一種電纜導體交流電阻測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種電纜導體交流電阻測量方法，該方法采用調(diào)壓器和穿心變壓器對導體回路施加大電流，經(jīng)過長時間的電流加熱升溫，待導體溫度穩(wěn)定之后，同步測量一段導體之間的電壓和回路電流，以及導體的表面溫度，通過傅里葉變換提取電壓與電流信號的幅值和相位，計算電壓與電流之間的相位差，最后采用公式計算出導體的交流電阻。該方法測量精度高、穩(wěn)定性好、重復測量一致性好、結(jié)構(gòu)簡單、測量方便，尤其適用于大截面電纜導體的交流電阻測量。
【專利說明】一種電纜導體交流電阻測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輸變電技術(shù)的方法，具體講涉及一種電纜導體交流電阻測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]用直流電纜傳輸電能時，電流沿電纜導體截面的分布實際上是均勻的，而在交流情況下電流沿導體截面的分布則發(fā)生了變化，在靠近導體表面處電流密度增大，而越接近導體中心的電流密度則越小，這一交變電流集中于導體表面的現(xiàn)象被稱為集膚效應。近幾年大截面電纜在電網(wǎng)系統(tǒng)中使用率越來越高，而電纜在通過交流電時產(chǎn)生的集膚效應會隨導體橫截面增大的現(xiàn)象變得更加嚴重，導致電纜導體的交流電阻遠遠大于直流電阻，這不僅降低了電纜的載流能力，還會產(chǎn)生更大的線路損耗。因此需要合理優(yōu)化導體結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝來降低導體的交流電阻。為了有效評價電纜導體的交流電阻，準確測量交流電阻變得非常關(guān)鍵。本發(fā)明人觀察、研究、分析現(xiàn)有技術(shù)發(fā)現(xiàn)對這一重要課題尚無一種完整、滿意的解決方案。因為高壓電纜導體一般為銅導體，尤其是大截面導體電阻值非常小，且交流電阻測量系統(tǒng)需采用交流電，測量信號極易受各種干擾因素的影響，導致測量結(jié)果的誤差很大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電纜導體交流電阻測量方法，該方法通過提高測量設(shè)備的精度和采集率，優(yōu)化測試回路和屏蔽手段，以達到克服測量信號極易受各種干擾因素的影響，導致測量結(jié)果誤差很大的困難。
[0004]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明提供一種電纜導體交流電阻測量方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟:
[0006]I)將電纜導體連接成閉合回路，并對其施加大電流；
[0007]2)確定閉合回路的電流值；
[0008]3)確定閉合回路的電壓值；
[0009]4)確定閉合回路的溫度值；
[0010]5)確定閉合回路的交流電阻；
[0011]6)重復步驟5)，施加不同的電流，得到在不同溫度下的電纜導體的交流電阻值。
[0012]進一步地，所述步驟I)中，將10-15m的電纜導體樣品環(huán)繞并通過夾具連接形成閉合回路，閉合回路穿過穿心變壓器，所述穿心變壓器和調(diào)壓器連接后對閉合回路施加大電流，穿心變壓器和調(diào)壓器分別與控制系統(tǒng)連接，以調(diào)節(jié)閉合回路的電流值。
[0013]進一步地，所述步驟2)中，所述閉合回路穿過電流互感器，電流互感器的輸出端子通過屏蔽線與電流采集卡連接，以測量閉合回路的電流值。
[0014]進一步地，所述步驟3)中，在閉合回路的電纜導體樣品上選取距離不小于4m的兩點安裝電壓測量端子測量并記錄兩個電壓測量端子之間的距離，通過屏蔽線連接電壓測量端子和電壓采集卡，屏蔽線緊貼電纜導體。
[0015]進一步地，所述步驟4)中，在閉合回路的被測段電纜導體表面固定3個熱電阻，所述3個熱電阻分別通過屏蔽線與溫度采集卡連接，測量溫度取3個溫度的中間值(直接讀取的3個溫度數(shù)值中中間的那一個)。
[0016]進一步地，所述步驟5)中，對閉合回路施加穩(wěn)定的電流，經(jīng)過電流加熱使電纜導體升溫，待電纜導體溫度處于穩(wěn)定的溫度后，記錄測量電壓值、電流值和導體表面溫度；通過傅里葉變換提取電壓與電流信號的幅值和相位，并計算電壓信號與電流信號之間的相位差，通過下式①計算出電纜導體的交流電阻:
「 ? _ U X cos O?
