一种母线接头寿命预测方法与实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力供配电系统领域，尤其涉及电力传输设备中的母线接头的寿命预 测的方法和寿命预测实验装置。
【背景技术】
[0002] 母线是电力传输设备的重要组成部分，作为传统电缆的替代产品，母线已经被广 泛应用于多种场合，然而母线单元之间的连接是否可靠，直接关系到整个供配电系统的安 全运行，特别是母线接头接触电阻的大小及接头处温升对其工作效率及使用寿命有着直接 影响。在母线应用过程中，长时间通入交流电会导致母线接头处温升增加，进而导致接头电 阻增大、导电铜排发热并被氧化，继续通入电流则会出现铜损增加、电能损耗加大、绝缘材 料老化快、母线使用寿命急骤缩短等现象。然而，导致母线接头接触电阻增大的一个重要原 因是母线接头的热胀冷缩现象。通常，母线接头处由螺栓固定，母线长时间处于工作状态产 生的热胀冷缩反应会引起导电体的蠕动，使接头的固定螺栓松动，进而导致接触电阻增大。 实现母线接头寿命预测对母线接头的正常工作甚至电力传输设备的正常运行很重要。 由于客观条件的限制，例如有些母线安装在高处或其他不易触及的地方而，在现实应用中 难以测得母线接头的寿命。
【发明内容】
[0003] 本发明针对母线接头寿命难以测得的问题，提出了一种母线接头寿命预测方法与 实验装置，以估算实际应用中的母线接头寿命。
[0004] 本发明提出的一种母线接头寿命预测实验装置采用的技术方案是：具有一个实验 箱，实验箱外部有上位机、控制模块、回路电阻采集模块，上位机与控制模块连接，控制模块 通过导线分别与回路电阻采集模块和实验箱侧壁上的数据线接口连接；实验箱内的一侧放 置了待测的母线接头，连接母线接头两端的母线从实验箱中伸出露在实验箱外部，回路电 阻采集模块采用四端子接线法分别将电压电流信号接在露在实验箱外部的母线两端的导 线接头上；母线接头上表面放置测温模块，测温模块通过导线经数据线接口与控制模块连 接；实验箱内的另一侧空间中置放有加热装置和制冷装置，加热装置和制冷装置分别经控 制数据线连接至数据线接口。
[0005] 本发明提出的一种母线接头寿命预测方法采用的技术方案是：具有以下步骤： 步骤一：上位机设置第一个采样周期温度冲击的温度上限值与温度下限值/ ￡1， 温度下限值Jril为母线接头的表面实时温度； 步骤二：开启加热装置，测温模块将测得的母线接头表面温度传递给上位机，待温度升 到上限值后停止加热，开启制冷装置，待温度降至下限值后完成第一次温度冲击； 然后进行第二次冲击，如此循环直至完成第/1次冲击，第一组温度冲击结束； 步骤三：上位机向控制模块发送测电阻命令，回路电阻采集模块测量母线接头的第一 个接触电阻; 步骤四：重复执行步骤二，第二组温度冲击结束，再重复执行步骤三，获得母线接头18 的第二个电阻值;以此类推，直至采集到第v.个电阻^jr，将第一个至第J个接头电 阻ifDT传给上位机，第一个采样周期结束； 步骤五：开始进行第二个采样周期，先设置第二个采样周期温度冲击的温度上限值 与温度下限Jri2，其中温度下限为第一个采样周期结束时的母线接头18的表 面实时温度；然后重复步骤二至步骤四，采集得到第二个采样周期的第一个至第.V个接 头电阻f21、f22 并传给上位机，第二个采样周期结束； 步骤六：以此类推地直到进行第忍个采样周期，先设置第忍个采样周期温度 冲击的温度上限值与温度下限值Ajr，其中温度下限值/Jjs为前一个采样周 期结束时的母线接头的表面实时温度，将采集得到的第5?个采样周期的接头电阻 '及J?2…及Jif ^专社健;麵鮮雜会吉刺寸驗拟中U欠； ' ΠζΛ λ i 步骤七：上位机将所有的接头温度上限值/?…·· 、温度下限值 ?ι、』Γ￡:……4t、温度冲击次数/】、2/3和接头电阻鳥丨、Λ'……及Jr归一 化处理，将归一化处理后的样本数据分成训练样本和测试样本，以训练样本数据中的接头 温度上限值、温度下限值和温度冲击次数作为BP神经网络的输入变量，接头电阻作为输出 变量建立BP神经网络模型，得到母线接头的接头电阻f与接头温度上限&、接头温度 下限&以及温度冲击次数Λ之间的数学关系式i?二i I，估算出母线接头所 能承受的最大阈值电阻< ; 步骤八：分别采集一条传输线上串接的多个母线接头表面温度和环境温度并传送给上 位机，计算经g次采样的多个母线接头的平均温度f和环境平均温度，通过电流 ! 频率n计算电流变化周期为一，采样期间电流冲击总次数为，为采样周期， p ^ Λ Η ·- r 将母线接头的平均温度7作为接头温度上限^、环境平均温度作为接头温度下 1 S 限&，电流冲击总次数作为温度冲击次数I代入关系式及= 计算出母线接头接触电阻j?; 步骤九：比较接触电阻i?与最大阈值电阻，若.·？ a .?，则母线接头寿命到期，若 " "，则将母线接头的平均温度7、环境平均温度/、电阻差值p p分 R R I 1 δΛ = λ, - /r ft U 别作为接头温度上限f#、接头温度下限&和接头电阻i?代入式^ = 十 算出母线接头剩余电流冲击次数^/j，通过式
【主权项】
1. 一种母线接头寿命预测实验装置，具有一个实验箱，其特征是：实验箱外部有上位 机（1)、控制模块（3)、回路电阻采集模块（9)，上位机（1)与控制模块（3)连接，控制模块 (3)通过导线分别与回路电阻采集模块和实验箱侧壁上的数据线接口连接；实验箱内的一 侧放置了待测的母线接头（18)，连接母线接头两端的母线（29)从实验箱中伸出露在实验 箱外部，回路电阻采集模块采用四端子接线法分别将电压电流信号接在露在实验箱外部的 母线两端的导线接头上；母线接头上表面放置测温模块（19)，测温模块通过导线经数据线 接口与控制模块连接；实验箱内的另一侧空间中置放有加热装置和制冷装置，加热装置和 制冷装置分别经控制数据线连接至数据线接口。
2. 根据权利要求1所述一种母线接头寿命预测实验装置，其特征是：所述加热装置包 括加热电阻丝和一台风扇，加热电阻丝以加热电阻丝支架为