一种基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法技术

本发明专利技术提出了一种基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法。本发明专利技术利用微波辐射计放置在电缆接头上方测量电缆接头处的微波辐射信号；所述微波辐射计与计算机连接；将微波辐射计的切换开关分别切换到冷源和热源时，微波辐射计分别输出对应的冷源电压和热源电压，并传输至计算机做定标处理，得到微波辐射计通道的增益和偏移量；将微波辐射计的开关切换到天线端，微波辐射计测量电缆接头处的微波辐射信号，并将测量的信号转换为电压传输至计算机；计算机根据微波辐射计输出电压、通道的增益和偏移量计算电缆接头处的亮温；计算机通过亮温数据反演得到电缆接头内部导体温度。本发明专利技术能够通过非接触的方式实时测量电缆接头内部导体温度。内部导体温度。内部导体温度。

A method for measuring the internal temperature of cable joint based on microwave radiation measurement

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法


[0001]本专利技术属于电力电缆检测
，具体涉及一种基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法。

技术介绍

[0002]电缆附件(包括终端接头和中间接头)是电缆线路中与电缆同等重要、保障安全运行的重要部分。引发电缆附件故障有多种原因，电缆中间接头温度过高是导致电缆出现故障的主要因素之一。因此，为了避免故障的发生，需要时刻监控电缆接头的温度状况。目前针对运行中电缆接头的测温主要分为红外测温、光纤测温，该技术主要通过测量电缆表面温度，结合算法反演推算出内部导体温度，其最大难点在于通过算法反演内部导体温度过程中受到多方面因素影响，虽然能够反映一些运行状况，但是无法准确得到电缆内部导体部分温度，影响电缆状态的准确判断。通过植入电缆内部无源传感器可解决电缆内部导体温度无法直接测量的问题，但传感器的植入的方式仍然可能对电缆结构有破坏，对电缆长期运行是否存在影响还需要进一步评估，且需生产和铺设过程中预先植入，这种方式需由电缆和附件厂家配合，后期推广难度大。本专利技术提出一种基于微波辐射测量的方法，能够通过非接触的方式，测量电缆接头内部的温度。

