一种电缆接头偏心距离的测量方法与流程

本发明涉及电力设施检测技术领域，具体涉及一种电缆接头偏心距离的测量方法。

背景技术：

电缆铺设好后，为了使其成为一个连续的线路，各段线必须连接为一个整体，这些连接点就称为电缆接头。但是，在目前的电力系统中，电缆接头事故率占电缆事故的90％以上，电缆接头已成为供电电网安全运行中的薄弱环节之一。而电缆接头故障最主要的原因是由于制作过程中的不规范施工导致的电缆接头偏心。电缆接头偏心将导致电力运行过程中电缆接头内部接触电阻过大，电缆接头过热，对电缆线路安全运行造成极大威胁。

因此，如何检测电缆接头是否偏心是电力公司面临的一个重大问题，然而目前并没有一种对制作完成的电缆接头偏心度进行有效评估的方法。

技术实现要素：

本发明提供一种电缆接头偏心距离的测量方法，能够实现对电缆接头偏心距离的准确测量，同时，该方法具有操作简单、成本低廉，容易实现的特点。

本发明通过下述技术方案实现：

一种电缆接头偏心距离的测量方法，包括下列步骤：

S1、在电缆接头横截面的外边界均匀设置N个测温点，每个测温点设置一个测温装置，N为偶数；

S2、将测温装置分组，安装位置连线经过电缆接头横截面中心的两个测温装置为一组，每组中两个测温装置测量的温度数值的差值的绝对值作为该组温度偏差；

S3、对电缆接头建模，获得电缆接头偏心距离、偏心角度和温度偏差之间的函数关系,所述偏心距离为电缆接头偏心点与电缆接头横截面中心点之间的距离，所述电缆接头偏心度为电缆接头偏心点与电缆接头横截面中心点的连线及每组测温装置中两个测温装置安装位置连线形成的夹角；

S4、测量每个测温点的表面温度，根据电缆接头偏心距离、偏心角度和温度偏差之间的函数关系获得电缆接头偏心距离。

特别的，所述步骤S3包括：

S31、测量电缆接头不同偏心距离、不同偏心角度下的温度偏差，获得不同偏心角度下，偏心距离与温度偏差的线性关系曲线，；

S32、通过曲线拟合获得偏心距离与温度偏差的线性关系曲线斜率、偏心角度、温度偏差之间的函数关系，结合偏心距离与温度偏差的线性关系曲线斜率、偏心距离之间的函数关系，获得偏心距离、偏心角度和温度偏差之间的函数关系。

特别的，所述步骤S4包括：

S41、测量每个测温点的表面温度，计算每组测温装置的温度偏差；

S42、每组测量装置的连线将电缆接头横截面积均分为N个区域，根据每组测温装置的温度偏差，确定电缆接头偏心点存在的区域，定义为偏心区域；

S43、电缆接头偏心点与电缆接头横截面中心点的连线及偏心区域内第一组测温装置安装位置连线的夹角定义为第一偏心角度θ1，电缆接头偏心点与电缆接头横截面中心点的连线及偏心区域第二组测温装置安装位置连线的夹角定义为第二偏心角度θ2，结合电缆接头偏心距离、偏心角度和温度偏差之间的函数关系，计算第一偏心角度θ1、偏心距离、第一组温度偏差之间的函数关系，以及第二偏心角度θ2、偏心距离、第二组温度偏差之间的函数关系；

S44、计算偏心区域角度α，α＝θ1+θ2，结合第一组温度偏差和第二组温度偏差，获得电缆接头偏心距离。

特别的，N＝8。

特别的，所述测温装置采用显示有效值达到0.01℃的温度传感器。

特别的，所述步骤S3中采用8.7/15kV YJV 1×400的XLPE电力电缆冷缩式直通接头对电缆接头建模。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明所述电缆接头偏心距离的测量方法，能够实现对电缆接头偏心距离的准确测量，从而避免将偏心的电缆接头应用于电力线路中，降低电缆接头事故率，保障电力系统的安全运行。同时，该方法还具有操作简单、成本低廉，容易实现的特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的电缆接头偏心距离的测量方法流程图。

