[發明專利]一種母線接頭壽命預測方法與實驗裝置

有效

• 申請號: 201410375925.4
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104655955B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 張榮標;王婉婉;王鵬;李文勝;楊寧
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及電力供配電系統領域，尤其涉及電力傳輸設備中的母線接頭的壽命預測的方法和壽命預測實驗裝置。

背景技術

母線是電力傳輸設備的重要組成部分，作為傳統電纜的替代產品，母線已經被廣泛應用于多種場合，然而母線單元之間的連接是否可靠，直接關系到整個供配電系統的安全運行，特別是母線接頭接觸電阻的大小及接頭處溫升對其工作效率及使用壽命有著直接影響。在母線應用過程中，長時間通入交流電會導致母線接頭處溫升增加，進而導致接頭電阻增大、導電銅排發熱并被氧化，繼續通入電流則會出現銅損增加、電能損耗加大、絕緣材料老化快、母線使用壽命急驟縮短等現象。然而，導致母線接頭接觸電阻增大的一個重要原因是母線接頭的熱脹冷縮現象。通常，母線接頭處由螺栓固定，母線長時間處于工作狀態產生的熱脹冷縮反應會引起導電體的蠕動，使接頭的固定螺栓松動，進而導致接觸電阻增大。??????

實現母線接頭壽命預測對母線接頭的正常工作甚至電力傳輸設備的正常運行很重要。由于客觀條件的限制，例如有些母線安裝在高處或其他不易觸及的地方而，在現實應用中難以測得母線接頭的壽命。

發明內容

本發明針對母線接頭壽命難以測得的問題，提出了一種母線接頭壽命預測方法與實驗裝置，以估算實際應用中的母線接頭壽命。

本發明提出的一種母線接頭壽命預測實驗裝置采用的技術方案是：具有一個實驗箱，實驗箱外部有上位機、控制模塊、回路電阻采集模塊，上位機與控制模塊連接，控制模塊通過導線分別與回路電阻采集模塊和實驗箱側壁上的數據線接口連接；實驗箱內的一側放置了待測的母線接頭，連接母線接頭兩端的母線從實驗箱中伸出露在實驗箱外部，回路電阻采集模塊采用四端子接線法分別將電壓電流信號接在露在實驗箱外部的母線兩端的導線接頭上；母線接頭上表面放置測溫模塊，測溫模塊通過導線經數據線接口與控制模塊連接；實驗箱內的另一側空間中置放有加熱裝置和制冷裝置，加熱裝置和制冷裝置分別經控制數據線連接至數據線接口。

本發明提出的一種母線接頭壽命預測方法采用的技術方案是：具有以下步驟：

步驟一：上位機設置第一個采樣周期溫度沖擊的溫度上限值?與溫度下限值，溫度下限值為母線接頭的表面實時溫度；

步驟二：開啟加熱裝置，測溫模塊將測得的母線接頭表面溫度傳遞給上位機，待溫度升到上限值后停止加熱，開啟制冷裝置，待溫度降至下限值后完成第一次溫度沖擊；然后進行第二次沖擊，如此循環直至完成第次沖擊，第一組溫度沖擊結束；

步驟三：上位機向控制模塊發送測電阻命令，回路電阻采集模塊測量母線接頭的第一個接觸電阻；

步驟四：重復執行步驟二，第二組溫度沖擊結束，再重復執行步驟三，獲得母線接頭18的第二個電阻值；以此類推，直至采集到第個電阻，將第一個至第個接頭電阻傳給上位機，第一個采樣周期結束；

步驟五：開始進行第二個采樣周期，先設置第二個采樣周期溫度沖擊的溫度上限值與溫度下限，其中溫度下限為第一個采樣周期結束時的母線接頭18的表面實時溫度；然后重復步驟二至步驟四，采集得到第二個采樣周期的第一個至第個接頭電阻并傳給上位機，第二個采樣周期結束；

步驟六：以此類推地直到進行第個采樣周期，先設置第個采樣周期溫度沖擊的溫度上限值與溫度下限值，其中溫度下限值為前一個采樣周期結束時的母線接頭的表面實時溫度，將采集得到的第個采樣周期的接頭電阻傳給上位機；數據樣本采集結束時溫度共沖擊次；

步驟七：上位機將所有的接頭溫度上限值、溫度下限值、溫度沖擊次數和接頭電阻歸一化處理，將歸一化處理后的樣本數據分成訓練樣本和測試樣本，以訓練樣本數據中的接頭溫度上限值、溫度下限值和溫度沖擊次數作為BP神經網絡的輸入變量，接頭電阻作為輸出變量建立BP神經網絡模型，得到母線接頭的接頭電阻與接頭溫度上限、接頭溫度下限以及溫度沖擊次數之間的數學關系式，估算出母線接頭所能承受的最大閾值電阻；

步驟八：分別采集一條傳輸線上串接的多個母線接頭表面溫度和環境溫度并傳送給上位機，計算經次采樣的多個母線接頭的平均溫度和環境平均溫度，通過電流頻率計算電流變化周期為，采樣期間電流沖擊總次數為，為采樣周期，將母線接頭的平均溫度作為接頭溫度上限、環境平均溫度作為接頭溫度下限，電流沖擊總次數作為溫度沖擊次數代入關系式，計算出母線接頭接觸電阻；