了解电缆接头的温度异常，实 现电缆接头状态的无损监测，为电缆接头状态识别提供参考依据；相关人员可根据温度异 常合理安排检修及更换，避免或减少故障产生，从而保证电缆安全运行。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明的原理示意图；
[0035] 图2为本发明的具体流程图；
[0036] 图3为实施例中构建的电缆一维暂态热路模型；
[0037] 图4为实施例中径向温度反演示意图；
[0038] 图5为实施例中电缆本体二维温度场模型；
[0039] 图6为实施例中电缆缆芯轴向温度拟合示意图；
[0040] 图7为仿真得到的3个测温点的暂态温度数据曲线；
[0041]图8为不同方法获得的缆芯接触点暂态温度曲线。
[0042] 图中，1_电缆接头；2-电缆本体；3-缆芯；4-缆芯接触点；5- 土壤层；6-砂石 层；7-缆芯热流源；8-环境温度；Ul-缆芯层温度；U2-绝缘层温度；U3-半导电阻水层温 度；U4-铝护套温度；U5-外护套温度；U6-砂石层温度；Cl-缆芯层热容；C2-绝缘层热容； C3-半导电阻水层热容；C4-铝护套热容；C5-外护套热容；C6-砂石层热容；Rl-缆芯层热 阻；R2-绝缘层热阻；R3-半导电阻水层热阻；R4-铝护套热阻；R5-外护套热阻；R6-砂石层 热阻。
【具体实施方式】
[0043] 下面将结合附图和具体实施例进一步说明本发明技术方案。
[0044] 图1为本发明原理示意图，从中可以看出来本发明特点在于结合径向温度反演和 轴向温度拟合获得电缆接头处缆芯接触点（4)温度。所谓缆芯接触点指电缆接头内部两段 缆芯的接触面，该处由于存在相对较大的接触电阻，所以温度最高。
[0045] 图2是本发明的具体流程图，主要包括径向温度反演和轴向温度拟合两部分。径 向温度反演即：根据电缆本体结构和材料参数、以及土壤结构及材料参数，构建对应的电缆 一维暂态热路模型，基于电缆一维暂态热路模型进行径向温度反演，获得反映电缆本体表 面温度和缆芯温度之差的径向温差函数，结合电缆本体表面测温点实测温度即可获得各测 温点在缆芯径向对应处的反演温度，各测温点在缆芯径向对应处即缆芯拟合点。轴向温度 拟合即：通过有限元温度场仿真获得缆芯接触点（4)和缆芯η个拟合点的暂态温度仿真数 据集，对暂态温度仿真数据集进行拟合，得到反映缆芯接触点温度和缆芯拟合点温度间联 系的缆芯轴向温度函数。结合缆芯拟合点反演温度和缆芯轴向温度函数获得缆芯接触点温 度。
[0046] 下面以IlOkV单芯直埋式电缆为例，阐述其径向温度反演和轴向温度拟合过程。
[0047] 一、径向温度反演
[0048] 本实施例的具体实施中，径向温度反演利用MATLAB实现。
[0049] 首先，计算电缆本体各层及土壤各层的集总热路参数，包括热阻和热容。从电缆本 体的缆芯层到土壤的土壤层共7层，电缆本体各层和土壤各层的结构参数和材料参数见表 1，其中，电缆本体从内向外依次为缆芯层、交联聚乙烯层、半导电阻水带层、铝护套层、外护 套层；土壤包括砂石层和土壤层。
[0050] 表1电缆本体各层和土壤各层的结构参数及材料参数
[0051]
【主权项】
1. 基于电缆表面温度的电缆接头缆芯温度反演方法，其特征是，包括步骤： 步骤1，根据电缆一维暂态热路模型和电缆本体的表面测温点温度进行径向温度反演， 获得缆芯拟合点反演暂态温度，缆芯拟合点即表面测温点在缆芯上的径向投影位置； 步骤2,采用有限元温度场仿真法构建电缆二维温度场仿真模型，并在不同加载电流和 不同时刻下仿真缆芯接触点和缆芯拟合点的暂态温度，获得暂态温度仿真数据集； 步骤3,以缆芯接触点暂态温度为自变量、缆芯拟合点暂态温度为因变量，对暂态温度 仿真数据集进行拟合，获得缆芯轴向温度函数； 步骤4,结合缆芯拟合点反演暂态温度和缆芯轴向温度函数获得缆芯接触点温度。
