具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对 本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以 便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实 施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申 请不受下面公开的具体实施例的限制。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决 技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或 相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请 的实施例进行描述。

本申请提供的电缆温度监测装置可以设置于现场电力电缆沟内，对电缆的 温度进行检测。根据传输线理论，一定长度的待测电缆线路可以用分布参数模 型来表示。可以将待测电缆设想为n和无穷小长度元dx，由于长度元dx是无穷 小量，在这些长度元的范围内参数可以集中，于是每个长度元可以抽象成一个 集总参数电路，而这些集总参数电路级联而成的链形电路就成为整个均匀待测 电缆的电路模型。每个集总参数电路的结构如图1所示，R为单位长度的待测电 缆的等效电阻，L为单位长度的待测电缆的等效电感，C为单位长度的待测电缆 的等效电容，V(x)表示单位长度的待测电缆的首端的谐波电压，dV表示单位 长度的待测电缆首端到末端的谐波电压的变化量。由基尔霍夫电压电流定律可 得V＝I(x)·(R+L)，I₂(x)＝(V(x)+dV)·C，其中，I(x)表示通过待测电 缆的电流，I₂(x)表示待测电缆的谐波电流，既通过待测电缆的等效电容的电 流，ε表示待测电缆的介电系数，r_s表示待测电缆的绝缘层的内半径，r_c表示待 测电缆的线芯的内半径。根据上述的公式可以看出待测电缆的介电系数与待测 电缆的等效电阻和等效电感均无关，仅与待测电缆的等效电容相关。待测电缆 的温度状态会直接反映在介电系数上。本申请提供的电缆温度检测装置10通过 确定待测电缆的介电系数，可以得到待测电缆的温度。

请参见图2，本申请一个实施例提供一种电缆温度检测装置10，该装置包 括电压检测模组100、电流检测模组200和控制模组300。电压检测模组100设 置于待测电缆11，用于检测待测电缆11的末端的谐波电压。待测电缆11是在 电力电缆沟内的电缆，待测电缆11包括首端和末端。根据待测电缆11的电流 传输方向可以确定该待测电缆11的首段和末端，电流从待测电缆11的第一端 传输至待测电缆11的第二端，则待测电缆11的第一端为待测电缆11的首端， 待测电缆11的第二端为待测电缆11的末端。谐波电压是由谐波电流和待测电 缆11的阻抗产生的电压降。在理想情况下，通过待测电缆的交流电源应该是纯 正弦波形，但是在现实应用场景中，由于输出阻抗和非线性负载的原因，会导 致交流电源的波形失真，从而会产生谐波电流。将电压检测模组100设置于待 测电缆11的末端，可以检测待测电缆11末端的谐波电压。电压检测模组100 可以是电压传感器，也可以是谐波电压传感器等，本实施例对电压检测模组100 的种类和结构等不作任何限制，只要能够实现其功能即可。

电流检测模组200设置于待测电缆11的外侧，用于检测待测电缆11的泄 露电流。待测电缆11通常包括线芯、绝缘层、屏蔽层和保护层。理想的待测电 缆11是不存在泄露电流的，但是在实际应用中，不管待测电缆11的材料有多 少，始终会存在泄露电流。将电流检测模组200设置在待测电缆11的外侧，既 将电流检测模组200设置在待测电缆11的保护层上，可以检测待测电缆11泄 露的电流，得到待测电缆11的泄露电流。电流检测模组100可以是电流互感器、 也可以是罗氏线圈电流传感器，本实施例对电流检测模组200的种类和结构等 不作任何限制，只要能够实现其功能即可。

