一种车载电缆终端内部故障热源检测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115951166A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211557579.2(22)申请日2022.12.06(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市二环路北一段(72)发明人刘凯杨智翔辛东立孙传铭戴志强高波何常红方怡高国强吴广宁(74)专利代理机构成都正德明志知识产权代理有限公司51360专利代理师陈瑶(51)Int.Cl.G01R31/08(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种车载电缆终端内部故障热源检测方法(57)摘要本发明公开了一种车载电缆终端内部故障热源检测方法，本发明首先根据车载电缆终端的结构参数，获取车载电缆终端单层等效结构的等效热传导系数，然后获取车载电缆终端滤波后的表面温度分布图像，通过红外图像处理软件截取温度最高点处的一维曲线温度分布，并求取其二阶、四阶、六阶微分分布的主峰峰值，最后，通过等效热传导系数和主峰峰值，计算内部故障热源的热源强度。本发明实现了车载电缆终端内部故障热源的定量检测，是一种快速、精准的车载电缆终端内部故障热源检测方法，有利于保障电缆终端的安全、稳定运行。CN115951166ACN115951166A权利要求书1/2页1.一种车载电缆终端内部故障热源检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据车载电缆终端结构参数，确定车载电缆终端每层结构的径向厚度及热传导系数；S2、将车载电缆终端等效成单层传热模型，根据车载电缆终端每层结构的径向厚度及热传导系数确定该单层传热模型的等效热传导系数；S3、获取并对车载电缆终端的表面温度分布图像进行滤波，得到滤波后的图像；S4、获取滤波后的图像中一维曲线温度分布，并求取一维曲线温度的二阶微分分布、四阶微分分布和六阶微分分布；S5、提取一维曲线温度的二阶微分分布、四阶微分分布和六阶微分分布的主峰峰值，根据等效热传导系数和主峰峰值确定载电缆终端故障热源的热源强度，完成内部故障热源检测。2.根据权利要求1所述的车载电缆终端内部故障热源检测方法，其特征在于，步骤S1中车载电缆终端结构包括缆芯、内半导体层、主绝缘层、应控管、外半导体层、热缩绝缘管、外屏蔽层、护套层和伞裙。3.根据权利要求2所述的车载电缆终端内部故障热源检测方法，其特征在于，步骤S2中单层传热模型的等效热传导系数的表达式为：其中λe为等效热传导系数；h1、h2、h3、h4、h5、h6和h7分别为主绝缘层、应控管、外半导体层、热缩绝缘管、外屏蔽层、护套层和伞裙的径向厚度；λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6和λ7分别为主绝缘层、应控管、外半导体层、热缩绝缘管、外屏蔽层、护套层和伞裙的热传导系数。4.根据权利要求1所述的车载电缆终端内部故障热源检测方法，其特征在于，步骤S3的具体方法为：通过红外热像仪获取车载电缆终端的表面温度分布图像，采用平滑滤波器对表面温度分布图像进行滤波，得到滤波后的图像。5.根据权利要求1所述的车载电缆终端内部故障热源检测方法，其特征在于，步骤S4的具体方法为：选取滤波后的图像中温度最高点的水平线，得到一维曲线温度分布，求取一维曲线温度的二阶微分分布、四阶微分分布和六阶微分分布。6.根据权利要求5所述的车载电缆终端内部故障热源检测方法，其特征在于，步骤S5的具体方法为：根据公式：获取热源强度Q；其中F2为一维曲线温度的二阶微分分布的主峰峰值；F4为一维曲线温度的四阶微分分布的主峰峰值；F6为一维曲线温度的六阶微分分布的主峰峰值；π为圆周2CN115951166A权利要求书2/2页率；λe为等效热传导系数。3CN115951166A说明书1/5页一种车载电缆终端内部故障热源检测方法技术领域[0001]本发明涉及车载电缆终端故障分析领域，具体涉及一种车载电缆终端内部故障热源检测方法。背景技术[0002]车载电缆终端是高速列车高压系统的重要组成部件，其位于车载高压电缆的首段与末端，担负着将电能从电网传输到车内牵引变压器的作用，是连接车载高压电缆与用电设备的重要“桥梁”，其良好的服役性能是保障高速列车安全、稳定运行的必要条件。[0003]然而，车载电缆终端内部绝缘结构复杂，采用多层包覆结构，内部电场畸变比较严重，容易受到施工工艺、车体振动、环境温度骤变等外界因素的干扰而出现绝缘故障，是列车高压系统中较为薄弱的环节。近年来，随着社会与国民经济的发展，列车运行速度和牵引功率大幅提升，车载电缆终端受冲击电压加剧，导致内部绝缘缺陷扩展、发热，从而引发电缆终端爆炸导致行车事故。因此，及时、准确地检测车载电缆终端内部故障热源是有效防止电缆终端故障的关键，对保障高速列车安全可靠的运行具有重要意义。发明内容[0004]针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种车载电缆终端内