[發(fā)明專利]一種基于電纜溫度測(cè)量的電纜隧道環(huán)境監(jiān)測(cè)方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210162031.8
• 申請(qǐng)日: 2012-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN102680135A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊帆;程鵬;高兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32;G01K1/02
• 代理公司: 重慶市恒信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種基于溫度監(jiān)測(cè)的電纜隧道運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)方法，其特征是：包括以下步驟：

1)?確定電纜溫度測(cè)量點(diǎn)

根據(jù)需要監(jiān)測(cè)的電纜隧道的長(zhǎng)度，確定溫度測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量與位置：首先根據(jù)電纜隧道的長(zhǎng)度確定其中點(diǎn)位置，在電纜隧道中點(diǎn)的電纜表面布置一個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，然后由該中點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)依次間距向電纜兩端布置測(cè)量點(diǎn)，電纜隧道兩個(gè)端頭的電纜上不布置測(cè)量點(diǎn)，記錄電纜隧道內(nèi)的溫度測(cè)量點(diǎn)的位置與數(shù)量；

2）?電纜運(yùn)行時(shí)表面溫度測(cè)量

將光柵溫度傳感器分別安裝在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的電纜表面，測(cè)量電纜的表面溫度，通過光纖與光端機(jī)采集各個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，然后由光端機(jī)將采集的測(cè)量數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心；

3）電力電纜內(nèi)部導(dǎo)體溫度計(jì)算

光柵溫度傳感器測(cè)量的是電力電纜表面的溫度，數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)測(cè)量得到的電力電纜的表面溫度，根據(jù)建立的從電纜表面到電纜內(nèi)部導(dǎo)體之間的等值熱路公式計(jì)算出電力電纜纜芯溫度T0?，該溫度是電力電纜運(yùn)行時(shí)內(nèi)部導(dǎo)體的實(shí)際測(cè)量溫度；

等值熱路計(jì)算電纜纜芯溫度的計(jì)算公式為：

?????

式中，T₀、Ta分別為電纜纜芯溫度和表面溫度，K；W_c、W_d分別為電纜纜芯損耗和絕緣層損耗，W；λ₁為屏蔽層損耗因數(shù)；R₁、R₂、R₃分別為電纜絕緣層、屏蔽層、外護(hù)層的等值熱阻；

4）電纜隧道環(huán)境的判斷

數(shù)據(jù)處理中心接收到溫度測(cè)量終端的測(cè)量數(shù)據(jù)之后，首先根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的編號(hào)在數(shù)據(jù)庫中查詢其對(duì)應(yīng)的電纜的尺寸參數(shù)、電力電纜的負(fù)荷電流以及電纜隧道的尺寸參數(shù)建立電力電纜的溫度場(chǎng)計(jì)算方程，具體公式如下：

???????????（1）

其中T為溫度、為導(dǎo)熱系數(shù)、為熱源，對(duì)應(yīng)的邊界條件為：

?????????????（2）

其中λ為導(dǎo)熱系數(shù)；q_n為熱流密度；h為對(duì)流換熱系數(shù)；T_f為流體溫度；г為積分邊界；

采用有限元法對(duì)方程（1）、（2）進(jìn)行求解，得出電力電纜內(nèi)部的溫度分布，最終確定出其內(nèi)部導(dǎo)體的理論溫度T1；并比較T1與T₀，如果,則認(rèn)為該溫度測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電纜隧道內(nèi)環(huán)境發(fā)生了改變,需要安排人員進(jìn)行檢查。

2.一種基于電纜溫度測(cè)量的電纜隧道環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括溫度測(cè)量終端和數(shù)據(jù)處理中心：

1）、所述溫度測(cè)量終端由光柵溫度傳感器、光端機(jī)、中央信息處理器、GPRS數(shù)據(jù)通信模塊和電源管理模塊構(gòu)成；其中

a)?光柵溫度傳感器用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電力電纜的表面溫度，固定在電力電纜外表面上，通過光纖與光端機(jī)的輸入端連接；

b）光端機(jī)用于將一個(gè)隧道內(nèi)的所有光柵溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其輸出端與中央信息處理器的輸入端連接；

c)?中央信息處理器接收數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行存儲(chǔ)，其輸出端與GPRS數(shù)據(jù)通信模塊的輸入端連接；

d）?GPRS數(shù)據(jù)通信模塊將數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至中心數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，并接收中心數(shù)據(jù)處理服務(wù)器發(fā)送來的信息；

e)電源管理模塊提供+5.0V電壓為不同模塊供電，其輸出端分別與中央信息處理器和GPRS數(shù)據(jù)通信模塊的電源端連接；

2）、所述數(shù)據(jù)處理中心由GPRS通信模塊，分析計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和PC機(jī)構(gòu)成；其中

a)?GPRS通信模塊接收測(cè)量終端通過發(fā)送的數(shù)據(jù)；

b)?分析計(jì)算模塊自動(dòng)處理檢測(cè)分析收到的測(cè)量數(shù)據(jù)信息，包括測(cè)量點(diǎn)的位置編號(hào)、溫度、測(cè)量時(shí)間，并且能夠根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的編號(hào)從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)查詢電力電纜與電纜隧道的參數(shù)，根據(jù)測(cè)量時(shí)間可以從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)查詢電力電纜的負(fù)荷電流大小，從而建立熱力學(xué)方程，計(jì)算出電力電纜內(nèi)部導(dǎo)體的理論溫度T1；同時(shí)

根據(jù)溫度測(cè)量點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的電力電纜的參數(shù)，建立該電力電纜外表面至內(nèi)部導(dǎo)體的等值熱路，根據(jù)電力電纜的表面溫度得出電力電纜內(nèi)部導(dǎo)體溫度T0，將計(jì)算得到的電力電纜的內(nèi)部導(dǎo)體與測(cè)量得到的溫度進(jìn)行比較，判斷分析電纜隧道環(huán)境是否正常。