[发明专利]一种XLPE电缆接头异常发热检测及测评方法

摘要

本发明公开了一种XLPE电缆接头异常发热检测及测评方法，包括：1)搭建XLPE电缆接头异常发热检测装置，使用单片机控制模块处理温度信号采集系统采集的8个温度传感器监控的XLPE电缆接头绝缘层温度数据，控制液氮的流通和警报器的工作；2)测试XLPE电缆接头异常发热情况；3)对XLPE电缆接头异常发热程度进行测评，使用温度信号采集系统存储的XLPE电缆接头异常发热1min时间内8个温度传感器的温度数据，计算XLPE电缆接头发热损伤因子。该方法可以检测XLPE电缆接头的异常发热情况，并能在无法有效降低XLPE电缆接头异常发热情况下，准确判断出该XLPE电缆接头的发热损伤程度。

主权项

1.一种XLPE电缆接头异常发热检测及测评方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：搭建XLPE电缆接头异常发热检测装置所述的XLPE电缆接头异常发热检测装置包括左端可调出口(2)、左端传感器出口(3)、温控壳(4)、右端传感器出口(7)、右端可调出口(8)、1号温度传感器(10)、2号温度传感器(11)、3号温度传感器(12)、4号温度传感器(13)、5号温度传感器(15)、6号温度传感器(16)、7号温度传感器(17)、8号温度传感器(18)、液氮储存罐(19)、液氮进口阀门(20)、液氮出口阀门(21)、异常发热检测模块(25)、液氮出口导流管(29)、内置液氮导流管(30)、液氮进口导流管(31)，1号输出线(32)、2号输出线(33)；所述的异常发热检测模块(25)由触发指示灯(22)、直流电源(23)、继电器(24)、报警器(26)、单片机控制模块(27)、温度信号采集系统(28)组成；液氮储存罐(19)通过液氮出口阀门(21)将液氮传输至液氮出口导流管(29)，液氮出口导流管(29)穿过温控壳(4)的左端连接至内置液氮导流管(30)，内置液氮导流管(30)螺旋固定于温控壳(4)内壁，内置液氮导流管(30)穿过温控壳(4)的右端将液氮输出至液氮进口导流管(31)，液氮进口导流管(31)通过液氮进口阀门(20)将液氮返回至液氮储存罐(19)；1号温度传感器(10)、2号温度传感器(11)、3号温度传感器(12)、4号温度传感器(13)上下侧错开均匀放置于左端电缆接头绝缘层(5)表面，并联输出至1号输出线(32)，1号输出线(32)通过左端传感器出口(3)连接至温度信号采集系统(28)；5号温度传感器(15)、6号温度传感器(16)、7号温度传感器(17)、8号温度传感器(18)上下侧错开均匀放置于右端电缆接头绝缘层(6)表面，并联输出至2号输出线(33)，2号输出线(33)通过右端传感器出口(7)连接至温度信号采集系统(28)；温度信号采集系统(28)连接至单片机控制模块(27)，单片机控制模块(27)传输信号至继电器(24)和报警器(26)，控制继电器(24)和报警器(26)工作，继电器(24)一端连接至直流电源(23)，直流电源(23)连接至触发指示灯(22)，连接至触发指示灯(22)连接至液氮储存罐(19)内的液氮出口阀门(21)，液氮出口阀门(21)连接至液氮进口阀门(20)，液氮进口阀门(20)连接回继电器(24)；第二步：测试XLPE电缆接头异常发热情况：2.1 1号温度传感器(10)、2号温度传感器(11)、3号温度传感器(12)、4号温度传感器(13)每隔2s测试左端电缆接头绝缘层(5)温度，5号温度传感器(15)、6号温度传感器(16)、7号温度传感器(17)、8号温度传感器(18)每隔2s测试右端电缆接头绝缘层(6)温度，温度信号采集系统(28)采集温度信号，并进行存储；单片机控制模块(27)根据温度信号采集系统(28)采集的温度信息传输信号至继电器(24)和警报器(26)；2.2其中单片机控制模块(27)的工作步骤包括：单片机控制模块(27)读取温度信号采集系统(28)采集的左端电缆接头绝缘层(5)和右端电缆接头绝缘层(6)的温度，进行判断；2.2.1如果在任意时刻，8个温度传感器测试的温度值都未超过阈值T，则单片机控制模块(27)持续输出低电平给继电器(24)和警报器(26)，继电器(24)和警报器(26)保持断开状态；2.2.2如果在任意时刻，8个温度传感器测试的温度值中任一值超过阈值T，并保持超过1min，则单片机控制模块(27)输