图2为本发明实施例1提供的电缆接头横截面结构示意图。

图3为本发明实施例1提供的电缆接头偏心角度为22.5°时，每组测温装置温度偏差与偏心距离对应关系曲线图。

图4为本发明实施例1提供的电缆接头偏心角度为30°时，每组测温装置温度偏差与偏心距离对应关系曲线图。

图5为本发明实施例1提供的电缆接头偏心角度为90°时，每组测温装置温度偏差与偏心距离对应关系曲线图。

图6为本发明实施例1提供的电缆接头偏心距离与温度偏差的线性关系曲线斜率、偏心角度对应关系曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例以在电缆接头横截面的外边界均匀设置8个测温点为例说明测量电缆接头偏心距离的方法。

如图1所示，图1为本发明实施例1提供的电缆接头偏心距离的测量方法流程图。

所述电缆接头偏心距离的测量方法具体包括如下步骤：

S1、在电缆接头横截面的外边界均匀设置8个测温点，每个测温点设置一个测温装置。

如图2所示，图2为本发明实施例1提供的电缆接头横截面结构示意图。

在电缆接头横截面的外边界均匀设置8个测温点，每个测温点设置一个测温装置，分别定义为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，所述测温装置获取对应测温点的表面温度，分别定义为T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8。

S2、将测温装置分组，安装位置连线经过电缆接头横截面中心的两个测温装置为一组，每组中两个测温装置测量的温度数值的差值的绝对值作为该组温度偏差。

电缆接头横截面的中心点定义为O，按照安装位置连线经过中心点O的两个测温装置为一组的原则，将测温装置分组，获得四组测温装置，其中，S1、S5为第一组测温装置，S2、S6为第二组测温装置，S3、S7为第三组测温装置，S4、S8为第四组测温装置。其中，S1、S5测量的温度数值T1、T5的差值的绝对值为第一组测温装置温度偏差，定义为ΔT1；S2、S6测量的温度数值T2、T6的差值的绝对值为第二组测温装置温度偏差，定义为ΔT2；S3、S7测量的温度数值T3、T7的差值的绝对值为第三组测温装置温度偏差，定义为ΔT3；S4、S8测量的温度数值T4、T8的差值的绝对值为第四组测温装置温度偏差，定义为ΔT4；

S3、对电缆接头建模，获得电缆接头偏心距离、偏心角度和温度偏差之间的函数关系,所述偏心距离为电缆接头偏心点与电缆接头横截面中心点之间的距离，所述电缆接头偏心度为电缆接头偏心点与电缆接头横截面中心点的连线及每组测温装置中两个测温装置安装位置连线形成的夹角。

利用Comsol Multiphysics软件对电缆接头进行建模。

将电缆接头偏心点定义为P，偏心距离为偏心点P与中心点O之间的距离，偏心角度为偏心点P与中心点O的连线及每组测温装置中两个测温装置安装位置连线形成的夹角。当电缆接头偏心角度为22.5°时，分别测量偏心距离为2mm，4mm，6mm，8mm，10mm时，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8的数值，从而计算出对应的ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4数值，获得如图3所示曲线图，图3为本发明实施例1提供的电缆接头偏心角度为22.5°时，每组测温装置温度偏差与偏心距离对应关系曲线图。其中，曲线Q31为第一组和第二组测温装置曲线，斜率定义为K31；曲线Q32为第三组和第四组测温装置曲线，斜率定义为K32。同理，当电缆接头偏心角度为30°时，分别测量偏心距离为2mm，4mm，6mm，8mm，10mm时，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8的数值，从而计算出对应的ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4数值，获得如图4所示曲线，图4为本发明实施例1提供的电缆接头偏心角度为30°时，每组测温装置温度偏差与偏心距离对应关系曲线图。其中，曲线Q41为第二组测温装置曲线，斜率定义为K41；曲线Q42为第一组测温装置曲线，斜率定义为K42；曲线Q43为第三组测温装置曲线，斜率定义为K43；曲线Q44为第四组测温装置曲线，斜率定义为K4。同理，当电缆接头偏心角度为90°时，分别测量偏心距离为2mm，4mm，6mm，8mm，10mm时，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8的数值，从而计算出对应的ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4数值，获得如图5所示曲线图，图5为本发明实施例1提供的电缆接头偏心角度为90°时，每组测温装置温度偏差与偏心距离对应关系曲线图。其中，曲线Q51为第一组和第三组测温装置曲线，斜率定义为K51；曲线Q52为第二组和第四组测温装置曲线，斜率定义为K52。需要说明的是，可以根据需要，测量其他不同的偏心角度、偏心距离情况下，各测温装置的温度数值。

