专利名称：一种基于单芯电缆暂态热路的电缆温度采集电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电缆检测领域，特别涉及一种基于单芯电缆暂态热路的电缆温度采集电路。
背景技术：
目前，电缆的线芯温度的测量，导体温度是反映电缆运行状态的关键因素，因而有必要实现对它的监控。实际中对运行电缆导体温度的直接测量难以实现，工程中常采用计算的方式来获取，而复杂多变的电缆外部因素使得对导体温度的精确计算也非常困难。
发明内容为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于单芯电缆暂态热路的电缆温度采集电路。为了达到上述目的，本发明提供的基于单芯电缆暂态热路的电缆温度采集电路。 该电路以主芯片Ul为主体，主芯片Ul的7脚为主芯片Ul的电源，4脚为主芯片Ul的接地端，2脚连接电阻R2和电阻R3 —端，电阻R2的另一端连接主芯片Ul的6脚，即电缆温度采集电路的输出端“ + ”，电阻R3的另一端连接可变电阻器R4的一端，可变电阻器R4的另一端连接信号地；主芯片Ul的3脚连接到感温电阻Rl和稳压管Dl的一端，感温电阻Rl的另一端为+15V电源，稳压管Dl的另一端为信号地；主芯片Ul的8脚连接到电容Cl，电容Cl 的另一端为信号地；感温电阻R5的一端连接+15V电源，另一端连接可调稳压管D2，同时连接到可变电阻器RP的一端，可调稳压管D2和可变电阻器RP的另一端连接信号地，感温电阻R5和可调稳压管D2，可变电阻器RP的公共端为电缆温度采集电路的输出端“_” ；其中， 感温电阻Rl和感温电阻R5为感温电阻PT100 ；所述主芯片Ul为LM324 ；所述稳压管Dl为 LM336 ；所述可调稳压管D2为LM335。本发明通过对电缆的表面温度的测量，可以检测出电缆线芯(各种船电、岸电电缆的铜、铝芯)温度，以便计算出电缆线芯的电阻率，计算电缆的功耗，同时也对电缆的剩余寿命提供了重要数据。对这些数据进行处理和综合分析后，根据其数值的大小及变化趋势，可对电缆的可靠性作出判断和对电缆的剩余寿命作出预测，从而能早期发现潜伏的故障，必要时可提供预警或规定的操作。
图1基于单芯电缆暂态热路的电缆温度采集电路图。图2只考虑导体电流变化的电缆热路图。图3只考虑导体电流变化的电缆等效热路图。图4只考虑表皮温度变化的电缆等效热路图。
具体实施方式
[0010]
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。一、电路结构参照图1，在本实施例的基于单芯电缆暂态热路的电缆温度采集电路。该电路以主芯片Ul为主体，主芯片Ul的7脚为主芯片Ul的电源，4脚为主芯片Ul的接地端，2脚连接电阻R2和电阻R3 —端，电阻R2的另一端连接主芯片Ul的6脚，即电缆温度采集电路的输出端“ + ”，电阻R3的另一端连接可变电阻器R4的一端，可变电阻器R4的另一端连接信号地；主芯片Ul的3脚连接到感温电阻Rl和稳压管Dl的一端，感温电阻Rl的另一端为+15V 电源，稳压管Dl的另一端为信号地；主芯片Ul的8脚连接到电容Cl，电容Cl的另一端为信号地；感温电阻R5的一端连接+15V电源，另一端连接可调稳压管D2，同时连接到可变电阻器RP的一端，可调稳压管D2和可变电阻器RP的另一端连接信号地，感温电阻R5和可调稳压管D2，可变电阻器RP的公共端为电缆温度采集电路的输出端“-”；其中，感温电阻Rl 和感温电阻R5为感温电阻PT100 ；所述主芯片Ul为LM3M ；所述稳压管Dl为LM336 ；所述可调稳压管D2为LM335。二、理论分析在电缆外皮温度监测的基础上，建立了单芯电缆暂态热路的数学模型；分别推导出只考虑电流变化和只考虑表皮温度变化两种情况下的暂态温升递推公式，进而推导出单芯电缆暂态温度的完整叠加公式；并采用经典4阶RimgdKutta法求解微分方程组计算电缆本体温度。