出高电平信号至继电器(24)，继电器(24)工作状态从断开转换至导通模式，回路导通，直流电源(23)给触发指示灯(22)与液氮进口阀门(20)和液氮出口阀门(21)供电，触发指示灯(22)点亮，液氮进口阀门(20)和液氮出口阀门(21)打开，液氮储存罐(19)将液氮从液氮出口阀门(21)输出至液氮出口导流管(29)，液氮流过内置液氮导流管(30)和液氮进口导流管(31)，经过液氮进口阀门(20)返回至液氮储存罐(19)；温度信号采集系统(28)持续采集温度信号，并传输至单片机控制模块(27)，当8个温度值都未超过阈值T时，则单片机控制模块(27)输出低电平信号至继电器(24)，继电器(24)断开，直流电源(23)停止供电；2.2.3若单片机控制模块(27)持续给继电器(24)发送的高电平信号时长达到2min，则单片机控制模块(27)停止发送高电平信号，开始发送低电平信号至继电器(24)，继电器(24)断开，直流电源(23)停止供电，并开始向警报器(26)发送高电平信号，触发警报器(26)工作，表明XLPE电缆接头异常发热检测装置已无法对XLPE电缆接头进行异常发热处理，需要继续进行第三步XLPE电缆接头异常发热程度的测评；第三步：对XLPE电缆接头异常发热程度进行测评：3.1提取温度信号采集系统(28)记录的启动降温前温度从超过阈值T开始的1min内的31次测试的8个温度传感器所测试到的温度随时间变化的数据，记为(i,y_i,j)，i表示第i次测试，i为整数，i∈[1,31]，j表示第j个传感器，j为整数，j∈[1,8]；即第1次测试数据记为(1,y_1,j)，j为整数，j∈[1,8]，得到8组数据，称作第一组时间‑温度响应序列；第2次测试数据记为(2,y_2,j)，j为整数，j∈[1,8]，得到8组数据，称作第二组时间‑温度响应序列；第3次测试数据记为(3,y_3,j)，j为整数，j∈[1,8]，得到8组数据，称作第三组时间‑温度响应序列；第4次测试数据记为(4,y_4,j)，j为整数，j∈[1,8]，得到8组数据，称作第四组时间‑温度响应序列；第5次测试数据记为(5,y_5,j)，j为整数，j∈[1,8]，得到8组数据，称作第五组时间‑温度响应序列；第6次测试数据记为(6,y_6,j)，j为整数，j∈[1,8]，得到8组数据，称作第六组时间‑温度响应序列；类似，第30次测试数据记为(30,y_30,j)，j为整数，j∈[1,8]，得到8组数据，称作第三十组时间‑温度响应序列；第31次测试数据记为(31,y_31,j)，j为整数，j∈[1,8]，得到8组数据，称作第三十一组时间‑温度响应序列；3.2计算每组时间‑温度响应序列偏离占比因子p_i：ΔD_i表示为每组时间‑温度响应序列中温度偏离阈值T的平均偏离指数，i为整数，i∈[1,31]；ΔD_(i,max)表示为每组时间‑温度响应序列中温度偏离阈值T的最大偏离指数，i为整数，i∈[1,31]；ΔD_(i,min)表示为每组时间‑温度响应序列中温度偏离阈值T的最小偏离指数，i为整数，i∈[1,31]；y_i,j是第i次测试的第j温度传感器的温度测试值，j为整数，j∈[1,8]，i为整数，i∈[1,31]；3.3计算31组时间‑温度响应序列中温度总偏离系数μ：其中，表示第i组时间‑温度响应序列的温度平均值，i为整数，i∈[1,31]；表示31组时间‑温度响应序列的总温度平均值；3.4计算XLPE电缆接头发热损伤因子θ：其中，表示在31组时间‑温度响应序列对应的31个温度平均值里，含有的b个大于等于总温度平均值的温度平均值，a为这b个温度平均值中的第a个温度平均值；p_a表示该组时间‑温度响应序列对应的偏离占比因子，a为整数，b为整数，a∈[1,b]；α表示在31个温度平均值中大于等于总温度平均值的b个温度平均值的平均增量值；表示在31组时间‑温度响应序列对应的31个温度平均值里，含有的q个小于总温度平均值的温度平均值，l为这q个温度平均值中的第l个温度平均值；p_l表示该组时间‑温度响应序列对应的偏离占比因子，l为整数，q为整数，l∈[1,q]；b+q＝31；β表示在31个温度平均值中小于总温度平均值的q个温度平均值的平均增量值；3.5判断XLPE电缆接头的异常发热程度，比较发热损伤因子θ与设定的阈值w₁：若发热损伤因子θ≤w₁，则XLPE电缆接头的异常发热情况相对比较轻微；若发热损伤因子θ＞w₁，表明XLPE电缆接头损伤严重。