对上述获得的曲线进行曲线拟合，获得电缆接头偏心距离与温度偏差的线性关系曲线斜率、偏心角度、温度偏差之间的函数关系为θ＝-3.539×10⁴×K²-929.9(ΔT/2)+87.79，其中，θ是电缆接头偏心角度，K是电缆接头偏心距离与温度偏差的线性关系曲线斜率，ΔT是电缆接头温度偏差。如图6所示，图6为本发明实施例1提供的电缆接头偏心距离与温度偏差的线性关系曲线斜率、偏心角度对应关系曲线图。

S4、测量待测电缆接头每个测温点的表面温度，根据电缆接头偏心距离、偏心角度和温度偏差之间的函数关系获得待测电缆接头偏心距离。

测量待测电缆接头每个测温点的表面温度T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8的数值，从而计算出对应的ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4数值。每组测量装置的连线将待测电缆接头横截面均分为8个大小相同的区域，S1与中心点O之间的连线、S2与中心点O之间的连线、S1与S2之间的圆弧之间围成区域1，S2与中心点O之间的连线、S3与中心点O之间的连线、S2与S3之间的圆弧之间围成区域2……以此类推，直至S8与中心点O之间的连线、S1与中心点O之间的连线、S8与S1之间的圆弧之间围成区域8。由电缆接头发热原理可知，电缆接头偏心点P温度偏差大的两组测温装置围成的区域，且温度偏差大的两组测温装置相邻。以待测电缆接头测量的温度数值为T1＝48℃、T2＝47℃、T3＝49℃、T4＝51℃、T5＝51℃、T6＝51℃、T7＝47℃、T8＝50℃为例，计算ΔT1＝3℃、ΔT2＝4℃、ΔT3＝2℃、ΔT4＝1℃，从而判断偏心点P位于区域1，将P与第一组测温装置的偏心角度定义为θ1，将P与第二组测温装置的偏心角度定义为θ2，根据电缆接头偏心距离与温度偏差的线性关系曲线斜率、偏心角度、温度偏差之间的函数θ＝-3.539×10⁴×K²-929.9(ΔT/2)+87.79，则有θ1＝-3.539×10⁴×K1²-929.9(ΔT1/2)+87.79，θ2＝-3.539×10⁴×K2²-929.9(ΔT2/2)+87.79，其中，K1为第一组测温装置温度偏差与偏心距离对应关系曲线斜率，，K2为第二组测温装置温度偏差与偏心距离对应关系曲线斜率，将电缆接头偏心距离定义为x，第一组测温装置所在位置坐标为(x，dt1)，第一组测温装置所在位置坐标为(x，dt2)，则K1＝dt1/x，K2＝dt2/x，ΔT1、ΔT2已知，同时，偏心区域角度α＝(360/8)°＝45°，而α＝θ1+θ2，从而即可获得待测电缆接头的偏心距离x。

需要说明的是，电缆接头横截面的外边界设置的测温点数量可以根据需要相应设置为其他偶数。

本实施例的优选实施方式为所述测温装置采用显示有效值达到0.01℃的温度传感器。

本实施例的优选实施方式为步骤S3中采用8.7/15kV YJV 1×400的XLPE电力电缆冷缩式直通接头对电缆接头建模。

本发明的技术方案在电缆接头横截面的外边界布置测温装置，获得电缆接头横截面温度分布情况。对电缆接头建模，获得电缆接头偏心距离、偏心角度和温度偏差之间的函数关系。根据各测温装置测量的待测电缆接头的温度数值，获得电缆接头偏心距离的准确数值。从而实现对电缆接头偏心距离的准确测量，避免将偏心的电缆接头应用于电力线路中，降低电缆接头事故率，保障电力系统的安全运行。同时，该方法还具有操作简单、成本低廉，容易实现的特点。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。