控制模组300与电压检测模组100和电流检测模组200连接，用于根据谐 波电压和泄露电流，确定待测电缆11的介电系数，并根据介电系数确定待测电 缆11的温度。控制模组300与电压检测模组100可以是有线连接，也可以是无 线连接。同理，控制模组300与电流检测模组200可以是有线连接，也可以是 无线连接。本实施例对控制模组300与电压检测模组100和电流检测模组200 之间的连接方式不作任何限制，只要能够实现控制模组300与电压检测模组100 和电流检测模组200之间的信号的传输即可。控制模组300可以是微处理芯片 或其他设备，本实施例对控制模组300的种类和结构不作任何限制，只要能够 实现其功能即可。在一个可选的实施例中，控制模组300根据接收到待测电缆 11的谐波电压和泄露电流可以计算出待测电缆11的等效电容值，根据该等效电 容值可以确定待测电缆11的介电系数。待测电缆11的介电系数会随着温度的 变化而变化，则根据待测电缆11的介电系数，可以确定待测电缆11的温度。

在一个可选的实施例中，控制模组300的存储器存储有预设介电系数和温 度值之间的对应关系，既，一个介电系数对应一个温度值。控制模组300在确 定待测电缆11的介电系数后，遍历存储器中的预设介电系数，获取与该介电系 数相同的预设介电系数，获取该预设介电系数对应的温度值，将该温度值确定 为待测电缆11的温度。

本申请实施例提供的电缆温度检测装置10的工作原理如下：

使用者将电压检测模组100设置在待测电缆11的末端，通过电压检测模组 100可以检测待测电缆11的末端的谐波电压。使用者将电流检测模组200设置 在待测电缆11的外侧，通过电流检测模组200可以检测待测电缆11的泄露电 流。控制模组300根据接收到的谐波电压和泄露电流可以确定待测电缆11的介 电系数。控制模组300根据该介电系数可以确定待测电缆11的温度。

本申请实施例提供的电缆温度检测装置10包括电压检测模组100、电流检 测模组200和控制模组300。其中，电压检测模组100设置于待测电缆11，用 于检测待测电缆11的末端的谐波电压；电流检测模组200设置于待测电缆11 的外侧，用于检测待测电缆11的泄露电流；控制模组300与电压检测模组100 和电流检测模组200均连接，用于根据谐波电压和泄露电流，确定待测电缆11 的介电系数，并根据该介电系数确定待测电缆11的温度。本申请实施例提供的 电缆温度检测装置10通过检测待测电缆11在运行时产生的谐波电压和泄露电 流，确定待测电缆11的介电系数，从而确定待测电缆11的温度。这样不需要 向待测电缆11外加激励信息，可以避免对待测电缆11造成损害，并且在对待 测电缆11的温度检测时，不会受到外界线路的干扰，能够提高对待测电缆11 的温度检测的准确性。同时，本申请实施例提供的电缆温度检测装置10结构简 单，容易安装，占用面积小，具有较强的实用性。

请参见图3，在一个实施例中，电流检测模组200包括跨导转换电路210、 电压检测器件220和控制器件230。

跨导转换电路210包括输入端和输出端。跨导转换电路210的输入端与待 测电缆11的外侧连接，既跨导转换电路210的输入端与待测电缆11的保护层 连接。跨导转换电路210用于将待测电缆11的泄露电流转换为泄露电压。本实 施例对跨导转换电路210的具体结构不作任何限制，只要能够实现其功能即可。

电压检测器件220与跨导转换电路210的输出端连接，用于检测泄露电压。 跨导转换电路210将泄露电流转换为泄露电压，使用电压检测器件220就可以 检测该泄露电压。电压检测器件220可以是电压传感器，也可以是电压检测电 路，本实施例对电压检测器件220的种类和结构等不作任何限制，只要能够实 现其功能即可。

控制器件230与电压检测器件220连接，用于根据泄露电压确定泄露电流。 控制器件230与电压检测器件220可以是有线连接，也可以是无线连接。本实 施例对控制器件230与电压检测器件220之间的连接方式不作任何限制，只要 能够接收到电压检测器件220检测的泄露电压即可。控制器件230可以是微处 理芯片，也可以是单片机，本实施例对控制器件230的种类和结构等不作任何 限制，只要能够实现其功能即可。

在本实施例中，使用跨导转换电路210将待测电缆11的泄露电流转换为可 以使用电压检测器件220检测的泄露电压，控制器件230在根据泄露电压可以 泄露电流。这样可以更加方便准确的检测待测电缆11的泄露电流。

