分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電纜導(dǎo)體的溫度測量領(lǐng)域，特別是涉及一種分布式電纜導(dǎo)體溫度測量 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓電纜的電力輸送是確保國民經(jīng)濟(jì)生活的命脈，如何在保證電纜安全運(yùn)行的基 礎(chǔ)上最大限度用好高壓電纜輸送電流電量、W及電流優(yōu)化輸送方案是電力管理部口目前重 點(diǎn)關(guān)注的課題。電纜的實(shí)際負(fù)荷能力主要通過電纜導(dǎo)體的溫度反映，只要電纜導(dǎo)體溫度不 超過額定的溫度，電纜的負(fù)荷就在安全負(fù)荷范圍W內(nèi)。目前，解決電纜載流量監(jiān)測有效辦法 是在線監(jiān)測電纜導(dǎo)體溫度。
[0003] 高壓電纜包括電纜導(dǎo)體1、W及包覆電纜導(dǎo)體1的絕緣護(hù)套2,如圖1所示，因此電 纜導(dǎo)體1的溫度不能被直接測量。目前一般采用光纖分布式測溫系統(tǒng)監(jiān)測絕緣護(hù)套2的表 面溫度，然后應(yīng)用數(shù)學(xué)模型推算電纜導(dǎo)體1的溫度，進(jìn)而獲取電纜沿線電纜導(dǎo)體1的溫度分 布。但是，實(shí)際應(yīng)用中絕緣護(hù)套2的表面溫度受環(huán)境溫度影響，其變化較大，且環(huán)境溫度是 一個(gè)隨機(jī)變化的溫度場，另外，光纖分布式測溫系統(tǒng)的溫度精度在1?2C左右，故上述獲 得的電纜沿線電纜導(dǎo)體1的溫度分布必然存在較大的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種計(jì)算準(zhǔn)確度高的分布 式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，包括設(shè)在電纜 外表面、且沿電纜長度方向布置的分布式光纖溫度傳感器，還包括一點(diǎn)式測溫裝置，該點(diǎn)式 測溫裝置包括包覆在電纜外表面上的熱阻件，所述熱阻件的內(nèi)表面設(shè)有一與電纜外表面相 接觸的內(nèi)層溫度傳感器，所述熱阻件的外表面設(shè)有一外層溫度傳感器，所述內(nèi)層溫度傳感 器和外層溫度傳感器位于電纜的同一徑向直線上。
[0006] 進(jìn)一步地，所述外層溫度傳感器的外表面覆蓋有一隔熱件。
[0007] 優(yōu)選地，所述熱阻件的橫截面為一扇形，且熱阻件包覆電纜的角度a為0? 180。。
[0008] 進(jìn)一步地，所述熱阻件通過導(dǎo)熱娃膠粘接在電纜的外表面。
[0009] 優(yōu)選地，所述熱阻件捆扎在電纜外表面。
[0010] 進(jìn)一步地，所述分布式光纖溫度傳感器呈直線狀固定在電纜外表面。
[0011] 優(yōu)選地，所述分布式光纖溫度傳感器呈螺旋狀固定在電纜外表面。
[0012] 如上所述，本發(fā)明涉及的分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，具有W下有益效果：
[0013] 該分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置中，分布式光纖溫度傳感器用于獲取電纜表面的 溫度分布，并通過點(diǎn)式測溫裝置獲取電纜某點(diǎn)處的電纜導(dǎo)體的精確溫度值，再將該點(diǎn)處的 電纜導(dǎo)體的溫度值作為分布式光纖溫度傳感器的基準(zhǔn)，來建立局部點(diǎn)處電纜導(dǎo)體的溫度與 電纜表面溫度之間的數(shù)學(xué)模型，從而得到精確的電纜沿線的電纜導(dǎo)體的溫度分布，并消除 外界環(huán)境變化對(duì)測量結(jié)果的影響，進(jìn)而提高測量精度。
【附圖說明】
[0014] 圖1為電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明的另一實(shí)施例。
[0017] 圖4為圖2的A-A向剖視圖。
[0018] 元件標(biāo)號(hào)說明
[0019] 1 電纜導(dǎo)體
[0020] 2 絕緣護(hù)套
[0021] 3 分布式光纖溫度傳感器
[0022] 4 點(diǎn)式測溫裝置
[002引 41 熱阻件
[0024] 42 內(nèi)層溫度傳感器
[00巧]43 外層溫度傳感器
[0026] 44 隔熱件
【具體實(shí)施方式】
