电缆导体温度测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及温度测量技术领域，尤其涉及一种电缆导体温度测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 在配电系统中，配电设备如环网柜、分接箱、箱变、电力电缆等设备已经得到广泛 使用，尤其城网，基本上已普及到位。在电缆线路长期运行过程中，因为电缆线路负荷不平 衡、电缆端接缺陷造成的局放、电缆线路自身缺陷造成的局放、设备老化等因素造成电缆线 路尤其电缆线路连接点位置温度不正常升高，将会给开关设备、电力电缆带来安全隐患。当 温度过高甚至会造成线路、设备爆炸，不仅会造成设备损坏，甚至会引起人员伤亡事故，同 时造成的线路停电事故会给电力用户带来非常大的经济损坏，社会影响非常恶劣。因此如 何实时监测电缆线路运行状态，实现事故预警并提供科学、高效的排除故障的解决办法已 经成为电力线路运维管理部门的迫切需求。
[0003] 目前存在的技术：
[0004] 1)烟雾传感器
[0005] 室内火灾防护烟雾传感器可用于监测电缆引起的火灾，但是这种传感器监测的是 烟雾浓度，当电缆异常发热发出烟雾引起传感器报警时，火灾已经发生，已经造成一定的损 失。因此，烟雾传感器虽然能对发生的火灾进行告警，但却不能对灾害进行预警。
[0006] 2)感温电缆
[0007] 感温电缆，将感温电缆和电缆平行安放，通过对附设在电缆上的感温钢丝提前设 置一个定值，当电缆里面的温度达到设定值时，感温电缆就会发生短路，感温电缆通过短路 信号就可以达到监测电缆温度的目的。但是感温电缆报警只具有区域报警功能，无法准确 定位，不能测出电缆的温度。
[0008] 3)温度传感器
[0009] 将温度传感器固定在监测点，直接测量电缆表皮的温度。设定一个温度阈值，当温 度传感器检测的电缆表皮温度超过温度阈值时，温度传感器报警。这种方法参数量大，计算 复杂，而且容易出现误判和漏判。
【发明内容】
[0010] 本申请的目的是提供一种电缆导体温度测量装置及方法，通过测量电缆接头温度 和电缆负荷电流来计算电缆导体温度，计算简单，误差小。
[0011] 为实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种电缆导体温度测量装置，所述装置 包括：
[0012] 温度测量模块、电流检测模块、温度信号转换模块、电流信号转换模块、MCU处理 器；
[0013] 所述温度测量模块，用于测量电缆接头温度值，并将所述电缆表皮温度值发送给 温度信号转换模块；
[0014] 所述电流检测模块，用于检测电缆线路负荷电流，并将所述电缆线路负荷电流发 送给电流信号转换模块；
[0015] 所述温度信号转换模块，用于将所述电缆接头温度值转换为第一电压采样信号， 并将所述第一电压采样信号发送给所述MCU处理器模块；
[0016] 所述电流信号转换模块，用于将所述电缆线路负荷电流转换为第二电压采样信 号，并将所述第二电压采样信号发送给所述MCU处理器模块；
[0017] 所述MCU处理器，用于利用所述第一电压采样信号和所述第二电压采样信号计算 电缆导体温度值。
[0018] 第二方面，本申请提供了一种电缆导体温度测量方法，所述方法包括：
[0019] 分别测量电缆接头温度值和电缆线路负荷电流；
[0020] 将所述电缆接头温度值和所述电缆线路负荷电流分别转换为第一电压采样信号 和第二电压采样信号；
[0021] 利用所述第一电压采样信号和所述第二电压采样信号计算电缆导体温度值。
[0022] 本申请实施例提供的电缆导体温度测量装置及方法，通过测量电缆接头温度和电 缆负荷电流来计算电缆导体温度，计算简单，误差小。对于电缆异常发热引起的事故能够提 前预警，避免灾害事故发生。
【附图说明】
[0023] 图1为本申请实施例一提供的电缆导体温度测量装置示意图；
[0024] 图2为本申请实施例一提供的电缆导体温度测量方法流程图。
【具体实施方式】
[0025] 下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做进一步的详细描述。
[0026] 图1为本申请实施例一提供的电缆导体温度测量装置示意图。如图1所示，所述装 置包括：温度测量模块10、电流检测模块20、温度信号转换模块30、电流信号转换模块40、 MCU处理器50。
[0027] 温度测量模块10用于测量电缆接头温度值，并将电缆表皮温度值发送给温度信 号转换模块。温度测量模块10具体可以为温度传感器，温度传感器在测量电缆表皮温度 时，经导热片紧贴电缆接头处表皮，可以准确及时地监测到电缆接头处的温度情况。
[0028] 电流检测模块20用于检测电缆线路负荷电流，并将电缆线路负荷电流发送给电 流信号转换模块。电流检测模块20利用感应线圈和磁体构成的闭合回路，检测电缆线路负 荷电流。
[0029] 温度信号转换模块30用于将电缆接头温度值转换为第一电压采样信号，并将第 一电压采样信号发送给所述MCU处理器模块。
[0030] 电流信号转换模块40用于将所述电缆线路负荷电流转换为第二电压采样信号， 并将所述第二电压采样信号发送给所述MCU处理器模块。电流信号转换模块40具体可以 为I-V转换电路。通过电磁感应原理，将电缆线路的负荷电流经I-V转换输出第二电压采 样信号，由于I-V输出的信号大小与线路负荷电流大小成正比，因此能够实现对电缆线路 负荷电流的实时检测。
[0031] MCU处理器50用于利用所述第一电压采样信号和所述第二电压采样信号计算电 缆导体温度值。
[0032] 电缆导体温度值θ = Δ Θ + Θ环，其中，Θ环为电缆接头温度值，经温度信 号转换模块转换为第一电压采样信号；A Θ为电缆导体与绝缘外皮之间的温度差
t W。为每厘米电缆的每相导体损耗W。= 12R ;1为电缆线路负荷电流，经 电流信号转换模块转换为第二电压采样信号；R为电缆交流电阻;Wd为每米电缆长度的介 质损耗，！\为导体与护套间热阻。
[0033] 电缆型号一定，配电网中的相电压一定，则Tl、WdS定值；电缆线路负荷电流I已 知，电缆交流电阻R为定值，根据公式w。= 12R,得到W。;根据公式
得到 A Θ，进而得到电缆导体温度Θ。
[0034] 需要说明的是，电缆的内衬层，外被层及外界媒质对电缆导体温度影响较小，本申 请在计算电缆导体温度时，对温度影响小的参数忽略不计，不影响计算的准确度。
[0035] MCU处理器50还用于根据电缆导体温度值判断电缆温度是否出现异常，当电缆导 体的温度大于预设的第一阈值或者电缆导体的温度升高大于预设的第二阈值时，确定电缆 温度异常。
[0036] 其中，第一阈值和第二阈值可以根据实际情况设置。
[0037] 所述装置还包括告警显示模块60、信息传输模块70、分析判断模块80和电源模块 90 〇
[0038] 当电缆温度出现异常时，MCU处理器50将异常信息发送给告警显示模块60和信 息传输模块70,告警显示模块60根据异常信息进行告警显示，同时，信息传输模块70将异 常信息发送给分析判断模块80,分析判断模块80对异常信息进行故障分析。
[0039] 当电缆温度正常时，MCU处理器50将电缆导体温度值发送给信息传输模块70,信 息传输模块70将电缆导体温度值发送给分析判断模块80,分析判断模块80判断电缆的三 相温度是否平衡。
[0040] 其中，信息传输模块70具体可以为无线通信电路、光纤通信电路等。