專利名稱：一種電纜安全運行評價方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電纜安全運行監(jiān)控技術領域，具體涉及電纜安全運行監(jiān)控和電纜安全運行評價方法及其裝置。
背景技術：
高壓電纜在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中使用頻繁，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用，但隨之而來的是電纜事故的發(fā)生幾率逐年遞增。一旦電纜發(fā)生安全事故，輕者停電、停產(chǎn)檢修，重者將會引起嚴重的火災事故，后果十分嚴重，修復工作也極其困難，其造成的經(jīng)濟損失不可低估。據(jù)有關資料統(tǒng)計，近20年來我國各類電廠發(fā)生電纜熱安全事故140余起，其中1986-1992年7年間竟達75次，有24個電廠發(fā)生過二次以上電纜火災事故，個別電廠達4-6次，其中70％以上的電纜火災所造成的損失非常嚴重，40％的火災事故造成特大損失。開展電纜安全監(jiān)測技術研究，對早期發(fā)現(xiàn)電纜故障隱患，避免火災和爆炸事故的發(fā)生，具有非常重大的意義。
電纜事故的主要內(nèi)部原因是動力電纜接頭制作不良、壓接不緊、接觸電阻過大以及長期運行造成電纜接頭線芯導體過熱燒穿絕緣封套，進一步引起電纜短路而導致火災。電纜事故的外部原因是由于外部大功率熱源傳熱導致外壁溫度急劇增加而引發(fā)火災。無論是內(nèi)部原因還是外部原因，熱損耗過高是導致電纜熱安全事故的最基本的因素。
針對電纜表面溫度異常是其熱故障的外在表征這一特點，目前已經(jīng)有很多測溫方法運用到電纜安全監(jiān)控系統(tǒng)中。常用的溫度傳感元件主要有紅外傳感器、熱電偶、熱敏電阻、半導體PN結、溫控晶閘管和集成電路型溫度傳感器等。紅外傳感器最大的優(yōu)點是非接觸測量，因而具有很好的安全性，其缺點是結構復雜、抗干擾能力差，對環(huán)境要求高；熱電偶傳輸信號需用專用補償線，且傳輸距離不宜太長，不適合于電纜溫度監(jiān)控；熱敏電阻通常為鉑電阻，一般需采用三線式傳輸，平衡電橋式輸出，傳輸距離也不宜太長，且抗干擾的能力較差；半導體PN結型和溫控晶閘管型傳感器也都不適用于電纜溫度的監(jiān)控。
因此，盡管目前已有多種測溫方法應用到電纜外壁溫度測量上，但是由于電纜過熱現(xiàn)象具有隱蔽性高、早期溫升緩慢、難以檢測的特點。在通常情況下，從電纜頭過熱到事故發(fā)生，整個過程發(fā)展緩慢、時間過長，早期溫升現(xiàn)象不明顯，現(xiàn)有的測量方法難以進行有效地監(jiān)測。與此同時，由于電纜外壁具有多層復合結構和環(huán)境溫度的頻繁波動等原因，難以通過經(jīng)典的傳熱模型計算獲得嚴格的解析解，基于電纜表面溫度值和環(huán)境溫度值變化趨勢分析是解決電纜安全監(jiān)控的重要方法，而對電纜表面溫度和環(huán)境溫度以及電纜電流變化關系的數(shù)學回歸分析是解決電纜安全運行監(jiān)控和評價的核心問題。
本發(fā)明采用了先進的感溫傳感器和總線技術，發(fā)展了一種全數(shù)字化的電纜表面溫度監(jiān)測系統(tǒng)，布設方便、維護簡單、成本低廉、抗干擾能力強，較好地解決了現(xiàn)有技術存在的問題。本發(fā)明采用的基于電纜表面溫度值和環(huán)溫、電纜電流之間影響因素分析是解決電纜安全運行監(jiān)控和評價的重要手段，通過固定閾值法和趨勢閾值法實時監(jiān)控電纜安全運行狀態(tài)；通過長期測量數(shù)據(jù)的數(shù)學分析，建立基于環(huán)溫和電纜電流的電纜表溫回歸模型，對電纜安全運行狀態(tài)提出一種科學的評價方法，采用本發(fā)明溫度監(jiān)控方法和相應的算法軟件有效地解決電纜安全運行監(jiān)控與評價的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電纜安全運行監(jiān)控、評價方法及其裝置，通過算法軟件的智能判斷對電纜線芯過熱情況自動發(fā)出報警信號，實現(xiàn)對電纜安全運行的實時監(jiān)控。