2. 如权利要求1所述的基于电缆表面温度的电缆接头缆芯温度反演方法，其特征在 于： 所述的表面测温点设于距电缆接头2. 5m的同侧电缆本体表面。
3. 如权利要求1所述的基于电缆表面温度的电缆接头缆芯温度反演方法，其特征在 于： 所述的缆芯拟合点数量为2~6。
4. 如权利要求1所述的基于电缆表面温度的电缆接头缆芯温度反演方法，其特征在 于： 步骤1进一步包括子步骤： I. 1根据电缆本体各层及土壤各层的结构参数和材料参数，获得电缆本体各层和土壤 各层的热阻和热容，其中，材料参数包括热导率、密度和比热容； 1. 2根据热阻和热容分别获得电缆本体各层和土壤各层的集总热阻和集总热容； 1. 3基于集总热阻和热容构建电缆的一维暂态热路模型； 1. 4基于一维暂态热路模型，通过复频域变换和节点电压方程求解获得反映电缆本体 表面温度和缆芯温度之差的径向温差函数； 1. 5结合电缆本体表面测温点温度和径向温差函数获得缆芯拟合点反演暂态温度。
5. 如权利要求1所述的基于电缆表面温度的电缆接头缆芯温度反演方法，其特征在 于： 步骤2中所述的加载电流为一系列逐渐增大、但不大于电缆最大工作电流的电流值序 列。
6. 如权利要求1所述的基于电缆表面温度的电缆接头缆芯温度反演方法，其特征在 于： 步骤2进一步包括子步骤： 2. 1根据电缆接头、电缆本体和土壤的结构，采用有限元分析法构建电缆二维温度场仿 真丰吴型； 2.2输入环境温度、加载电流、电缆和土壤的各层的材料参数，采用有限元分析法对电 缆二维温度场仿真模型进行温度场仿真，获得不同加载电流和不同时刻下缆芯接触点和缆 芯拟合点的暂态温度，其中，材料参数包括密度、比热容和热导率。
7. 如权利要求1所述的基于电缆表面温度的电缆接头缆芯温度反演方法，其特征在 于： 步骤3中所述的拟合为非线性拟合。
8.基于电缆表面温度的电缆接头缆芯温度反演系统，其特征在于，包括： 第一模块，用来根据电缆一维暂态热路模型和电缆本体的表面测温点温度进行径向温 度反演，获得缆芯拟合点反演暂态温度，缆芯拟合点即表面测温点在缆芯上的径向投影位 置； 第二模块，用来采用有限元温度场仿真法构建电缆二维温度场仿真模型，并在不同加 载电流和不同时刻下仿真缆芯接触点和缆芯拟合点的暂态温度，获得暂态温度仿真数据 集； 第三模块，用来以缆芯接触点暂态温度为自变量、缆芯拟合点暂态温度为因变量，对暂 态温度仿真数据集进行拟合，获得缆芯轴向温度函数； 第三模块，用来结合缆芯拟合点反演暂态温度和缆芯轴向温度函数获得缆芯接触点温 度。
【专利摘要】本发明提供了一种基于电缆表面温度的电缆接头缆芯温度反演方法及系统，包括：步骤1，根据电缆一维暂态热路模型和电缆本体的表面测温点温度进行径向温度反演，获得缆芯拟合点反演暂态温度；步骤2，采用有限元温度场仿真法构建电缆二维温度场仿真模型，并在不同加载电流和不同时刻下仿真缆芯接触点和缆芯拟合点的暂态温度，获得暂态温度仿真数据集；步骤3，以缆芯接触点暂态温度为自变量、缆芯拟合点暂态温度为因变量，对暂态温度仿真数据集进行拟合，获得缆芯轴向温度函数；步骤4，结合缆芯拟合点反演暂态温度和缆芯轴向温度函数获得缆芯接触点温度。本发明利用电缆本体表面温度通过反演和拟合，即可获得准确的缆芯接触点温度，简单便捷。
【IPC分类】G01K13-00
【公开号】CN104776938
【申请号】CN201510173829
【发明人】阮江军, 刘超, 黄道春
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月14日