一種在線測量接觸電阻的方法技術

本發明專利技術公開了一種在線測量接觸電阻的方法，包括以下步驟：首先，對待測量接觸元件靠近熱源區的表面點進行實時的溫度測量，得到溫度數據；然后，依靠建立的一階熱路模型公式和Origin軟件依據溫度數據繪制的溫度響應曲線，求出此接觸元件的熱響應常數；最終根據公式推導得到待測量接觸元件的接觸電阻。本發明專利技術的方法能夠在線準確的測量一些諸如高壓開關柜母排接頭、開關接頭、閘刀等電接頭的接觸電阻，為電力設備的狀態監測、分析和故障處理等實際應用提供數據參考。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電力系統輸變電設備監測
，涉及一種在線測量接觸電阻的方 法。
技術介紹
在電力設備中，如開關接頭、母線接頭、接線端子等電接頭應用非常廣泛。由于這 類電接頭長期運行，會造成觸頭機械磨損、接觸面間的壓力下降或者材料氧化等不良后果， 使得原有的接觸電阻隨著使用年限的增加而逐漸加大，這就要求對這類電接頭的接觸電阻 進行及時準確的測量，來確保電氣設備的安全穩定運行。 目前，對于接觸電阻的測量方法主要有：1)三次諧波法測量接觸電阻；2)基于超 導量子器件的接觸電阻檢測儀器來測量接觸電阻；3)電解槽法測量接觸電阻；4)電壓電流 法測量接觸電阻；5)電橋法測量接觸電阻。前三種方法都并未在工業中得到廣泛應用，只 能在特定的實驗室條件下進行，所以主要用于電接觸理論分析與相關研究。而4)和5)在 實際工程應用中較為廣泛，但是其屬于離線式或實驗室檢測方法，只能作為元件出廠前或 設備定期維修時進行相應的測量工作，對于工作現場運行中的電接觸元件的接觸電阻不能 用于在線測量。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供，解決了現有技術對于接頭、 閘刀等接觸部位的電阻難以準確測量，適用范圍狹窄且必須在實驗室環境下離線式操作和 測量的難題。 本專利技術采用的技術方案是，，首先，對待測量接觸元 件靠近熱源區的表面點進行實時的溫度測量，得到可靠的溫度數據；然后，依靠建立的一階 熱路模型公式和Origin軟件依據溫度數據繪制的溫度響應曲線，求出此接觸元件的熱響 應常數；最終根據公式推導得到待測量接觸元件的接觸電阻。 本專利技術的有益效果是：在現有技術能夠滿足測量物體溫度精度的背景下，提出了 對待測量接觸元件的某靠近熱源區的表面點進行實時的溫度測量，得到可靠的溫度數據； 然后依靠建立的一階熱路模型公式和Origin軟件依據溫度數據繪制的溫度響應曲線，求 出此接觸元件的熱響應常數；再根據公式推導，最終得到待測量接觸元件的接觸電阻。 與現有技術相比，1)用戶可以在現場或者遠程監測系統上實現實時得到接觸元件 的接觸電阻的大小，以此作為分析各類電接頭狀態；2)只需對接觸元件的某點進行持續的 溫度測量，在經過幾步簡單的數據處理即可準確計算出其接觸電阻的大小，這對減少事故 的發生率以及避免接觸故障進一步惡化意義重大。 【附圖說明】 圖1是本專利技術方法實施例母排連接處的結構示意圖； 圖2是本專利技術方法對接觸電阻的測量流程圖； 圖3是本專利技術對接觸電阻建立的熱路模型； 圖4是本專利技術方法實施例接觸元件的溫度響應曲線圖。 【具體實施方式】 下面結合附圖和【具體實施方式】對本專利技術進行詳細說明。 本專利技術在線測量接觸電阻的方法，首先，對待測量接觸元件靠近熱源區的表面 點進行實時的溫度測量，得到可靠的溫度數據；然后，依靠建立的一階熱路模型公式和 Origin軟件依據溫度數據繪制的溫度響應曲線，求出此接觸元件的熱響應常數；最終根據 公式推導得到待測量接觸元件的接觸電阻。具體按照以下步驟實施： 步驟1、參見圖1、圖2,在靠近導體段A和導體段B的電接觸元件熱源區的某一點 或多個點設置溫度監測點，測量出熱接觸點或其附近某一點某一時間段的溫度值數據，并 繪制成溫度-時間曲線； 步驟2、根據步驟1繪制的溫度-時間曲線的數據，使用Origin軟件對應擬合出導 體的溫度響應曲線； 步驟3、考慮到熱流場、熱路中的物理量，與電流場、電路中的物理量有相似的對應 關系，對步驟1所述的熱源區建立熱路分析模型，參見圖3 ; 步驟4、對熱路分析模型，建立一階熱路全響應公式： θχ!=θ?^θ{)-θ?)