一种电缆导体交流电阻测量方法
【专利摘要】本发明涉及了一种电缆导体交流电阻测量方法，该方法采用调压器和穿心变压器对导体回路施加大电流，经过长时间的电流加热升温，待导体温度稳定之后，同步测量一段导体之间的电压和回路电流，以及导体的表面温度，通过傅里叶变换提取电压与电流信号的幅值和相位，计算电压与电流之间的相位差，最后采用公式计算出导体的交流电阻。该方法测量精度高、稳定性好、重复测量一致性好、结构简单、测量方便，尤其适用于大截面电缆导体的交流电阻测量。
【专利说明】一种电缆导体交流电阻测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种输变电技术的方法，具体讲涉及一种电缆导体交流电阻测量方法。
【背景技术】
[0002]用直流电缆传输电能时，电流沿电缆导体截面的分布实际上是均匀的，而在交流情况下电流沿导体截面的分布则发生了变化，在靠近导体表面处电流密度增大，而越接近导体中心的电流密度则越小，这一交变电流集中于导体表面的现象被称为集肤效应。近几年大截面电缆在电网系统中使用率越来越高，而电缆在通过交流电时产生的集肤效应会随导体横截面增大的现象变得更加严重，导致电缆导体的交流电阻远远大于直流电阻，这不仅降低了电缆的载流能力，还会产生更大的线路损耗。因此需要合理优化导体结构和生产工艺来降低导体的交流电阻。为了有效评价电缆导体的交流电阻，准确测量交流电阻变得非常关键。本发明人观察、研究、分析现有技术发现对这一重要课题尚无一种完整、满意的解决方案。因为高压电缆导体一般为铜导体，尤其是大截面导体电阻值非常小，且交流电阻测量系统需采用交流电，测量信号极易受各种干扰因素的影响，导致测量结果的误差很大。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电缆导体交流电阻测量方法，该方法通过提高测量设备的精度和采集率，优化测试回路和屏蔽手段，以达到克服测量信号极易受各种干扰因素的影响，导致测量结果误差很大的困难。
[0004]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0005]本发明提供一种电缆导体交流电阻测量方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤:
[0006]I)将电缆导体连接成闭合回路，并对其施加大电流；
[0007]2)确定闭合回路的电流值；
[0008]3)确定闭合回路的电压值；
[0009]4)确定闭合回路的温度值；
[0010]5)确定闭合回路的交流电阻；
[0011]6)重复步骤5)，施加不同的电流，得到在不同温度下的电缆导体的交流电阻值。
[0012]进一步地，所述步骤I)中，将10-15m的电缆导体样品环绕并通过夹具连接形成闭合回路，闭合回路穿过穿心变压器，所述穿心变压器和调压器连接后对闭合回路施加大电流，穿心变压器和调压器分别与控制系统连接，以调节闭合回路的电流值。
[0013]进一步地，所述步骤2)中，所述闭合回路穿过电流互感器，电流互感器的输出端子通过屏蔽线与电流采集卡连接，以测量闭合回路的电流值。
[0014]进一步地，所述步骤3)中，在闭合回路的电缆导体样品上选取距离不小于4m的两点安装电压测量端子测量并记录两个电压测量端子之间的距离，通过屏蔽线连接电压测量端子和电压采集卡，屏蔽线紧贴电缆导体。
[0015]进一步地，所述步骤4)中，在闭合回路的被测段电缆导体表面固定3个热电阻，所述3个热电阻分别通过屏蔽线与温度采集卡连接，测量温度取3个温度的中间值(直接读取的3个温度数值中中间的那一个)。
[0016]进一步地，所述步骤5)中，对闭合回路施加稳定的电流，经过电流加热使电缆导体升温，待电缆导体温度处于稳定的温度后，记录测量电压值、电流值和导体表面温度；通过傅里叶变换提取电压与电流信号的幅值和相位，并计算电压信号与电流信号之间的相位差，通过下式①计算出电缆导体的交流电阻:
「 ? _ U X cos O?