[0017]Rac=①；

/ X L
[0018]其中:Rac為交流電阻，U為被測段電纜導體的電壓有效值，I為閉合回路電流有效值，Θ為計算得到的電壓信號與電流信號的相位差，L為電纜導體樣品被測段的長度。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明具有以下優(yōu)異效果:
[0020]1、本發(fā)明提供的一種電纜導體交流電阻測量方法，通過提高測量設(shè)備的精度和采集率，優(yōu)化測試回路和屏蔽手段，克服了測量信號極易受各種干擾因素的影響，導致測量結(jié)果誤差很大的技術(shù)瓶頸。
[0021]2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案測量精度高；穩(wěn)定性好；重復測量結(jié)果一致性好；測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，測量方便。
[0022]3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案適用于大截面電纜導體的交流電阻測量。
[0023]4.本發(fā)明提供的技術(shù)方案為使導體結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝的合理優(yōu)化來降低導體的交流電阻提供了技術(shù)支持。解決了有效評價和準確測量電纜導體的交流電阻的技術(shù)難題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明提供的導體交流電阻測量裝置示意圖；其中:1_電纜導體，2-夾具，3-穿心變壓器，4-調(diào)壓器，5-電流互感器，6-電壓測量端子，7-熱電阻，8-電壓采集卡，9-溫度采集卡，10-電流采集卡，11-屏蔽線；
[0025]圖2是本發(fā)明提供的電纜導體交流電阻測量方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0027]本發(fā)明提供的導體交流電阻測量裝置示意圖如圖1所示，包括:電纜導體1，夾具2，穿心變壓器3，調(diào)壓器4，電流互感器5，電壓測量端子6，熱電阻7，電壓采集卡8，溫度采集卡9，電流采集卡10和屏蔽線11。
[0028]電纜導體I樣品環(huán)繞并通過夾具2連接形成一個閉合回路，閉合回路穿過穿心變壓器3 ;穿心變壓器3和調(diào)壓器4連接用于對閉合回路施加大電流；穿心變壓器3和調(diào)壓器4分別與控制系統(tǒng)連接，用于調(diào)節(jié)閉合回路的電流值；閉合回路穿過電流互感器5，電流互感器5的輸出端子通過屏蔽線11與電流采集卡10連接，用于測量閉合回路的電流值；通過屏蔽線11連接測電壓量端子6和電壓采集卡8，用于測量閉合回路的電壓值；所述熱電阻7的數(shù)目為3，分別通過屏蔽線11與溫度采集卡9連接，用于測量閉合回路的溫度值。
[0029]本發(fā)明提供的電纜導體交流電阻測量方法的流程圖如圖2所示，包括下述步驟:
[0030]I)將電纜導體連接成閉合回路，并對其施加大電流:
[0031]將一定長度(10-15m)的電纜導體I樣品環(huán)繞并通過夾具2連接形成一個閉合回路，閉合回路穿過穿心變壓器3，所述穿心變壓器和調(diào)壓器連接后對閉合回路施加大電流，穿心變壓器3與調(diào)壓器4和控制系統(tǒng)連接，用于調(diào)節(jié)回路的電流值。
[0032]2)確定閉合回路的電流值:
[0033]閉合回路穿過電流互感器5，電流互感器5的輸出端子通過屏蔽線11與電流采集卡10連接，用于測量閉合回路的電流值。
[0034]3)確定閉合回路的電壓值:
[0035]在閉合回路的電纜導體I樣品上選取兩點安裝電壓測量端子6，兩個電壓測量端子6的距離不小于4m，測量并記錄兩個電壓測量端子6之間的距離，通過屏蔽線11連接電壓測量端子和電壓采集卡8，屏蔽線11緊貼電纜導體。
[0036]4)確定閉合回路的溫度值:
[0037]在閉合回路的被測段電纜導體I表面固定3個熱電阻7，所述3個熱電阻7分別通過屏蔽線11與溫度采集卡9連接，測量溫度取3個溫度的中間值(直接讀取的3個溫度數(shù)值中中間的那一個)。