通過對長期測量數(shù)據(jù)的數(shù)學分析，建立基于環(huán)溫和電纜電流的電纜表溫回歸模型，預測電纜表面溫度變化趨勢，通過與實際測量值的數(shù)據(jù)比較，對電纜運行狀態(tài)的優(yōu)劣提出評價指標，提醒用戶及時處理電纜異常現(xiàn)象，確保高壓電纜安全運行。
本發(fā)明包括測溫元件1、數(shù)據(jù)傳輸線2、數(shù)據(jù)采集電路組件3、數(shù)據(jù)轉換電路4、計算機5、電纜10以及相應的控制軟件。
本發(fā)明電纜安全運行監(jiān)控、評價的裝置，其特征在于它含有測溫元件1，所述的測溫元件是半導體感溫探頭，通過導熱膠封裝在金屬外殼內(nèi)，采用塑料扎帶把所述的金屬外殼固定在電纜10的外壁上；數(shù)據(jù)傳輸線2，所述的數(shù)據(jù)傳輸線是三芯鎧裝信號線，其地線、數(shù)據(jù)線和電源線分別與所述測溫元件的三個腳相連；數(shù)據(jù)采集電路組件3，所述的數(shù)據(jù)采集電路組件含有微處理電路6、數(shù)據(jù)采集電路7、通訊電路8和電源電路9，其中微處理電路6含有微處理器由芯片AVRMEGA16-16PI構成；REST、DATA、CLK、WP信號形成電路由芯片24C021構成，所述信號形成電路的REST、DATA、CLK、WP信號輸出端分別與所述微處理器的相應輸入端相連；COMM、EEPROM、ON/OFF、ERR、POWER指示燈電路由分壓電路和與其正串的相應LED構成，所述指示燈電路的COMM、EEPROM、ON/OFF、ERR、POWER信號輸出端，即相應各指示燈LED的負極和所述微處理器的相應輸入端相連；數(shù)據(jù)采集電路7是總線式的，含有三極管控制電路，所述控制電路的采集控制信號即各三極管的柵極與所述微處理器的相應控制信號輸出端相連；采集電路，它由與一條總線相連的二極管箝位電路、電阻分壓式信號采集電路構成，所述的兩個電路的信號輸出端都通過所述總線與所述微處理器的采集信號輸入端相連；通訊電路8含有TX即發(fā)送信號形成電路、RX即接收信號形成電路以及OE即允許發(fā)送信號形成電路，它們分別都由芯片6N136構成，它的TX輸入端、RX輸入端、OE輸出端信號端口分別與所述的微處理器相應輸入端相連；TX、RX、OE各信號的形成控制電路由一塊芯片MAX485構成，該MAX485芯片的各控制信號輸出端分別與所述TX、RX、OE形成電路的控制信號輸入端相連；電源電路9含有自供電電源由電池及與該電池并聯(lián)的芯片DY05S05構成，所述芯片的輸出端為5V直流電源；外接電源，所述外接電源的輸入端經(jīng)過自恢復保險絲后與芯片XZER05/24S05輸入端相連，所述芯片的輸出為5V直流電源；數(shù)據(jù)轉換電路4，所述數(shù)據(jù)轉換電路把遠程傳輸?shù)腞S485信號轉換成RS232信號后與計算機5相連；所述數(shù)據(jù)轉換電路中，插件板J52的各端子分別與通訊電路中輸出端插件板J9的各端子一一對接；U52將RS485信號轉換成TTL電平信號，經(jīng)U53、U54隔離后送至U55，U55將TTL電平轉換為RS232信號后通過J53送至計算機5的RS232接口。
本發(fā)明電纜安全監(jiān)控方法，它根據(jù)固定閾值和趨勢閾值實現(xiàn)對電纜安全運行的實時監(jiān)控，其特征在于它是由計算機按照以下步驟依次實現(xiàn)的步驟1.系統(tǒng)初始化，分別輸入設定的固定閾值和設定的趨勢閾值；所述的固定閾值分別指環(huán)境溫度報警固定閾值、電纜電流報警固定閾值和電纜表溫報警固定閾值。
