[发明专利]基于声表面波温度传感器的电缆导体温度测量系统及算法

摘要

本发明属于电缆温度测量技术领域，尤其涉及一种基于声表面波温度传感器的电缆导体温度测量系统及算法，该测量系统包括声表面波温度传感器、数据传输系统、电缆温度监控系统；所述声表面波温度传感器布置在电缆接头表面和电缆本体表面，将采集到的数据通过数据传输系统传递到电缆温度监控系统，并结合电缆表面温度测量值和电缆载流量理论计算方法，通过表面温度和电缆结构参数计算导体温度，从而实现对电缆导体温度的实时监测。解决了传统IEC算法无法解决的由于电缆中间接头处结构复杂、环境恶劣而造成电缆接头处导体温度和本体处导体温度存在较大差异的问题，实现了电缆接头导体温度的测量，大大提高了导体温度测量的便捷性和准确度。

主权项

1.一种基于声表面波温度传感器的电缆导体温度测量系统，其特征在于，包括声表面波温度传感器、数据传输系统、电缆温度监控系统；所述声表面波温度传感器布置在电缆接头表面和电缆本体表面，将采集到的数据通过数据传输系统传递到电缆温度监控系统；所述声表面波温度传感器的电缆导体温度测量系统的算法是以IEC算法为基础，利用不同敷设环境下仿真数据和结合110kV电缆试验结果、数值计算结果和IEC计算结果，得到IEC修正公式：式中：R为最高工作温度下导体的交流电阻，单位Ω/m，Wd为绝缘层的介质损耗，λ1为金属套与屏蔽的损耗系数，λ2为铠装的损耗系数，T1为绝缘层热阻，T2为内衬及填料热阻，T3为外护套热阻，T4为空气中电缆外部热阻，n为电缆中载有负荷的导体数，Δθ为高于环境温度的导体温升，k为修正系数，I为电缆实时负荷；所述算法还包括利用稳态运行工况下中间接头导体温度和本体导体温度差异，得到110kV单芯电缆接头导体温度计算公式：θ1＝α(θ′1‑θ0)+θ0θ2＝β(θ′2‑θ′1)+θ1式中：θ1为接头导体计算值温度；θ′1为本体导体计算值温度；θ2为接头表皮计算值温度；θ′2为本体表皮计算值温度；θ0为环境温度；其中修正系数α＝1.25、β＝0.98；所述温度采集器安装在温度采集轨道车，温度采集轨道车自动运行于电缆隧道或电缆沟中的轨道上，温度采集器自动接收一定范围内的声表面温度传感器所采集的数据，并通过CAN或者无线方式上传至测温主控终端，实现无人自动巡检；所述电缆温度监控系统的计算方法包括：首先，电缆温度监控系统获得由数据传输系统上传的电缆表皮温度；其次，电缆温度监控系统判断所得表皮温度是否为接头处表皮温度，不是则利用电缆本体导体温度算法计算导体温度；反之，则用电缆接头导体温度算法计算导体温度；最后，监控系统将分析求得的电缆导体温度数据，判断电缆是否存在局部过热或对动态增容提供指导；所述声表面波温度传感器包括布置在压电基片两端的叉指换能器和反射栅，在叉指换能器两端加上交变电压时，会在叉指换能器下面的压电基片表面和表面附近的空间产生交变电场，并通过逆压电效应在压电基片表面产生相应的弹性形变，从而激发声表面波，通过利用外界温度因素对声表面波传播特性的影响，可以获得与被测物体温度相关的数据；所述数据传输系统是由温度采集器、测温主控终端、电力专网所组成；温度采集器对各测温点的声表面温度传感器进行数据采集，并通过CAN或者无线传输至测温主控终端，测温主控终端通过电力专网将数据上传至电缆温度监控系统，进行进一步分析计算；所述声表面温度传感器采用分布式布置方式，并使用导热胶进行固定。