应的材料参数，包括热导率、热容和密度等。再根据终端运行的实际情况设置仿真模型的边界条件和约束条件。例如，确定电缆终端与周围环境的热交换方式，选择模型仿真研究的物理场，设置环境温度和对流热流等参数；再次，设置终端模型热源与热传导方程，例如考虑缆芯导体产生的焦耳热以及直流场下终端绝缘材料泄漏电流产生的热量，并将其设置为终端模型热源，根据所选择的物理场设置相应的物理场控制方程与热传导方程；然后，根据电缆终端的设计参数确定电流载荷，将其施加到模型中，将模型划分为离散的小单元，即网格。最后，使用有限元分析软件对划分好的网格进行计算，利用数值方法求解热传导方程，根据材料属性、边界条件和电流载荷等参数，仿真计算得出终端主绝缘外表面的温度值。无论是何种情形，只要得到待测电缆终端主绝缘外表面的理论温度值即可。
在一个实施例中，获取所述待测电缆终端所处环境温度包括：
设置测温系统，所述测温系统包括第一采温模块，所述第一采温模块用于测量所述待测电缆终端所处环境温度。
本实施例中，第一采温模块可以是一种温度传感器，例如可以使用热敏电阻、热电偶或其他类型的传感器来测量环境温度。该传感器可能被安装在与待测电缆终端相邻的位置，或者通过无线或有线连接与待测电缆终端相连。
进一步的，当第一采温模块与待测电缆终端相邻时，它可以直接感知到周围环境的温度，并通过测量传感器的电阻或电势差来确定环境温度值。当第一采温模块与待测电缆终端通过无线或有线连接时，可以通过传送待测电缆终端所处环境的温度数据来获取环境温度值。
在一个实施例中，所述待测电缆终端的载流量包括：使用电流表或电流互感器测得，将所述电流表或电流互感器连接到所述待测电缆终端的电流回路上。
本实施例中，将电流表或电流互感器连接到待测电缆终端的电流回路上，可以非侵入性地测量载流量。这种方法不需要中断电路，可以实时监测电流值，提供有关待测电缆终端的载流情况。
在一个实施例中，获取所述待测电缆终端的实际温度值包括：
所述测温系统还包括第二采温模块5，所述第二采温模块5安装在所述待测电缆终端主绝缘外表面6，所述待测电缆终端主绝缘外表面6处于绝缘油或者其它绝缘介质中。
本实施例中，如图2-4所示，由内到外依次是增强绝缘1、主绝缘2、内层屏蔽3、缆芯4、主绝缘外表面6，第二采温模块5安装在待测电缆终端主绝缘外表面6上来测量待测电缆终端主绝缘外表面温度，不需要内置到主绝缘2的内部，从而减少第二采温模块5对终端内部电场分布的影响。
具体地，测温系统通常利用接触式或非接触式传感器来获取待测电缆终端主绝缘外表面6的温度。绝缘油或其他绝缘介质的存在有助于提供更准确的温度测量结果，因为它们可以对外部环境的影响进行隔离，使测量结果更接近待测电缆终端主绝缘外表面6的实际温度。
对于接触式测温系统，第二采温模块5上可能安装有热电偶传感器或热敏电阻等温度传感器，可以直接接触待测电缆终端主绝缘外表面6，通过测量传感器的电阻或电势差来确定温度值。
对于非接触式测温系统，第二采温模块5可能使用红外热像仪或红外测温仪等设备来测量待测电缆终端主绝缘外表面6的表面温度。这些设备可以通过捕捉电缆终端辐射的红外辐射能量来计算表面温度。
在一个实施例中，所述待测电缆终端装设在高压直流电缆输电工程中。
本实施例中，高压直流电缆输电工程通常用于远距离大功率电力传输。在这种工程中，待测电缆终端是指安装在高压直流电缆末端的设备或装置。它起到连接电缆与其他电气设备的作用，并且必须经过严格的测试和验证以确保安全可靠的电力传输。
实施例二
本发明还提供了一种电缆终端发热状态诊断系统，如图5所示，本发明实施例中的电缆终端发热状态诊断系统主要包括：测温系统11、比较模块12、发热判断模块13。在一些实施例中，测温系统11、比较模块12、发热判断模块13中的一个或多个可以合并在一起成为一个模块。在一些实施例中测温系统11可以被配置成执行步骤S1的程序。比较模块12可以被配置成执行步骤S2的程序。发热判断模块13可以被配置成执行步骤S3的程序。一个实施方式中，具体实现功能的描述可以参见步骤S1-S3。
上述电缆终端发热状态诊断系统以用于执行图1所示的电缆终端发热状态诊断方法实施例，两者的技术原理、所解决的技术问题及产生的技术效果相似，本技术领域技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，电缆终端发热状态诊断系统的具体工作过程及有关说明，可以参考电缆终端发热状态诊断方法的实施例中描述的内容，此处不再赘述。
本领域技术人员能够理解的是，本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。