所述的趨勢閾值分別指環(huán)溫升溫趨勢閾值和電纜表溫升溫趨勢閾值；對于環(huán)境溫度來說，第n個相鄰時刻內(nèi)環(huán)境溫度變化率εn由下式定義ϵn=tn-tn-1tn-1-tn-2]]>其中，tn、tn-1和tn-2分別是三個相鄰時刻n、n-1和n-2環(huán)境溫度測量值；對于電纜表溫來說，第n個相鄰時刻內(nèi)電纜表溫變化率εn′由下式定義ϵn′=Tn-Tn-1Tn-1-Tn-2]]>其中，Tn、Tn-1和Tn-2分別是三個相鄰時刻n、n-1和n-2電纜表溫測量值；步驟2.讀入電纜表溫、環(huán)溫和電纜電流值；
步驟3.判斷環(huán)溫是否超過設定的環(huán)境溫度報警固定閾值；若超過，則環(huán)溫超標，報警并保存記錄，系統(tǒng)重啟；若未超過，則轉入下一個步驟4；步驟4.判斷電纜電流是否超過設定的電纜電流報警固定閾值；若超過，則電纜電流超標，報警并保存記錄，系統(tǒng)重啟；若未超過，則轉入下一個步驟5；步驟5.判斷電纜表溫是否超過設定的電纜表溫報警固定閾值；若超過，則電纜表溫超標，報警并保存記錄，系統(tǒng)重啟；若未超過，則轉入下一個步驟6；步驟6.從數(shù)據(jù)庫中讀取三個相鄰時間段內(nèi)電纜表溫及環(huán)境溫度值；步驟7.按照環(huán)境溫度變化率計算方法，判斷環(huán)境溫度變化率是否超過設定的環(huán)境溫度升溫趨勢閾值；若超標，則判斷為環(huán)溫升溫異常，故障報警、保存記錄，系統(tǒng)重啟；若未超標，則轉入下一個步驟8；步驟8.按照電纜表溫變化率計算方法，判斷電纜表溫變化率是否超過設定的電纜表溫升溫趨勢閾值；若超標，則判斷為電纜表溫升溫異常，故障報警、保存記錄，系統(tǒng)重啟；若未超標，則轉入下一個步驟9；步驟9.存儲數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動返回步驟2；本發(fā)明電纜安全運行評價方法，在計算機自動剔除異常報警點后，根據(jù)一段時間內(nèi)自動存儲的電纜表面溫度、環(huán)境溫度和電纜電流值，建立基于環(huán)溫和電纜電流的電纜表溫回歸模型，由程序自動對系統(tǒng)殘差進行分析處理，對電纜的運行趨勢進行預測分析，通過與測量值的比較對電纜運行狀態(tài)的優(yōu)劣提出評價指標，由程序自動給出隱患診斷報告，確保電纜安全運行。
所述的電路安全運行評價方法，其特征在于它是由計算機按照以下步驟依次實現(xiàn)的步驟一.系統(tǒng)初始化；步驟二.系統(tǒng)自動剔除一年時間內(nèi)報警程序記錄的異常測量值；步驟三.根據(jù)一年時間內(nèi)存儲的歷史數(shù)據(jù)，按照下式建立回歸模型并計算相應的回歸系數(shù)Ln＝a+btn+cIn2式中In——第n時刻的電纜電流值；tn——第n時刻的環(huán)境溫度值；
Ln——通過數(shù)學回歸模型計算得到的第n時刻的電纜表溫；a、b、c——回歸方程待定參數(shù)，通過求解正規(guī)方程的系數(shù)矩陣得出由正規(guī)方程X′XB＝X′Y，求解得到系數(shù)矩陣B＝(X′X)-1X′Y其中X=1t1I12.........1tnIn2,]]>Y=T1...Tn,]]>B為系數(shù)矩陣B=abc]]>步驟四.計算電纜表溫測量值的標準差σσ=1nΣi=1n(Ti-T‾)2]]>式中Ti——第i時刻電纜表溫測量值；T——電纜表溫均值，由下式計算得到T‾=1nΣi=1nTi]]>步驟五.計算電纜表溫預測值Ln與測量值Tn之間的殘差δn＝Tn-Ln；步驟六.按照3σ原則，99％測量值應該在[-3σ，3σ]區(qū)間內(nèi)。由程序自動判斷殘差δn是否在此區(qū)間內(nèi)若在該區(qū)間內(nèi)，則轉入步驟七；若超過該區(qū)間，則轉入步驟八；步驟七.輸出“此段電纜運行狀態(tài)‘優(yōu)’”信息，給出運行曲線；步驟八.輸出“此段電纜運行狀態(tài)‘劣’”信息，給出隱患報告；步驟九.電纜故障檢查，系統(tǒng)重啟。