请继续参见图3，在一个实施例中，跨导转换电路210包括电阻211和放大 单元212。电阻211包括第一端和第二端。电阻211的第一端与待测电缆11的 外侧连接，既电阻211的第一端与待测电缆11的保护层连接。本实施例对电阻 211的阻值不作任何限制，使用者可以根据实际情况自行设置。

放大单元212包括第一输入端、第二输入端和输出端。放大单元212的第 一输入端与电阻的第一端连接，放大单元212的第二输入端接地，放大单元212 的输出端与电阻211的第二端连接，且放大单元212的输出端与电压检测器件 220连接。换句话说，放大单元212与电阻并联，通过检测放大单元212的电压 值，可以得到电阻211电压值。待测电缆11的泄露电流通过电阻211，则根据 电阻211的电压值以及电阻211的阻值就可以得到泄露电流。本实施例对放大 单元212的种类和结构等不作任何限制，只要能够实现其功能即可。

在一个可选的实施例中，可以使用示波器与放大单元212的输出端连接， 使用者可以通过示波器观察到待测电缆11的泄露电压。

在一个实施例中，放大单元212为运算放大器。运算放大器是具有很高放 大倍数的电路单元。运算放大器与电阻211组成跨导转换电路210，可以实现将 泄露电流转换为泄露电压的功能。运算放大器的输出信号可以是输入信号加、 减或微分、积分等数学运算的结果。在本实施例中，运算放大器的输入信号为 泄露电流，经过数学运算可以得到泄露电压。使用运算放大器的输入偏置电流 较小，可以得到更加精确的测量结果，既可以得到更加准确的泄露电流。

在一个实施例中，电压检测模组100包括电容分压器。电容分压器的耐压 强度较大，不易击穿，使得电压检测模组100具有更高的可靠性和实用性。

请参见图4，本申请一个实施例提供一种电缆温度检测系统20，该系统包 括如上述实施例提供的电缆温度检测装置10和控制终端21。控制终端21与电 缆温度检测装置10中的控制模组300连接，用于接收待测电缆11的温度。控 制终端21可以是计算机设备，该计算机设备可以但不限于是工业计算机、笔记 本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等。本实施例对控制终端21 的种类不作任何限制，只要能够实现其功能即可。由于电缆温度检测系统20包 括电缆温度检测装置10，则电缆温度检测系统10具有电缆温度检测装置10的 所有结构和有益效果。在本实施例中，控制终端21在接收到待测电缆11的温 度后可以存储起来，工作人员通过观察待测电缆11的温度可以了解待测电缆11 是否存在绝缘老化等故障，以及待测电缆11的运行状态。

在一个可选的实施例中，控制终端21在接收到待测电缆11的温度后，将 该温度与预设温度阈值进行对比，若该温度大于预设温度阈值，则说明待测电 缆11的温度过高，容易发生安全事故，此时，控制终端21会发出警示信息， 使得工作人员可以及时对待测电缆11进行维修，从而能够提高待测电缆11安 全性；若该温度小于预设温度阈值，则说明待测电缆11的温度正常，控制终端 21只需将该温度存储与存储器中即可。

请参见图5，本申请一个实施例提供一种电缆温度检测方法，该方法以控制 模组300为执行主体进行说明，具体实施步骤包括：

步骤100、获取待测电缆的末端的谐波电压。

使用电压检测模组100可以实时检测待测电缆11的谐波电压。电压检测模 组100可以将检测到的待测电缆11的谐波电压传输至控制模组300，控制模组 300将接收到的谐波电压存储在存储器中，控制模组300在执行电缆温度检测方 法时直接在存储器中获取即可。对谐波电压和待测电缆11的末端的具体描述可 以参考上述电缆温度检测装置10的实施例中的描述，在此不再赘述。

