一種電纜溫度監(jiān)測方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力設(shè)備監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電纜溫度監(jiān)測方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國民生產(chǎn)方面和生活中對電能的需求日益增加，同時 電力電纜在城市電網(wǎng)系統(tǒng)的應用越來越多。電力電纜運行時，導體、絕緣層和金屬屏蔽層都 會產(chǎn)生損壞而引起電纜發(fā)熱，使各部分的工作溫度升高，而溫度過高會影響絕緣材料的絕 緣性能，引起絕緣老化，縮短電纜使用壽命，嚴重情況會導致火災及停電事故；導體溫度值 也是確定電纜載流量的重要特征值，因此很有必要在電纜運行過程中對電纜各層的溫度分 布情況進行實時監(jiān)測。
[0003] 目前監(jiān)測電纜溫度的方法主要由熱電偶法、光纖光柵監(jiān)測方法、分布式光纖監(jiān)測 技術(shù)等，其中熱電偶法應用較多，但是此法一般只是監(jiān)測電纜局部溫度，不能通過數(shù)據(jù)完全 計算出電纜載流量，此方法在精度和穩(wěn)定性上也有一定不足；光纖光柵監(jiān)測方法是通過預 埋在電纜本體中的光纖光柵傳感器監(jiān)測電纜溫度，此法穩(wěn)定性得到一定提高，但是只能實 現(xiàn)準分布式測量電纜溫度，光纖光柵傳感器數(shù)量會增加投入成本；分布式光纖傳感技術(shù)具 有抗電磁干擾、連續(xù)測量光纖沿電纜各點的溫度，在電纜測溫的工程中也得到一定的應用。 基于拉曼散射的分布式光纖測溫系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，已被用于電纜的實時溫度監(jiān) 測。但由于拉曼散射的光強度較弱，需要用到多模光纖，同時受技術(shù)所限，光纖敷設(shè)方式一 般在電纜表面，其監(jiān)測結(jié)果容易受外部環(huán)境影響，較難精確推算出導體溫度，目前此方法所 實現(xiàn)的監(jiān)測距離短，不能滿足工程應用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種電纜溫度監(jiān)測方法，其能夠 實時監(jiān)測電纜溫度，能夠及時發(fā)現(xiàn)電纜溫度是否超標。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種電纜溫度監(jiān)測方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟一：第一耦合器接收光源設(shè)備的光源后將該光源分為第一本地布里淵光和第 二本地布里淵光，并將第一布里淵光通過本地布里淵激光器發(fā)送至信號處理模塊，同時將 第二本地布里淵光發(fā)送至聲光調(diào)制器；
[0008] 步驟二：聲光調(diào)制器將第二本地布里淵光轉(zhuǎn)換為脈沖光，并通過光開關(guān)將該脈沖 光發(fā)送至感溫光纜；
[0009] 步驟三：光開關(guān)接收到脈沖光后向數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送脈沖光的入射信號，數(shù)據(jù)處 理單元根據(jù)該入射信號得到脈沖光從光開關(guān)入射至感溫光纜的時間點，記為t 1;
[0010] 步驟四：感溫光纜接收到脈沖光后產(chǎn)生后向散射光，該后向散射光傳輸至信號處 理模塊；
[0011] 步驟五：信號處理模塊對第一本地布里淵光和后向散射光進行拍頻處理，得到低 頻布里淵散射頻移信號，并將該低頻布里淵散射頻移信號發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元；
[0012] 步驟六：數(shù)據(jù)處理單元接收低頻布里淵散射頻移信號后得到低頻布里淵散射頻移 信號的接收時間點，記為t2，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)公式Z = Ct/2n計算得到光散射的位置，其 中，C為真空光速，η為光纖折射率，t = 同時，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)低頻布里淵散射頻 移信號解調(diào)得到實時電纜溫度數(shù)據(jù)，并將實時電纜溫度數(shù)據(jù)代入相應的電纜絕緣層溫度數(shù) 學模型，得到電纜絕緣層徑向溫度分布；
[0013] 步驟七：數(shù)據(jù)處理單元判斷實時電纜溫度數(shù)據(jù)是否高于預設(shè)的溫度限制值，若是， 則說明電纜運行故障，否則，說明電纜運行正常。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟二具體包括如下子步驟：