與現(xiàn)有的電纜安全監(jiān)控方法相比較，本發(fā)明具有以下主要優(yōu)點1).感溫探頭靈敏度高，測溫精度可達±0.5℃；2).采集速度快，溫度數(shù)據(jù)與數(shù)字信號轉化時間不大于15ms；3).抗電磁干擾能力強、防腐蝕性好，在強電磁場環(huán)境下工作正常；4).支持網(wǎng)絡功能，系統(tǒng)容量大，傳輸距離遠。每個數(shù)據(jù)采集模塊可接8路數(shù)據(jù)傳輸線，每根數(shù)據(jù)傳輸線上可串接64個探頭；5).系統(tǒng)具備自檢報錯能力，性能穩(wěn)定；6).通過數(shù)據(jù)傳輸線供電，布線簡單、成本低、運行穩(wěn)定、維護簡單；7).每個感溫探頭具有64bit唯一編碼，根據(jù)感溫探頭位置與其數(shù)字標識碼的對應關系，能夠準確地確定溫度異常點的位置，解決了電纜隱患定位的難題。
8).通過報警模型對電纜故障及時報警，盡早消除安全隱患；9).通過長期測量數(shù)據(jù)的數(shù)學分析建立回歸模型，自動評價電纜運行狀態(tài)的優(yōu)劣。
本發(fā)明特別適合于高壓電纜和低壓電氣設備線路的安全監(jiān)控與長期運行狀態(tài)評價，使用安全方便，可極大地提高電纜安全監(jiān)控的自動化水平。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)原理圖；圖2微處理電路原理圖；圖3數(shù)據(jù)采集電路原理圖；圖4通訊電路原理圖；圖5電源電路原理圖；圖6(a)數(shù)據(jù)轉換電路原理圖；圖6(b)數(shù)據(jù)轉換電路的電源電路原理圖；圖7本發(fā)明電纜報警程序運行框圖；圖8本發(fā)明電纜安全評價程序運行框圖。
具體實施例方式以下結合附圖具體說明本發(fā)明的實施方式。
實施例1本發(fā)明電纜安全監(jiān)控和運行評價方法及其裝置由測溫元件1、數(shù)據(jù)傳輸線2、數(shù)據(jù)采集電路組件3、數(shù)據(jù)轉換電路4、計算機5、電纜10及其控制軟件組成。
本實施例中測溫元件1是指18B20型半導體感溫探頭，通過導熱膠封裝在金屬外殼內(nèi)，采用塑料扎帶將金屬外殼固定在電纜外壁，感溫探頭的三個腳分別與數(shù)據(jù)傳輸線2的地線、數(shù)據(jù)線和電源線連接，所述的數(shù)據(jù)傳輸線2由三芯電線組成，電線外壁分別包裹鋁箔、銅網(wǎng)、內(nèi)護套層、鋼鎧和外護套層。
本實施例中的數(shù)據(jù)采集電路組件3由微處理電路6、數(shù)據(jù)采集電路7、通訊電路8、電源電路9組成。
所述微處理電路6用于數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)狀態(tài)顯示，由集成電路U1～U2、排阻PR1～PR2、二極管L1～L5、電容C1～C3、電阻R1～R22、晶體振蕩器Y1組成。其中，U1的1腳、2腳、3腳、9腳分別和U2的6腳、5腳、3腳、7腳一一對應相接，U1的4腳、5腳、6腳、7腳、8腳分別和L1、L2、L3、L4和L5的陰極一一對應相接，U1的10腳、11腳分別和電源的VCC、GND一一對應相接，C1的一端、Y1的一端和U1的12腳相接，C2的一端、Y1的另一端和U1的13腳相接，C1的另一端、C2的另一端和GND相接，U1的14腳、15腳、16腳分別和通訊電路8中R32、R33、R31的一端一一對應相接，U1的30腳、31腳分別和電源的VCC、GND一一對應相接，U1的32腳和C3的一端相接，C3的另一端和GND相接，U1的22腳、23腳、24腳、25腳、26腳、27腳、28腳、29 