一种二次电缆终端头焊接钳及焊接控制方法与流程

本发明涉及电力连接，具体涉及一种二次电缆终端头焊接钳及焊接控制方法。

背景技术：

1、变电站、配电室及各类盘柜内的控制回路与控制电源回路普遍采用二次电缆，其终端接地线的制作质量直接影响二次回路的信号完整性与控制可靠性。终端接地线与电缆铠装的连接，现场普遍采用两种做法：一种是直接缠绕绑扎，另一种是用电烙铁对接地线与铠装点焊，焊后再以绝缘胶带、缠带或热缩套恢复外绝缘。

2、这两种做法的问题集中在焊接环节的温度不可控与质量不可判。缠绕绑扎的连接面不稳定，运行中受设备振动和温度循环作用容易松脱，接触电阻随之增大。采用电烙铁等通用工具点焊时，加热温度和加热时间完全凭操作者的经验把握：温度偏低或加热时间不足，焊锡不能充分浸润焊接面，形成虚焊，留下高接触电阻；温度偏高或加热时间过长，热量经铠装、线芯向内传导，烫伤线芯绝缘，埋下绝缘击穿隐患。

3、并且，上述焊接的好坏在作业现场无法判别；若电缆固定不牢固，在电力设备运行振动、环境温度变化等工况下，易导致电缆移位、接线松动，引发接触不良、信号丢失等问题，严重时可能造成保护装置拒动、误动，进而扩大故障范围；若终端制作工艺不达标，线芯烫伤后会降低导体载流能力，甚至引发绝缘层老化破损，诱发短路故障。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题，提供一种二次电缆终端头焊接钳及焊接控制方法，在不增加作业复杂度的前提下，实现了焊接温度可控、线芯不被烫伤、焊接质量的现场判别。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种二次电缆终端头焊接钳，包括：钳头和握把；

4、所述钳头设有加热压紧部、焊点测温单元和线芯侧测温单元，所述加热压紧部用于对焊接端子加热并压紧，所述焊点测温单元设于所述钳头靠近焊点的一侧，所述线芯侧测温单元设于所述钳头靠近线芯的一侧；

5、所述握把设有控温评估单元和力传感单元，所述力传感单元设置在所述加热压紧部的压紧力传递路径上；

6、所述控温评估单元分别与所述加热压紧部、所述焊点测温单元、所述线芯侧测温单元和所述力传感单元电连接。

7、可选地，所述钳头分为上部和下部，所述加热压紧部位于所述钳头的上部，所述钳头的下部设置有隔热测温部，所述隔热测温部设有用于插入电缆铠装内侧的隔热插片，所述线芯侧测温单元设于所述隔热测温部靠近线芯的一侧，所述线芯侧测温单元嵌设于所述隔热插片靠近线芯的一侧。

8、可选地，所述握把分为下部和上部，所述握把的下部为控制所述钳头开合及压紧的操作把手，所述握把的上部设有温度显示单元、所述控温评估单元和控温启停开关，所述焊接钳的电源由所述握把的尾端引入。

9、一种二次电缆终端头的焊接控制方法，包括以下步骤：

10、采集焊点温度、线芯侧温度和压紧力，所述焊点温度为焊接端子与电缆铠装焊接处的温度，所述线芯侧温度为电缆线芯一侧的温度，所述压紧力为对所述焊接端子施加的压紧力；