在试验现场进行了单芯电缆暂态温升试验，并将计算结果与试验测得的温度数据进行了对比验证。结果表明，基于电缆外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算具有较高的精度，可用于单芯电缆实际运行中的温度控制、电缆状态监测及其故障预警等方1. 1只考虑导体电流变化的电缆暂态热路假定表皮温度恒定不变，导体通以暂态电流时，电缆暂态热路模型图如图2所示。图2中，Wc和Ws分别为导体和金属护套中的热流，它们都与导体电流的平方成正比；Ti和Tw分别为绝缘层和外护层的热阻；Qc、Qi、Qs ,Qw从内至外分别为导体、绝缘层、金属护套、外护层的热容；θ c、θ s、θ wO分别为导体温度、金属护套温度和表皮温度。其中0C、θs是待求量，各部分热阻和热容可以根据电缆材料参数计算得到。电缆的绝缘层和外护层的热阻和热容是分布式参数，给计算带来极大困难，由于电缆运行人员并不关心绝缘内部和外护层内部热的分布，因此对于图2可以作如下简化1)按分配比例因数ρ和ρ'把Qi和Qw往其两边相邻结构分配；2)将金属护套热流Ws的作用通过系数qs等效到相应的热阻和热容参数中；3)忽略外护层的外部热容。从而得到图2的等效热路，如图3所示。图3中，Ql = Qc + pQi ； Q2 = (1 - p) Qc + ( Qs +ρ' Qw ) / qs ； ρ 和ρ'由热路和电路的对应关系，根据节点电流法，只考虑导体电流变化的暂态热路所对应的节点热流方程为[0021]
权利要求1. 一种基于单芯电缆暂态热路的电缆温度采集电路，其特征在于，所述电缆温度采集电路以主芯片Ul为主体，主芯片Ul的7脚为主芯片Ul的电源，4脚为主芯片Ul的接地端， 2脚连接电阻R2和电阻R3 —端，电阻R2的另一端连接主芯片Ul的6脚，即电缆温度采集电路的输出端“ + ”，电阻R3的另一端连接可变电阻器R4的一端，可变电阻器R4的另一端连接信号地；主芯片Ul的3脚连接到感温电阻Rl和稳压管Dl的一端，感温电阻Rl的另一端为+15V电源，稳压管Dl的另一端为信号地；主芯片Ul的8脚连接到电容Cl，电容Cl的另一端为信号地；感温电阻R5的一端连接+15V电源，另一端连接可调稳压管D2，同时连接到可变电阻器RP的一端，可调稳压管D2和可变电阻器RP的另一端连接信号地，感温电阻R5 和可调稳压管D2，可变电阻器RP的公共端为电缆温度采集电路的输出端“-”;其中，感温电阻Rl和感温电阻R5为感温电阻PT100 ；所述主芯片Ul为LM324 ；所述稳压管Dl为LM336 ； 所述可调稳压管D2为LM335。
专利摘要一种基于单芯电缆暂态热路的电缆温度采集电路，以主芯片U1为主体，主芯片U1的7脚为主芯片U1的电源，4脚为主芯片U1的接地端，2脚连接电阻R2和电阻R3一端，电阻R2的另一端连接主芯片U1的6脚，电阻R3的另一端连接可变电阻器R4的一端，可变电阻器R4的另一端连接信号地；主芯片U1的3脚连接到感温电阻R1和稳压管D1的一端，感温电阻R1的另一端为+15V电源，稳压管D1的另一端为信号地；主芯片U1的8脚连接到电容C1，电容C1的另一端为信号地；感温电阻R5的一端连接+15V电源，另一端连接可调稳压管D2，同时连接到可变电阻器RP的一端，可调稳压管D2和可变电阻器RP的另一端连接信号地，感温电阻R5和可调稳压管D2，可变电阻器RP的公共端为电缆温度采集电路的输出端“-”。可以检测出电缆线芯温度。
文档编号G01K7/16GK202166481SQ201120196170
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者滕传龙 申请人:大连大工安道船舶技术有限责任公司