[0027] W下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人±可由本說明 書所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0028] 須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用W配合說明書所掲 示的內(nèi)容，W供熟悉此技術(shù)的人±了解與閱讀，并非用W限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故 不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明 所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所掲示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范 圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如"上V嚇"、"左"、"右"、"中間"及"一"等的用語，亦僅 為便于敘述的明了，而非用W限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí) 質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0029] 如圖2和圖4所示，本發(fā)明提供一種分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，包括設(shè)在電纜 外表面、且沿電纜長度方向布置的分布式光纖溫度傳感器3,還包括一點(diǎn)式測溫裝置4,該 點(diǎn)式測溫裝置4包括包覆在電纜外表面上的熱阻件41，所述熱阻件41的內(nèi)表面設(shè)有一與電 纜外表面相接觸的內(nèi)層溫度傳感器42,所述熱阻件41的外表面設(shè)有一外層溫度傳感器43， 所述內(nèi)層溫度傳感器42和外層溫度傳感器43位于電纜的同一徑向直線上。如圖1所示， 所述電纜包括電纜導(dǎo)體1和包覆在電纜導(dǎo)體1外周的絕緣護(hù)套2,所述熱阻件41固定在絕 緣護(hù)套2的外表面，即內(nèi)層溫度傳感器42位于絕緣護(hù)套2與熱阻件41之間，本實(shí)施例中， 所述內(nèi)層溫度傳感器42和外層溫度傳感器43均嵌在熱阻件41中；所述分布式光纖溫度傳 感器3固定在絕緣護(hù)套2的外表面，且分布式光纖溫度傳感器3呈直線狀固定在電纜外表 面，如圖2所示；或者，分布式光纖溫度傳感器3也可W呈螺旋狀固定在電纜外表面，如圖3 所示，所述電纜外表面也即為絕緣護(hù)套2的外表面。
[0030] 該分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置中，分布式光纖溫度傳感器3用于獲取電纜外表 面的溫度X。，并同時(shí)通過點(diǎn)式測溫裝置4測量電纜某點(diǎn)處的電纜導(dǎo)體1的精確溫度Y。，再將 該點(diǎn)處的電纜導(dǎo)體1的溫度Y。作為分布式光纖溫度傳感器3測量電纜外表面溫度X。的基 準(zhǔn)，建立點(diǎn)式測溫裝置4獲取的電纜導(dǎo)體1溫度Y。與分布式光纖溫度傳感器3獲取的電纜 外表面溫度X。之間的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用該數(shù)學(xué)模型得到精確的電纜沿線電纜導(dǎo)體1的溫度分 布Y，故該分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置能夠有效消除外界環(huán)境變化對(duì)測量結(jié)果的影響，有 效提高測量精度。
[0031] 具體講，電纜的熱阻為其固定的物理屬性之一，且電纜的熱阻值可W通過標(biāo)定測 量等方式得到，也可W通過理論計(jì)算的方式推算出。在熱平衡狀態(tài)下，即散熱等于發(fā)熱時(shí)， 任意兩點(diǎn)之間的熱阻值之比與該兩點(diǎn)之間的溫差之比相等。所W，所述點(diǎn)式測溫裝置4中， 熱阻件41的熱阻值是已知的，通過外層溫度傳感器43和內(nèi)層溫度傳感器42分別測量熱 阻件41的外表面溫度T2和內(nèi)表面溫度T1 (T1也為電纜的表面溫度)，即可得到熱阻件41 內(nèi)外兩點(diǎn)之間的溫度差，再根據(jù)熱阻件41的熱阻值與絕緣護(hù)套2外表層到電纜導(dǎo)體1的熱 阻值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算得出電纜導(dǎo)體1的溫度。也就是說，通過外層溫度傳感器43和內(nèi) 層溫度傳感器42的測量值得到位于電纜外部的熱阻件41所形成額外的溫度梯度，根據(jù)該 額外的溫度梯度與電纜內(nèi)部的溫度梯度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出電纜內(nèi)部的溫度梯度曲線 (即；斜率)，即建立電纜導(dǎo)體1、電纜表面(熱阻件41內(nèi)表面)、熱阻件41外表面的溫度梯度， 再通過建立有限元模型精確推算電纜導(dǎo)體1的溫度。