腳、33腳、34腳、35腳、36腳、37腳、38腳、39腳、40腳分別和R5、R7、R9、R11、R13、R15、R17、R19、R18、R16、R14、R12、R10、R8、R6、R4的一端一一對應相接，R5、R7、R9、R11、R13、R15、R17、R19的另一端分別和PR2的9腳、8腳、7腳、6腳、5腳、4腳、3腳、2腳一一對應相接，PR2的1腳和GND相接，R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18的另一端分別和數(shù)據(jù)采集電路7中J1的1腳、J2的1腳、J3的1腳、J4的1腳、J5的1腳、J6的1腳、J7的1腳、J8的1腳一一對應相接，U2的2腳和R21的一端相接，R21的另一端和GND相接，U2的4腳和GND相接，U2的8腳和VCC相接，R1、R2、R3的一端分別和U2的5腳、6腳、7腳一一對應相接，R1、R2、R3的另一端和VCC相接，L2、L3、L4、L5的陽極分別和PR1的2腳、3腳、4腳、5腳一一對應相接，PR1的1腳和VCC相接，L1的陽極和R22的一端相接，R22的另一端和VCC相接。
所述數(shù)據(jù)采集電路7由接線端子J1～J8、排阻PR3、二極管D1～D16、三極管Q1～Q8、電容C5～C12、電阻R23～R30組成。其中，D1的陽極、D2的陰極、J1的1腳、PR3的9腳、R23的一端相接。D3的陽極、D4的陰極、J2的1腳、PR3的8腳、R24的一端相接。D5的陽極、D6的陰極、J3的1腳、PR3的7腳、R25的一端相接。D7的陽極、D8的陰極、J4的1腳、PR3的6腳、R26的一端相接。D9的陽極、D10的陰極、J5的1腳、PR3的5腳、R27的一端相接。D11的陽極、D12的陰極、J6的1腳、PR3的4腳、R28的一端相接。D13的陽極、D14的陰極、J7的1腳、PR3的3腳、R29的一端相接。D15的陽極、D16的陰極、J8的1腳、PR3的2腳、R30的一端相接。PR3的1腳和VCC相接，D1、D3、D5、D7、D9、D11、D13、D15的陰極和VCC相接。D2、D4、D6、D8、D10、D12、D14、D16的陽極和GND相接，J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8的2腳和GND相接，J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8的3腳和VCC相接，J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8的4腳和大地E相接，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的柵極分別和C5、C6、C7、C8、C9、10、C11、C12的一端一一對應相接后再分別和微處理電路6中PR2的9腳、8腳、7腳、6腳、5腳、4腳、3腳、2腳一一對應相接，C5、C6、C7、C8、C9、10、C11、C12的另一端分別和R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30的另一端一一對應相接后再分別和Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的漏極一一對應相接，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的源極和GND相接。
所述通訊電路8由接線端子J9、集成電路U3～U6、三極管Q9、電阻R31～R38、自恢復保險絲F1～F2組成。其中，U3、U4、U5的3腳分別和R31、R35、R33的一端一一對應相接，U3的2腳、U4的8腳、U5的2腳、R32的另一端和VCC相接，U3的8腳、U4的2腳、U5的8腳、R34的一端、R36的一端、Q9的射極、U6的8腳和5V相接，U3、U4的6腳分別和R37、R32的另一端一一對應相接，U5的6腳、R34的另一端、U6的4腳相接，U3的5腳、U5的5腳、R38的一端、U6的5腳、J9的5腳和0V相接，U4的5腳和GND相接，R36的另一端、R37的另一端與Q9的基極相接，R38的另一端、Q9的集電極、U6的2腳、U6的3腳相接，R35的另一端、U6的1腳相接，U6的6腳、7腳分別和F1的一端、F2的一端一一對應相接，F(xiàn)2的另一端、J9的1腳、J9的3腳相接，F(xiàn)1的另一端、J9的2腳、J9的4腳相接。