[0015] 步驟al :聲光調(diào)制器將第二本地布里淵光轉(zhuǎn)換為脈沖光發(fā)送至光纖放大器；
[0016] 步驟a2 :光纖放大器將脈沖光進行放大后通過環(huán)形器發(fā)送至光開關(guān)。
[0017] 進一步優(yōu)選的，所述信號處理模塊包括第二耦合器、雙平衡探測器、微波信號放大 器，所述第二耦合器用于接收第一本地布里淵光和后向散射光，并將第一本地布里淵光和 后向散射光進行拍頻處理得到低頻布里淵散射頻移信號；所述布里淵散射頻移信號依次經(jīng) 過雙平衡探測器和微波信號放大器輸送至數(shù)據(jù)處理單元。
[0018] 優(yōu)選的，當感溫光纜設(shè)于電纜導體中心時，所述實時電纜溫度數(shù) 據(jù)為電纜導體中心實時溫度，并記為T 1，其電纜絕緣層溫度數(shù)學模型為
當感溫光纜設(shè)于電纜絕緣層表面時，所 5- 述實時電纜溫度數(shù)據(jù)為電纜絕緣層表面實時溫度，并記為T2，其電纜絕緣層溫 度數(shù)學模型為
；當感溫光纜設(shè)于電纜阻水 帶時，所述實時電纜溫度數(shù)據(jù)為電纜阻水帶實時溫度，并記為T3，其電纜溫度數(shù) 學模型為
；其中，Q C= I \，
A1為電纜絕緣層的導熱系數(shù)，λ 2為電纜阻 水帶的導熱系數(shù)；Y為電纜絕緣層等值電導率為電纜導體半徑；r 2為電纜絕緣層外半 徑；^為電纜阻水層外半徑；U。為相電壓；I為導體電流；ReS單位長度在允許工作溫度下 每相導體的交流電阻或直流電阻；r為電纜絕緣層任意一點到電纜中心的距離。
[0019] 另一方面，本發(fā)明的目的之二在于提供一種電纜溫度監(jiān)測裝置；
[0020] 為實現(xiàn)上述目的之二，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0021] 一種電纜溫度監(jiān)測裝置，包括第一耦合器、本地布里淵激光器、信號處理模塊、聲 光調(diào)制器、光開關(guān)、感溫光纜、數(shù)據(jù)處理單元以及顯示器；
[0022] 所述第一耦合器用于將來自光源設(shè)備的光源分為第一本地布里淵光和第二本地 布里淵光，并將第一布里淵光通過本地布里淵激光器發(fā)送至信號處理模塊，同時將第二本 地布里淵光發(fā)送至聲光調(diào)制器；
[0023] 所述聲光調(diào)制器用于將第二本地布里淵光轉(zhuǎn)換為脈沖光，并通過光開關(guān)將該脈沖 光發(fā)送至感溫光纜；
[0024] 所述光開關(guān)用于接收到脈沖光后向數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送脈沖光的入射信號；
[0025] 所述感溫光纜用于接收到脈沖光后產(chǎn)生后向散射光傳輸至信號處理模塊；
[0026] 所述信號處理模塊用于對第一本地布里淵光和后向散射光進行拍頻處理，得到低 頻布里淵散射頻移信號，并將該低頻布里淵散射頻移信號發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元；
[0027] 所述數(shù)據(jù)處理單元用于根據(jù)該入射信號得到脈沖光從光開關(guān)入射至感溫光纜的 時間點，記為h,接收低頻布里淵散射頻移信號后得到低頻布里淵散射頻移信號的接收時間 點，記為t 2,根據(jù)公式Z = Ct/2n計算得到光散射的位置，根據(jù)低頻布里淵散射頻移信號處理 得到實時電纜溫度數(shù)據(jù)，并將實時電纜溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示器，同時該實時電纜溫度數(shù)據(jù) 代入相應的電纜絕緣層溫度數(shù)學模型，得到電纜絕緣層徑向溫度分布，并判斷實時電纜溫 度數(shù)據(jù)是否高于預設(shè)的溫度限制值，若是，則說明電纜運行故障，否則，說明電纜運行正常， 其中，C為真空光速，η為光纖折射率，t =
[0028] 優(yōu)選的，所述電纜溫度監(jiān)測裝置還包括光纖放大器和環(huán)形器，所述光纖放大器用 于將脈沖光進行放大后發(fā)送至環(huán)形器，所述環(huán)形器用于將放大后的脈沖光發(fā)送至光開關(guān)。
[0029] 優(yōu)選的，所述信號處理模塊包括第二耦合器、雙平衡探測器、微波信號放大器，所 述第二耦合器用于接收第一本地布里淵光和后向散射光，并將第一本地布里淵光和后向散 射光進行拍頻處理得到低頻布里淵散射頻移信號；所述低頻布里淵散射頻移信號依次經(jīng)過 雙平衡探測器和微波信號放大器輸送至數(shù)據(jù)處理單元。
[0030] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
[0031] 本發(fā)明采用基于布里淵分布式光纖技術(shù)的測溫方法對電纜線路溫度進行實時動 態(tài)監(jiān)測。同時，可對預先植入到電纜導體中心、電纜絕緣層表面和電纜阻水帶的多路感溫光 纜進行同時監(jiān)測，實時掌