[發(fā)明專利]一種基于分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的電纜載流量監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710775110.9
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN107422215A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐朝;嚴(yán)加義;毛天奇;曾憲武;陳劍;周龍興;周仲波;李偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00;G01K11/32
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所52100
• 代理人: 商小川

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的電纜載流量監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)發(fā)展與科技進(jìn)步，電能作為清潔能源在人類社會(huì)中扮演了越來越重要的角色。輸電線纜作為電流傳輸過程中的重要載體，其安全狀態(tài)對(duì)于保障人民生活和工業(yè)正常發(fā)展至關(guān)重要，如何在保障其長期安全可靠地運(yùn)行的前提下，合理確定輸電線纜的載流量，有著重要意義。

運(yùn)行溫度是電纜的一個(gè)重要參數(shù)，隨著載流量的增加，其運(yùn)行溫度升高，當(dāng)超過一定溫度，電纜絕緣體會(huì)迅速老化導(dǎo)致使用壽命降低。

電纜載流量的計(jì)算一般是根據(jù)IEC60287標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，但此標(biāo)準(zhǔn)只可滿足簡單場(chǎng)景下的載流量計(jì)算，在應(yīng)用于復(fù)雜環(huán)境時(shí)，存在一定的局限性，如當(dāng)電纜敷設(shè)環(huán)境與其設(shè)定的基準(zhǔn)參數(shù)不同時(shí)，需要通過大量試驗(yàn)來確定相應(yīng)的校正系數(shù)。

傳統(tǒng)的電纜載流量監(jiān)測(cè)的方法主要是熱電偶法，其具有成本低，操作簡單等特點(diǎn)，但是測(cè)量的精度較差，而且獲得的只是線路的局部溫度，更不能通過數(shù)據(jù)完全計(jì)算出電纜的實(shí)時(shí)載流量，尤其對(duì)于電纜內(nèi)部包含饋電線和中性線，其不同部位的溫度會(huì)有差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的電纜載流量監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)：

1、本發(fā)明測(cè)溫光纖環(huán)繞于電纜表面至少一圈，可以精確獲取電纜橫向和縱向各部分的溫度信息，以解決傳統(tǒng)熱電偶法測(cè)量的精度較差，只能測(cè)量線路的局部溫度的問題；

2、本發(fā)明采用分布式光纖測(cè)溫技術(shù)和傳熱學(xué)數(shù)值計(jì)算結(jié)合的方法，由電纜表面溫度推導(dǎo)電纜的載流量，以解決熱電偶法不能通過數(shù)據(jù)完全計(jì)算出電纜的實(shí)時(shí)載流量、IEC60287標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算法只能滿足簡單場(chǎng)景下的載流量計(jì)算以及計(jì)算誤差較大的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的電纜載流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)處理主機(jī)，測(cè)溫光纖，載流量計(jì)算服務(wù)器，信號(hào)處理主機(jī)分別與載流量計(jì)算服務(wù)器和測(cè)溫光纖相連接，測(cè)溫光纖纏繞于被測(cè)電纜表面。

所述信號(hào)處理主機(jī)包括調(diào)制激光器、隔離器、分路器、波分復(fù)用器、光電二極管探測(cè)器、雪崩光電二極管a探測(cè)器、雪崩光電二極管b探測(cè)器、信號(hào)處理與控制系統(tǒng)、信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，調(diào)制激光器、隔離器、分路器、波分復(fù)用器與測(cè)溫光纖依次電氣連接形成第一條支路，分路器再與光電二極管探測(cè)器電氣連接形成第二條支路，波分復(fù)用器分別與雪崩光電二極管a探測(cè)器、雪崩光電二極管b探測(cè)器電氣連接形成第三條、第四條支路，光電二極管探測(cè)器、雪崩光電二極管a探測(cè)器、雪崩光電二極管b探測(cè)器分別連接信號(hào)處理與控制系統(tǒng)，信號(hào)處理與控制系統(tǒng)再依次與信號(hào)發(fā)生器、調(diào)制激光器電氣相連。

所述載流量計(jì)算服務(wù)器包括電流采集模塊、載流量計(jì)算模塊、報(bào)警監(jiān)控模塊，電流采集模塊與載流量計(jì)算模塊、報(bào)警監(jiān)控模塊依次進(jìn)行電氣連接。

一種基于分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的電纜載流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟：

步驟1：信號(hào)驅(qū)動(dòng)器控制調(diào)制激光器產(chǎn)生重復(fù)頻率的激光脈沖，通過隔離器，進(jìn)入分路器；

步驟2：經(jīng)過分路器分離的光信號(hào)，其中0.1％的光被光電二極管探測(cè)器探測(cè)后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，進(jìn)入信號(hào)處理與控制系統(tǒng)并作為初始相位參考信號(hào)，99.9％的光信號(hào)經(jīng)波分復(fù)用器進(jìn)入到測(cè)溫光纖中；

步驟3：測(cè)溫光纖中光信號(hào)發(fā)生拉曼散射，產(chǎn)生斯托克斯光和反斯托克斯光，通過波分復(fù)用器進(jìn)行濾波，將斯托克斯光和反斯托克斯光分離；

步驟4：分離出的斯托克斯光和反斯托克斯光分別入射到雪崩光電二極管a探測(cè)器和雪崩光電二極管b探測(cè)器，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并進(jìn)入信號(hào)處理與控制系統(tǒng)進(jìn)行處理分析，解調(diào)出光纖沿線的溫度信息；

步驟5：載流量計(jì)算服務(wù)器中電流采集模塊通過測(cè)溫光纖獲取電纜的實(shí)時(shí)電流信息，并接收來自信號(hào)處理主機(jī)的溫度信息，輸送于載流量計(jì)算模塊，對(duì)載流量和導(dǎo)體內(nèi)部溫度進(jìn)行計(jì)算；

步驟6：根據(jù)載流計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果，當(dāng)電纜實(shí)時(shí)電流大于載流量計(jì)算值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警監(jiān)控模塊，產(chǎn)生預(yù)警信息。

一種基于分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的電纜載流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述的載流量計(jì)算模塊計(jì)算方法為穩(wěn)態(tài)熱分析法，計(jì)算式為：

式中T為點(diǎn)處的溫度，單位℃；q_v為體積發(fā)熱率，W/m³。

一種基于分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的電纜載流量系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)方法步驟5所述的載流量計(jì)算模塊，包括以下計(jì)算步驟：

步驟5.1：建立電纜結(jié)構(gòu)模型；

步驟5.2：對(duì)模型各材料參數(shù)進(jìn)行選擇和設(shè)定；