[0032] 在實(shí)際測量中，將該測量裝置安裝在電纜上后，電纜的載荷會(huì)發(fā)生變化，電纜載荷 的變化會(huì)引起電纜導(dǎo)體1發(fā)熱量變化；當(dāng)發(fā)熱量變化時(shí)，電纜內(nèi)部通過改變溫度梯度的分 布重新達(dá)到熱平衡狀態(tài)，一般該個(gè)熱平衡過程需要10小時(shí)左右。為了能及時(shí)測量電纜導(dǎo)體 1的溫度，所W采用動(dòng)態(tài)測量方法，即在熱平衡形成的過程中，熱阻件41的內(nèi)外兩側(cè)在散熱 和發(fā)熱出現(xiàn)差異的情況下，由于內(nèi)層溫度傳感器42和外層溫度傳感器43距電纜導(dǎo)體1的 距離不相同，所W內(nèi)層溫度傳感器42感應(yīng)電纜導(dǎo)體1溫度變化的速度快，外層溫度傳感器 43感應(yīng)電纜導(dǎo)體1溫度變化的速度慢。內(nèi)層溫度傳感器42和外層溫度傳感器43的響應(yīng)速 度與電纜導(dǎo)體1溫度的變化速度有對(duì)應(yīng)關(guān)系，故利用內(nèi)層溫度傳感器42和外層溫度傳感器 43不同的響應(yīng)速度，通過標(biāo)定或理論推導(dǎo)的方式對(duì)熱平衡過程中的電纜導(dǎo)體1溫度進(jìn)行修 正，即基于靜態(tài)的數(shù)據(jù)推導(dǎo)計(jì)算動(dòng)態(tài)的電纜導(dǎo)體1溫度，進(jìn)一步提高測量精度。
[0033] 本實(shí)施例中，電纜導(dǎo)體1的溫度的基本計(jì)算公式為：
[0034]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，包括設(shè)在電纜外表面、且沿電纜長度方向布置 的分布式光纖溫度傳感器（3)，其特征在于：還包括一點(diǎn)式測溫裝置（4)，該點(diǎn)式測溫裝置 (4)包括包覆在電纜外表面上的熱阻件（41)，所述熱阻件（41)的內(nèi)表面設(shè)有一與電纜外表 面相接觸的內(nèi)層溫度傳感器（42)，所述熱阻件（41)的外表面設(shè)有一外層溫度傳感器（43)， 所述內(nèi)層溫度傳感器（42)和外層溫度傳感器（43)位于電纜的同一徑向直線上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，其特征在于：所述外層溫度 傳感器（43)的外表面覆蓋有一隔熱件（44)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，其特征在于：所述熱阻件 (41)的橫截面為一扇形，且熱阻件（41)包覆電纜的角度a為〇?180°。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，其特征在于：所述熱阻件 (41)通過導(dǎo)熱硅膠粘接在電纜的外表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，其特征在于：所述熱阻件 (41)捆扎在電纜外表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，其特征在于：所述分布式光 纖溫度傳感器（3 )呈直線狀固定在電纜外表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，其特征在于：所述分布式光 纖溫度傳感器（3)呈螺旋狀固定在電纜外表面。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置，包括設(shè)在電纜外表面、且沿電纜長度方向布置的分布式光纖溫度傳感器，還包括一點(diǎn)式測溫裝置，該點(diǎn)式測溫裝置包括包覆在電纜外表面上的熱阻件，所述熱阻件的內(nèi)表面設(shè)有一與電纜外表面相接觸的內(nèi)層溫度傳感器，所述熱阻件的外表面設(shè)有一外層溫度傳感器，所述內(nèi)層溫度傳感器和外層溫度傳感器位于電纜的同一徑向直線上。該分布式電纜導(dǎo)體溫度測量裝置能夠得到精確的電纜沿線的電纜導(dǎo)體的溫度分布，并消除外界環(huán)境變化對(duì)測量結(jié)果的影響，進(jìn)而提高測量精度。
【IPC分類】G01K11-32
【公開號(hào)】CN104596669
【申請?zhí)枴緾N201310531123
【發(fā)明人】涂建坤, 丁薇霞, 董輝平, 曹春耕
【申請人】上海電纜研究所, 上海賽克力光電纜有限責(zé)任公司, 上海森首光電科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2013年10月30日