[0038]5)確定閉合回路的交流電阻:
[0039]對閉合回路施加穩(wěn)定的電流，經(jīng)過電流加熱使電纜導體升溫，待電纜導體溫度處于穩(wěn)定的溫度后，記錄測量電壓值、電流值和導體表面溫度；通過傅里葉變換提取電壓與電流信號的幅值和相位，并計算電壓信號與電流信號之間的相位差，通過下式①計算出電纜導體的交流電阻:
n Ux cos O^
[0040]Rac=①；
IxL
[0041]其中:Rac為交流電阻，U為被測段電纜導體的電壓有效值，I為閉合回路電流有效值，Θ為計算得到的電壓信號與電流信號的相位差，L為電纜導體樣品被測段的長度。
[0042]6)重復步驟5)，施加不同的電流，得到電纜導體在不同溫度下的交流電阻值。
[0043]本發(fā)明提供了一種電纜導體交流電阻測量方法，該方法采用調(diào)壓器和穿心變壓器對導體回路施加大電流，經(jīng)過長時間的電流加熱升溫，待導體溫度穩(wěn)定之后，同步測量一段導體之間的電壓和回路電流，以及導體的表面溫度，通過傅里葉變換提取電壓與電流信號的幅值和相位，計算電壓與電流之間的相位差，最后采用公式計算出導體的交流電阻。該方法測量精度高、穩(wěn)定性好、重復測量一致性好、結(jié)構(gòu)簡單、測量方便，尤其適用于大截面電纜導體的交流電阻測量。
[0044]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電纜導體交流電阻測量方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: 1)將電纜導體連接成閉合回路，并對其施加大電流； 2)確定閉合回路的電流值； 3)確定閉合回路的電壓值； 4)確定閉合回路的溫度值； 5)確定閉合回路的交流電阻； 6)重復步驟5)，施加不同的電流，得到在不同溫度下的電纜導體的交流電阻值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中，將10-15m的電纜導體樣品環(huán)繞并通過夾具連接形成閉合回路，閉合回路穿過穿心變壓器，所述穿心變壓器和調(diào)壓器連接后對閉合回路施加大電流，穿心變壓器和調(diào)壓器分別與控制系統(tǒng)連接，以調(diào)節(jié)閉合回路的電流值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述閉合回路穿過電流互感器，電流互感器的輸出端子通過屏蔽線與電流采集卡連接，以測量閉合回路的電流值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中，在閉合回路的電纜導體樣品上選取距離不小于4m的兩點安裝電壓測量端子測量并記錄兩個電壓測量端子之間的距離，通過屏蔽線連接電壓測量端子和電壓采集卡，屏蔽線緊貼電纜導體。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中，在閉合回路的被測段電纜導體表面固定3個熱電阻，所述3個熱電阻分別通過屏蔽線與溫度采集卡連接，測量溫度取3個溫度的中間值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5)中，對閉合回路施加穩(wěn)定的電流，經(jīng)過電流加熱使電纜導體升溫，待電纜導體溫度處于穩(wěn)定的溫度后，記錄測量電壓值、電流值和導體表面溫度；通過傅里葉變換提取電壓與電流信號的幅值和相位，并計算電壓信號與電流信號之間的相位差，通過下式①計算出電纜導體的交流電阻:
UxcosO rAC = -T-T-①；
IXL 其中=Rac為交流電阻，U為被測段電纜導體的電壓有效值，I為閉合回路電流有效值，Θ為計算得到的電壓信號與電流信號的相位差，L為電纜導體樣品被測段的長度。
【文檔編號】G01R27/08GK104251936SQ201410539278
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】鄧顯波, 趙健康, 歐陽本紅, 樊友兵, 劉松華 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院