进一步，应该理解的是，由于各个模块的设定仅仅是为了说明本发明的装置的功能单元，这些模块对应的物理器件可以是处理器本身，或者处理器中软件的一部分，硬件的一部分，或者软件和硬件结合的一部分。因此，图中的各个模块的数量仅仅是示意性的。
本领域技术人员能够理解的是，可以对装置中的各个模块进行适应性地拆分或合并。对具体模块的这种拆分或合并并不会导致技术方案偏离本发明的原理，因此，拆分或合并之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。
实施例三
本发明还提供了一种电子设备。在根据本发明的一个设备施例中，设备包括处理器和存储装置，存储装置可以被配置成存储执行上述方法实施例的电缆终端发热状态诊断方法的程序，处理器可以被配置成用于执行存储装置中的程序，该程序包括但不限于执行上述方法实施例的电缆终端发热状态诊断方法的程序。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该控制装置可以是包括各种电子设备形成的控制装置设备。
实施例四
本发明还提供了一种计算机可读存储介质。在根据本发明的一个计算机可读存储介质实施例中，计算机可读存储介质可以被配置成存储执行上述方法实施例的电缆终端发热状态诊断方法的程序，该程序可以由处理器加载并运行以实现上述电缆终端发热状态诊断方法。为了便于说明，仅展示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例的方法部分。该计算机可读存储介质可以是包括各种电子设备形成的存储装置设备，可选的，本发明实施例中计算机可读存储介质是非暂时性的计算机可读存储介质。
至此，已经集合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对原始技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电缆终端发热状态诊断方法，其特征在于，包括：
获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值、所述待测电缆终端的实际温度值；
比较所述主绝缘外表面温度理论值、实际温度值的大小；
若所述实际温度值大于所述主绝缘外表面温度理论值，则所述待测电缆终端处于异常发热状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述主绝缘外表面温度理论值大于所述实际温度值，则所述待测电缆终端的温度正常。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值包括：
获取所述待测电缆终端所处环境温度、所述待测电缆终端的载流量；
基于所述待测电缆终端所处环境温度、所述待测电缆终端缆芯的载流量获取所述待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述待测电缆终端所处环境温度包括：
设置测温系统，所述测温系统包括第一采温模块，所述第一采温模块用于测量所述待测电缆终端所处环境温度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待测电缆终端的载流量包括：使用电流表或电流互感器测得，将所述电流表或电流互感器连接到所述待测电缆终端的电流回路上。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取所述待测电缆终端的实际温度值包括：
所述测温系统还包括第二采温模块，所述第二采温模块安装在所述待测电缆终端主绝缘外表面，所述待测电缆终端主绝缘外表面处于绝缘油或者其它绝缘介质中。
7.根据权利要求1-6任意一项的所述方法，其特征在于，所述待测电缆终端装设在高压直流电缆输电工程中。
8.一种电缆终端发热状态诊断系统，其特征在于，包括：
测温系统，用于获取待测电缆终端主绝缘外表面温度理论值、所述待测电缆终端的实际温度值；
比较模块，用于比较所述主绝缘外表面温度理论值、实际温度值的大小；
发热判断模块，用于若所述实际温度值大于所述主绝缘外表面温度理论值，则所述待测电缆终端处于异常发热状态。
9.一种电子设备，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行权利要求1至7中任一项所述的电缆终端发热状态诊断方法。
10.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1至7中任一项所述的电缆终端发热状态诊断方法。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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