[0017]Rac=①；
/ X L
[0018]其中:Rac为交流电阻，U为被测段电缆导体的电压有效值，I为闭合回路电流有效值，Θ为计算得到的电压信号与电流信号的相位差，L为电缆导体样品被测段的长度。
[0019]与现有技术比，本发明具有以下优异效果:
[0020]1、本发明提供的一种电缆导体交流电阻测量方法，通过提高测量设备的精度和采集率，优化测试回路和屏蔽手段，克服了测量信号极易受各种干扰因素的影响，导致测量结果误差很大的技术瓶颈。
[0021]2、本发明提供的技术方案测量精度高；稳定性好；重复测量结果一致性好；测量装置结构简单，测量方便。
[0022]3、本发明提供的技术方案适用于大截面电缆导体的交流电阻测量。
[0023]4.本发明提供的技术方案为使导体结构和生产工艺的合理优化来降低导体的交流电阻提供了技术支持。解决了有效评价和准确测量电缆导体的交流电阻的技术难题。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明提供的导体交流电阻测量装置示意图；其中:1_电缆导体，2-夹具，3-穿心变压器，4-调压器，5-电流互感器，6-电压测量端子，7-热电阻，8-电压采集卡，9-温度采集卡，10-电流采集卡，11-屏蔽线；
[0025]图2是本发明提供的电缆导体交流电阻测量方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0027]本发明提供的导体交流电阻测量装置示意图如图1所示，包括:电缆导体1，夹具2，穿心变压器3，调压器4，电流互感器5，电压测量端子6，热电阻7，电压采集卡8，温度采集卡9，电流采集卡10和屏蔽线11。
[0028]电缆导体I样品环绕并通过夹具2连接形成一个闭合回路，闭合回路穿过穿心变压器3 ;穿心变压器3和调压器4连接用于对闭合回路施加大电流；穿心变压器3和调压器4分别与控制系统连接，用于调节闭合回路的电流值；闭合回路穿过电流互感器5，电流互感器5的输出端子通过屏蔽线11与电流采集卡10连接，用于测量闭合回路的电流值；通过屏蔽线11连接测电压量端子6和电压采集卡8，用于测量闭合回路的电压值；所述热电阻7的数目为3，分别通过屏蔽线11与温度采集卡9连接，用于测量闭合回路的温度值。
[0029]本发明提供的电缆导体交流电阻测量方法的流程图如图2所示，包括下述步骤:
[0030]I)将电缆导体连接成闭合回路，并对其施加大电流:
[0031]将一定长度(10-15m)的电缆导体I样品环绕并通过夹具2连接形成一个闭合回路，闭合回路穿过穿心变压器3，所述穿心变压器和调压器连接后对闭合回路施加大电流，穿心变压器3与调压器4和控制系统连接，用于调节回路的电流值。
[0032]2)确定闭合回路的电流值:
[0033]闭合回路穿过电流互感器5，电流互感器5的输出端子通过屏蔽线11与电流采集卡10连接，用于测量闭合回路的电流值。
[0034]3)确定闭合回路的电压值:
[0035]在闭合回路的电缆导体I样品上选取两点安装电压测量端子6，两个电压测量端子6的距离不小于4m，测量并记录两个电压测量端子6之间的距离，通过屏蔽线11连接电压测量端子和电压采集卡8，屏蔽线11紧贴电缆导体。
[0036]4)确定闭合回路的温度值:
[0037]在闭合回路的被测段电缆导体I表面固定3个热电阻7，所述3个热电阻7分别通过屏蔽线11与温度采集卡9连接，测量温度取3个温度的中间值(直接读取的3个温度数值中中间的那一个)。
[0038]5)确定闭合回路的交流电阻:
[0039]对闭合回路施加稳定的电流，经过电流加热使电缆导体升温，待电缆导体温度处于稳定的温度后，记录测量电压值、电流值和导体表面温度；通过傅里叶变换提取电压与电流信号的幅值和相位，并计算电压信号与电流信号之间的相位差，通过下式①计算出电缆导体的交流电阻:
n Ux cos O^
[0040]Rac=①；
IxL
[0041]其中:Rac为交流电阻，U为被测段电缆导体的电压有效值，I为闭合回路电流有效值，Θ为计算得到的电压信号与电流信号的相位差，L为电缆导体样品被测段的长度。
[0042]6)重复步骤5)，施加不同的电流，得到电缆导体在不同温度下的交流电阻值。
[0043]本发明提供了一种电缆导体交流电阻测量方法，该方法采用调压器和穿心变压器对导体回路施加大电流，经过长时间的电流加热升温，待导体温度稳定之后，同步测量一段导体之间的电压和回路电流，以及导体的表面温度，通过傅里叶变换提取电压与电流信号的幅值和相位，计算电压与电流之间的相位差，最后采用公式计算出导体的交流电阻。该方法测量精度高、稳定性好、重复测量一致性好、结构简单、测量方便，尤其适用于大截面电缆导体的交流电阻测量。
[0044]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，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电缆导体交流电阻测量方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 1)将电缆导体连接成闭合回路，并对其施加大电流； 2)确定闭合回路的电流值； 3)确定闭合回路的电压值； 4)确定闭合回路的温度值； 5)确定闭合回路的交流电阻； 6)重复步骤5)，施加不同的电流，得到在不同温度下的电缆导体的交流电阻值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中，将10-15m的电缆导体样品环绕并通过夹具连接形成闭合回路，闭合回路穿过穿心变压器，所述穿心变压器和调压器连接后对闭合回路施加大电流，穿心变压器和调压器分别与控制系统连接，以调节闭合回路的电流值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述闭合回路穿过电流互感器，电流互感器的输出端子通过屏蔽线与电流采集卡连接，以测量闭合回路的电流值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，在闭合回路的电缆导体样品上选取距离不小于4m的两点安装电压测量端子测量并记录两个电压测量端子之间的距离，通过屏蔽线连接电压测量端子和电压采集卡，屏蔽线紧贴电缆导体。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，在闭合回路的被测段电缆导体表面固定3个热电阻，所述3个热电阻分别通过屏蔽线与温度采集卡连接，测量温度取3个温度的中间值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中，对闭合回路施加稳定的电流，经过电流加热使电缆导体升温，待电缆导体温度处于稳定的温度后，记录测量电压值、电流值和导体表面温度；通过傅里叶变换提取电压与电流信号的幅值和相位，并计算电压信号与电流信号之间的相位差，通过下式①计算出电缆导体的交流电阻:
UxcosO rAC = -T-T-①；
IXL 其中=Rac为交流电阻，U为被测段电缆导体的电压有效值，I为闭合回路电流有效值，Θ为计算得到的电压信号与电流信号的相位差，L为电缆导体样品被测段的长度。
【文档编号】G01R27/08GK104251936SQ201410539278
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】邓显波, 赵健康, 欧阳本红, 樊友兵, 刘松华 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院