11、根据所述焊点温度调节加热功率，使所述焊点温度跟踪目标温度；

12、根据所述焊点温度、所述压紧力和焊锡相变特征评估焊接合格度，并输出合格提示或重焊提示；

13、在所述线芯侧温度达到线芯绝缘耐温阈值或所述线芯侧温度的升温速率超过速率阈值时，切断所述加热功率。

14、可选地，调节所述加热功率的步骤包括：

15、在线辨识所述焊点的热过程参数；

16、根据热过程参数调整跟踪所述目标温度的控温参数。

17、可选地，所述在线辨识具体包括：

18、以带遗忘因子的递推最小二乘法辨识所述焊点热过程的热时间常数；

19、根据所述热时间常数整定比例-积分-微分控制的增益；

20、在预热阶段更新所述在线辨识、在熔接阶段冻结所述在线辨识；

21、以史密斯预估器补偿加热至测温之间的传导滞后。

22、可选地，评估所述焊接合格度的步骤包括：

23、根据所述焊点温度、所述压紧力、熔接阶段的有效热输入以及焊锡相变特征，通过多模态融合的方式计算焊接合格度；

24、在所述焊接合格度达到合格阈值时输出所述合格提示，否则输出所述重焊提示。

25、可选地，所述多模态融合的方法包括：

26、根据焊锡熔融相变潜热引起的温升停滞确定浸润完成度；

27、确定热输入达标度、压紧力稳定度、温度平台时长达标度；

28、将所述热输入达标度、所述压紧力稳定度、所述温度平台时长达标度和所述浸润完成度按各自的置信度自适应加权合成所述焊接合格度。

29、可选地，所述焊接控制方法包括预热阶段、熔接阶段和终止阶段；

30、在所述预热阶段以全功率升温至预热温度后转入所述熔接阶段；

31、在所述熔接阶段维持所述焊点温度跟踪所述目标温度并累积有效热输入；

32、当所述有效热输入达到目标热输入，且所述焊点温度的变化速率低于平台稳定阈值，并持续设定时长时，转入所述终止阶段。

33、可选地，所述线芯绝缘耐温阈值在电缆护套为聚氯乙烯时不高于105℃，在电缆护套为交联聚乙烯时不高于130℃。

34、本发明通过在钳头同时布置焊点测温与线芯侧测温，在握把内设置采集压紧力的力传感单元与控温评估单元，实现了按目标温度闭环加热、按质量指标现场判定等目的；本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

35、焊点温度跟踪目标温度，使不同线径、不同铠装材质的焊点都能升温到焊锡充分浸润所需的温度，抑制因温度不足造成的虚焊和高接触电阻；同时直接采集线芯侧温度，一旦该温度达到线芯绝缘耐温阈值或其升温速率超过设定上限即切断加热功率，避免烫伤线芯的隐患；最后焊接合格度由焊点温度、压紧力、有效热输入和焊锡相变特征多模态融合后加权得出，避免靠人为经验判定是否合格。

1.一种二次电缆终端头焊接钳，其特征在于，包括：钳头（1）和握把（2）；

2.根据权利要求1所述的二次电缆终端头焊接钳，其特征在于，所述钳头（1）分为上部和下部，所述加热压紧部（11）位于所述钳头（1）的上部，所述钳头（1）的下部设置有隔热测温部（12），所述隔热测温部（12）设有用于插入电缆铠装内侧的隔热插片，所述线芯侧测温单元（14）设于所述隔热测温部（12）靠近线芯的一侧，所述线芯侧测温单元（14）嵌设于所述隔热插片靠近线芯的一侧。

3.根据权利要求1所述的二次电缆终端头焊接钳，其特征在于，所述握把（2）分为下部和上部，所述握把（2）的下部为控制所述钳头（1）开合及压紧的操作把手（23），所述握把（2）的上部设有温度显示单元（21）、所述控温评估单元和控温启停开关（22），所述焊接钳的电源由所述握把（2）的尾端引入。

4.一种二次电缆终端头的焊接控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的二次电缆终端头的焊接控制方法，其特征在于，调节加热功率的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的二次电缆终端头的焊接控制方法，其特征在于，所述在线辨识具体包括：

7.根据权利要求4所述的二次电缆终端头的焊接控制方法，其特征在于，评估所述焊接合格度的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的二次电缆终端头的焊接控制方法，其特征在于，所述多模态融合的方法包括：

9.根据权利要求4所述的二次电缆终端头的焊接控制方法，其特征在于，所述焊接控制方法包括预热阶段、熔接阶段和终止阶段；

10.根据权利要求4所述的二次电缆终端头的焊接控制方法，其特征在于，所述线芯绝缘耐温阈值在电缆护套为聚氯乙烯时不高于105℃，在电缆护套为交联聚乙烯时不高于130℃。