β^ 圖2和圖3中，Θ xt是某一時刻熱源的溫度，Θ ~是熱源穩定后的溫度，Θ ^是導線 所在的周圍環境溫度，在實際應用中可設定環境溫度不變，即Θ ^為常量；&為熱源區的熱 阻，Cx為導體的熱容，t為時間；Q。為導線自身發熱量，其值為1 2&，θ χ分別為熱源區溫度， Q為環境監測點以外的熱容，&為環境監測點以外的熱阻。 所述的一階全響應公式能較好地吻合，能夠提供對應t時刻的Θ xt溫度值，這一時 刻t和對應的溫度Θ xt的數據組合，幫助求解熱時間常數值。 步驟5、針對步驟2的響應曲線中未到達平穩值的數據&，，找出對應的時間h， 由τ二艮^得到熱時間常數τ ; 步驟6、根據步驟5的τ = ReCx和見聯立得到，從而計算出熱源 區熱阻得等效的長度Λχ，其中，λ為導體的導熱系數，s為接觸元件的橫截面積； 步驟7、根據電阻的定義f，求出接觸電阻r，其中Ρ為熱源區等效電阻率，s 為接觸元件的橫截面積，1為接觸電阻的長度，1與步驟6中的Λχ的數值大小相同。 實施例 步驟1、以銅排母線為例，相關材料的參數如表1所示，并假定運行條件環境溫度 為8°C、熱源區接觸電阻的熱源能量傳播比例系數為ρ = 0. 5,母排連接處如圖1中所示的 結構，針對距熱源中心區lcm處，采集溫度值得到大量的溫度數據。 表1銅排母線的相關參數 銅的密度銅的導熱系數銅比熱容 銅的電阻率 p(kg!mi) A(fr/(m，〇) 1. °C-丨） υγ{Ω.·τη) F η 8.9χ103 380 390 1.75 χΙΟ-8 ---- 母排額定電流流過母排電流母排截面積熱源區等效電阻率 /y(A) 1(A) s [mm mm) v2 (Ω-m) 585__300__5：50__1.25 xUr4 步驟2、針對步驟1的結果，利用軟件Origin對數據分析并繪曲線擬合得如圖4銅 母排熱區域中心的熱時間常數響應曲線。 步驟3、利用一階熱路模型： θχ?=αχ_+(θ{)-θ.?β^ 代入已知數據（Θ ~為熱源區穩定時的溫度，本實施例為56°C，Θ。為環境溫度，此 時為8°C )，得： Θ xt = 56+ (8-56) e-t/ τ = 56_48e-t/ τ 取 t = lOmin，Θ xt = 41. 47°C，可以計算出熱時間常數 τ 為 8. 36772min。 步驟4、根據τ =ReCx和尺兩式相聯立，得代入表1對應的常數 值以及步驟3中的τ的值，計算出熱源區熱阻等效的長度Λ Χ為0.001m。 步驟5、由電阻的定義「= ^七即可求出接觸電阻r為0. 001019 Ω，s為接觸元件 的橫截面積在表1查出，P為熱源區等效電阻率即為在表1中的u2，此時忽略了導體自身 的電阻，因為導體自身的電阻相對于接觸電阻足夠小。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在線測量接觸電阻的方法，其特點在于：首先，對待測量接觸元件靠近熱源區的表面點進行實時的溫度測量，得到溫度數據；然后，依靠建立的一階熱路模型公式和Origin軟件依據溫度數據繪制的溫度響應曲線，求出此接觸元件的熱響應常數；最終根據公式推導得到待測量接觸元件的接觸電阻。

【技術特征摘要】
1. 一種在線測量接觸電阻的方法，其特點在于： 首先，對待測量接觸元件靠近熱源區的表面點進行實時的溫度測量，得到溫度數據； 然后，依靠建立的一階熱路模型公式和Origin軟件依據溫度數據繪制的溫度響應曲 線，求出此接觸元件的熱響應常數； 最終根據公式推導得到待測量接觸元件的接觸電阻。2. 根據權利要求1所述的在線測量接觸電阻的方法，其特點在于，具體按照以下步驟 實施： 步驟1、在靠近導體段A和導體段B的電接觸元件熱源區的某一點或多個點設置溫度監 測點，測量出熱接觸點或其附近某一點某一時間段的溫度值數據，并繪制成溫度-時間曲 線. 步驟2、根據步驟1繪制的溫度-時間曲線的數據，使用Origin軟件對應擬合出導體的 溫度響應曲線； 步驟3、對步驟1所述的熱源區建立熱路分析模型； ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：段建東，張宏光，葉兵，張青山，
申請(專利權)人：西安理工大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61