步骤200、获取待测电缆的泄露电流。

使用电流检测模组200可以实时检测待测电缆11的泄露电流。电流检测模 组200可以将检测到的待测电缆11的泄露电流传输至控制模组300，控制模组 300将接收到的泄露电流存储在存储器中，控制模组300在执行电缆温度检测方 法时直接在存储器中获取即可。对待测电缆11的泄露电流的具体描述可以参考 上述电缆温度检测装置10的实施例中的描述，在此不再赘述。

步骤300、根据谐波电压和泄露电流，确定待测电缆的介电系数。

步骤400、根据介电系数确定待测电缆的温度。

控制模组300在获取到待测电缆11末端的谐波电压和待测电缆11的泄露 电流后，根据该谐波电压和泄露电流，计算待测电缆11的介电系数。待测电缆 11的温度发生变化，待测电缆11的介电系数也会发生变化，则控制模组300根 据待测电缆11的介电系数可以确定待测电缆11的温度。

本申请实施例提供的电缆温度检测方法根据待测电缆11自身产生的谐波电 压和泄露电压确定待测电缆11的介电系数，从而确定待测电缆11的温度。这 样直接根据待测电缆11自生的参数确定待测电缆11的温度，无需外加激励信 号，能够提高对待测电缆11的温度检测的准确度，同时能够避免外加的激励信 号对待测电缆11造成损害。

请参见图6，在一个实施例中，步骤400根据介电系数确定待测电缆的温度 的一种可能的实现方式包括：

步骤410、获取预设介电系数与温度值的对应关系。

步骤420、根据对应关系，确定介电系数对应的温度值，得到待测电缆的温 度。

在控制模组300的存储器中预先存储有预设介电系数与温度值之间的对应 关系，既，一个预设介电系数对应一个温度值。预先存储的对应关系可以是由 工作人员预先根据试验得到待测电缆11的不同的介电系数与温度值之间的对应 关系。控制模组300在得到介电系数后，可以直接在存储器中遍历寻找与该介 电系数相同的预设介电系数，将该预设介电系数对应的温度值确定为待测电缆 11的温度。

在本实施例中，控制模组300通过预先存储的介电系数与温度值的对应关 系，可以快速的确定介电系数对应的温度，既可以快速的确定待测电缆11的温 度，从而能够提高对电缆温度检测的效率。

请参见图7，步骤300根据谐波电压和泄露电流，确定待测电缆的介电系数 的一种可能的实现方式包括：

步骤310、根据谐波电压和泄露电流，确定待测电缆的等效电容值。

控制模组300在接收到待测电缆11的末端的谐波电压和泄露电流后，通过 计算可以得到待测电缆11的等效电容值。具体的，控制模组300可以根据公式 I₂＝V₂·C计算待测电缆11的等效电容值，其中，I₂为待测电缆11的泄露电流， V₂为待测电缆11的末端的谐波电压，C为待测电缆的等效电容值。

步骤320、根据待测电缆的等效电容值，确定待测电缆的介电系数。

控制模组300在得到待测电缆11的等效电容值后，通过计算可以得到待测 电缆11的介电系数，具体的，控制模组300可以根据公式计算待测 电缆11的介电系数，其中，ε表示待测电缆11的介电系数，r_s表示待测电缆11 的绝缘层的内半径，r_c表示待测电缆11的线芯的内半径。

请参见图8，步骤200获取待测电缆的泄露电流的一种可能的实现方式包括：

步骤210、获取待测电缆的泄露电压。

先通过跨导转换电路210可以将待测电缆11的泄露电流转换为泄露电压， 再使用电压检测器件220可以检测到跨导转换电路210转换的泄露电压。对跨 导转换电路210和电压检测器件220的具体描述可以参考上述电缆温度检测装 置10的实施例中的描述，在此不再赘述。

步骤220、根据泄露电压确定泄露电流。

控制器件230获取电压检测器件220检测到的泄露电压，根据泄露电压以 及跨导转换电路210中的电阻值可以得到待测电缆11的泄露电流。对控制器件 230的描述可以参考上述电缆温度检测装置10的实施例中的描述，在此不再赘 述。

应该理解的是，虽然图中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示， 但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的 说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执 行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子 步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行， 这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或 者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述 实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特 征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附 权利要求为准。