所述電源電路9由接線端子J10、集成電路U7～U8、自恢復保險絲F3、電容E1～E4、電容C16～C22組成。其中，J10的1腳和F3的一端相接，J10的2腳、C19的一端、C20的一端、E3的負極、U8的2腳相接，J10的3腳、C19的另一端、C18的一端和C22的一端與大地E相接，F(xiàn)3的另一端、C20的另一端、E3的正極、U8的1腳相接，C21的一端、E4的正極、U8的3腳、E1的正極、C16的一端、U7的14腳和VCC相接，C21的另一端、E4的負極、U8的5腳、C22的另一端、E1的負極、C16的另一端、U7的1腳和GND相接，C17的一端、E2的正極、U7的8腳和5V相接，C17的另一端、E2的負極、U7的9腳、C18的另一端和0V相接。
所述數(shù)據(jù)轉換電路4由接線端子J51～J53、集成電路U51～U56、電阻R51～R54、自恢復保險絲F51～F52、電容E51～E52、電容C51～C58組成。其中，J51的1腳、E51的正極、C51的一端、U51的14腳和VCC相接，J51的2腳、E51的負極、C51的另一端、U51的1腳和GND相接，U51的8腳、C52的一端、E52的正極和5V相接，U51的9腳、C52的另一端、E52的負極和0V相接，J52的1腳、3腳和F52的一端相接，J52的2腳、3腳和F51的一端相接，U52的6腳和F1的另一端相接，U52的7腳和F52的另一端相接，U52的5腳、J52的5腳和GND相接，U52的8腳和VCC相接，U52的1腳和R53的一端相接，U52的2腳、3腳和U56的3腳相接，U52的4腳、U56的1腳、U54的6腳和R52的一端相接，R53的另一端和U53的3腳相接，U54的7腳、U54的8腳、U53的2腳、C53的一端、R52的另一端和VCC相接，C53的另一端和GND相接，U54的2腳、U53的7腳、U53的8腳、C54的一端、R54的一端和5V相接，U53的5腳、C54的另一端和0V相接，U53的6腳、R54的另一端和U55的11腳相接，U54的3腳和R51的一端相接，R51的另一端和U55的12腳相接，U55的1腳、3腳分別和C58的兩端相接，U55的4腳、5腳分別和C57的兩端相接，U55的2腳、6腳分別和C55的一端、C56的一端一一對應相接，C55的另一端、C56的另一端、J53的5腳和0V相接，U55的13腳、14腳分別和J53的2腳、3腳一一對應相接。
所述的電纜安全監(jiān)控方法的控制過程如下系統(tǒng)初始化后由用戶預先設定最大允許的環(huán)境溫度報警固定閾值、電纜電流報警固定閾值和電纜表溫報警固定閾值。程序自動讀入環(huán)境溫度、電纜電流及電纜表溫值，首先依次判斷環(huán)境溫度、電纜電流和電纜表溫是否超過設定的固定閾值，如果超過預先設定的固定閾值則依次給出“環(huán)溫超標”、“電流超標”和“表溫超標”信息，系統(tǒng)發(fā)出超標報警并自動保存記錄，提醒人們及時檢查處理；如果未超過固定閾值，則從歷史數(shù)據(jù)庫中讀取三個相鄰時刻內(nèi)環(huán)溫和電纜表溫數(shù)據(jù)分別計算環(huán)境溫度變化率和電纜表溫變化率。通過程序計算，判斷環(huán)境溫度變化率是否超過設定的環(huán)溫升溫趨勢閾值。環(huán)境溫度變化率εn表達出環(huán)境溫度自身變化速率，如果εn變化太快，遠遠超出正常氣溫波動范圍，則可以判斷出存在外界熱源對電纜傳熱，從而發(fā)出環(huán)溫升溫異常報警信息；如果未超過設定的環(huán)溫升溫趨勢閾值，則進一步計算電纜表溫變化率εn′是否超過設定的電纜表溫升溫趨勢閾值，如果超標則發(fā)出電纜表溫升溫異常報警信息，提醒管理人員及時處理，并自動保存每次報警記錄，以便查詢；如果未超過設定的電纜表溫升溫趨勢閾值，則重新讀入下一組測量數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對電纜運行狀況的實時監(jiān)測。