技术实现思路

[0003]针对现有技术难以直接测量电缆接头内部温度的缺陷，本专利技术实施例提供了一种基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法，以解决现有技术存在的缺陷。
[0004]本专利技术方法通过微波辐射计在外部测量电缆接头处的微波辐射信号，当电缆接头内部的导体发热时会产生微波辐射信号，这个微波热辐射信号能够穿电缆接头的透绝缘层被微波辐射计的天线探测到，然后微波辐射计的通道将天线探测到的微波辐射信号转换为电压，并以输出电压的方式从微波辐射计的输出端口输出，该电压信号为模拟信号，再将电压信号送入计算机中反演出电缆接头内部导体的物理温度。
[0005]本专利技术的技术方案为一种基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]步骤1：利用微波辐射计测量电缆接头处的微波辐射信号，所述微波辐射计放置在电缆接头处的上方，并测量电缆接头处的微波辐射信号；所述微波辐射计与计算机连接；
[0007]步骤2：将微波辐射计的切换开关切换到冷源时，微波辐射计对应的冷源电压输出至计算机，将微波辐射计的切换开关切换到热源时，微波辐射计对应的热源电压输出至计算机，计算机根据冷源电压、热源电压对微波辐射计输出的电压信号做定标处理，得到微波辐射计通道的增益、微波辐射计通道的偏移量；
[0008]步骤3：将微波辐射计的切换开关切换到天线端时，微波辐射计测量电缆接头处的微波辐射信号；微波辐射计将电缆接头处的微波辐射信号转换为辐射计的输出电压，并输出至计算机；计算机根据微波辐射计输出电压、通道的增益、微波辐射计通道的偏移量计算
天线口面测量到的微波辐射信号的亮温；
[0009]步骤4：计算机通过天线口面测量到的微波辐射信号的亮温反演计算得到电缆接头内部导体的温度；
[0010]作为优选，步骤2所述根据冷源电压、热源电压对微波辐射计输出的电压信号做定标处理，具体为：
[0011][0012][0013]式中，V1为冷源电压输出，V2为热源电压输出，T1为冷源的亮温，T2为热源的亮温，a表示步骤2所述的微波辐射计通道的增益，b表示步骤2所述的微波辐射计通道的偏移量；
[0014]作为优选，步骤3所述计算天线口面测量到的微波辐射信号的亮温为：
[0015][0016]式中，V
out
表示微波辐射计的输出电压，T表示天线口面测量到的微波辐射信号的亮温；
[0017]作为优选，所述步骤4具体如下：
[0018]步骤4所述天线口面测量到的微波辐射信号的亮温，表示为：
[0019][0020]式中，T
back
表示辐射计测量时的背景亮温，T
back
在微波辐射计测量电缆接头之前，将微波辐射计的天线对准天空方向，测量背景辐射的亮温，然后根据微波辐射计的输出电压V
back
计算背景辐射亮温T
back
；即，其中V
back
表示微波辐射计天线对准天空方向时输出的电压，a表示微波辐射计通道的增益；，b表示微波辐射计通道的偏移量；
[0021]式中，n表示划分的第n层绝缘层，N表示绝缘层的总层数；
[0022]式中，T
nphy
表示第n层绝缘层的物理温度，T
nphy
是未知量；
[0023]式中，W
n
表示第n层绝缘层中物理温度转化为亮温的效率，具体计算方式为：
[0024][0025]式中，r
n
表示第n层的反射率，α
m
表示第m层的衰减因子
[0026]所述r
n
表示为：
[0027][0028][0029]式中，Z
n
表示第n层的归一化阻抗，p表示极化方式，h为水平极化，v为垂直极化；
[0030]所述Z
n
表示为：
[0031][0032]其中，表示相对本质阻抗，u
n
表示第n层相对介电常数，θ
n
表示第n层入射角；ε
n
表示第层的介电常数。
[0033]第n层的衰减因子α
n
表示为：
[0034][0035]式中，L
n
表示第n层的损耗因子，表示为：
[0036][0037]其中，d
n
表示第n层的厚度，表示第n层的功率吸收系数，μ表示真空导磁率，ε表示真空介电常数；
[0038]所述第n层绝缘层的物理温度的公式模型为：
[0039][0040]式中，
depth(n)
表示绝缘层第n层的深度，A表示绝缘层的本底温度，B表示本底温度系数，C表示温度传播常数，D表示温度传播通量常数；
[0041]其中C和D是两个常数，而A和B是待求解的变量；
[0042]构建搜索模型：
[0043][0044]其中，T表示根据微波辐射计输出电压得到的天线口面的微波辐射亮温，T
sim
表示模拟的电缆接头外部的微波辐射亮温，可通过计算出。
[0045]为求解上述搜索模型，分别初始化A和B，再通过连续变量搜索算法求解A和B的值。当|T
measure
‑
T
sim
|小于1时停止搜索，即搜索停止的条件k设定为1，得到A和B的优化求解结果，即表明找到优化后变量A和B的值；
[0046]将其带入公式中，并令n＝1，即计算出绝缘层第一层T
1phy
的物理温度，由于绝缘层的第一层与电缆接头内部导体温度相同，即可得到电缆接头内部导体的温度。
[0047]本专利技术优点在于，能够通过非接触的方式实时测量电缆接头内部导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用微波辐射计测量电缆接头处的微波辐射信号，所述微波辐射计放置在电缆接头处的上方，并测量电缆接头处的微波辐射信号；所述微波辐射计与计算机连接；步骤2：将微波辐射计的切换开关切换到冷源时，微波辐射计对应的冷源电压输出至计算机，将微波辐射计的切换开关切换到热源时，微波辐射计对应的热源电压输出至计算机，计算机根据冷源电压、热源电压对微波辐射计输出的电压信号做定标处理，得到微波辐射计通道的增益、微波辐射计通道的偏移量；步骤3：将微波辐射计的切换开关切换到天线端时，微波辐射计测量电缆接头处的微波辐射信号；微波辐射计将电缆接头处的微波辐射信号转换为辐射计的输出电压，并输出至计算机；计算机根据微波辐射计输出电压、通道的增益、微波辐射计通道的偏移量计算天线口面测量到的微波辐射信号的亮温；步骤4：计算机通过天线口面测量到的微波辐射信号的亮温反演计算得到电缆接头内部导体的温度。2.根据权利要求1所述的基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法，其特征在于，步骤2所述根据冷源电压、热源电压对微波辐射计输出的电压信号做定标处理，具体为：根据冷源电压、热源电压对微波辐射计输出的电压信号做定标处理，具体为：式中，V1为冷源电压输出，V2为热源电压输出，T1为冷源的亮温，T2为热源的亮温，a表示步骤2所述的微波辐射计通道的增益，b表示步骤2所述的微波辐射计通道的偏移量。3.根据权利要求1所述的基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法，其特征在于，步骤3所述计算天线口面测量到的微波辐射信号的亮温为：式中，V
out
表示微波辐射计的输出电压，T表示天线口面测量到的微波辐射信号的亮温。4.根据权利要求1所述的基于微波辐射测量的电缆接头内部温度测量方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：步骤4所述天线口面测量到的微波辐射信号的亮温，表示为：式中，T
back
表示辐射计测量时的背景亮温，T
back
在微波辐射计测量电缆接头之前，将微波辐射计的天线对准天空方向，测量背景辐射的亮温，然后根据微波辐射计的输出电压V
back
计算背景辐射亮温T
back
；即，其中V
back
表示微波辐射计...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰励，郑文超，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：