本發(fā)明電纜安全運行評價方法的過程如下在電纜安全運行一年后，由程序對電纜運行狀態(tài)進行評估分析。首先在剔除所述年限內(nèi)所有報警程序記錄的異常測量值后，將一年內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)進行回歸分析，建立回歸模型并計算相應的回歸系數(shù)，由程序自動計算電纜表溫測量值的標準差σ和電纜表溫預測值與實際測量值之間的殘差δn，按照概率統(tǒng)計中3σ原則，即99％的測量值應該在置信區(qū)間[-3σ，+3σ]內(nèi)，自動判斷電纜運行狀態(tài)的優(yōu)劣，提醒管理人員及時檢修或查明安全隱患，確保了電纜安全運行。
權利要求
1.一種電纜安全運行評價方法，其特征在于它是由計算機按照以下步驟依次實現(xiàn)的步驟一.系統(tǒng)初始化；步驟二.系統(tǒng)自動剔除一年時間內(nèi)報警程序記錄的異常測量值；步驟三.根據(jù)一年時間內(nèi)存儲的歷史數(shù)據(jù)，按照下式建立回歸模型并計算相應的回歸系數(shù)Ln＝a+btn+cIn2式中In--第n時刻的電纜電流值；tn--第n時刻的環(huán)境溫度值；Ln--通過數(shù)學回歸模型計算得到的第n時刻的電纜表溫；a、b、c--回歸方程待定參數(shù)，通過求解正規(guī)方程的系數(shù)矩陣得出由正規(guī)方程X′XB＝X′Y，求解得到系數(shù)矩陣B＝(X′X)-1X′Y其中X=1t1I12·········1tnIn2,]]>Y=T1···Tn,]]>B為系數(shù)矩陣B=abc]]>步驟四.計算電纜表溫測量值的標準差σσ=1nΣi=1n(Ti-T‾)2]]>式中Ti--第i時刻電纜表溫測量值；T--電纜表溫均值，由下式計算得到T‾=1nΣi=1nTi]]>步驟五.計算電纜表溫預測值Ln與測量值Tn之間的殘差δn＝Tn-Ln；步驟六.按照3σ原則，99％測量值應該在[-3σ，3σ]區(qū)間內(nèi)。由程序自動判斷殘差δn是否在此區(qū)間內(nèi)若在該區(qū)間內(nèi)，則轉入步驟七；若超過該區(qū)間，則轉入步驟八；步驟七.輸出“此段電纜運行狀態(tài)‘優(yōu)’”信息，給出運行曲線；步驟八.輸出“此段電纜運行狀態(tài)‘劣’”信息，給出隱患報告；步驟九.電纜故障檢查，系統(tǒng)重啟。
全文摘要
一種電纜安全運行的監(jiān)控、評價方法及其裝置屬于電纜安全運行監(jiān)控技術領域，其特征在于所述的監(jiān)控方法通過預先設定的固定閾值和趨勢閾值對電纜線芯過熱情況及時發(fā)出報警信息；所述的電纜運行評價方法是根據(jù)一定時間間隔內(nèi)自動存儲的電纜表溫、環(huán)溫和電纜電流值，建立電纜表溫回歸模型，預測電纜表溫運行趨勢，通過對預測值與測量值殘差的數(shù)學分析，對電纜運行狀態(tài)的優(yōu)劣提出評價。本發(fā)明相應的提出了一個由測溫元件、數(shù)據(jù)傳輸線、數(shù)據(jù)采集電路組件、數(shù)據(jù)轉換電路和計算機組成的裝置。本發(fā)明的測溫精度為±0.5℃，同時具有快速存儲、抗干擾、支持網(wǎng)絡通訊功能以及電纜及時監(jiān)控和安全運行評價的優(yōu)點。
文檔編號G01K1/00GK101046502SQ200710086670
公開日2007年10月3日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權日2005年6月10日
發(fā)明者疏學明, 袁宏永, 申世飛, 蘇國鋒, 梁光華, 吳健宏, 孫占輝 申請人:清華大學