[實用新型]智慧電纜

有效

• 申請號: 201821650454.3
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN209087448U
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 張宇;羅志會;程文勝;陳池;汪峰
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H01B7/32
• 分類號: H01B7/32;H01B9/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

智慧電纜，包括位于中心的弱光纖光柵溫度應變光纜，加捻包圍在所述弱光纖光柵溫度應變光纜外的鋼芯線，纏繞在鋼芯線外的鋁絞線。所述弱光纖光柵溫度應變光纜，包括外層的金屬管、固定在金屬管內的超弱光纖光柵陣列；金屬管的內壁設有固定點和掩埋區，超弱光纖光柵陣列與金屬管在所述固定點和掩埋區固定；掩埋區內有超弱光柵應變傳感器，相鄰固定點之間有超弱光柵溫度傳感器。該智慧電纜結構簡單，且可用于多參數的測量，能夠很好的對輸電線路中的覆冰、舞動和雷擊等安全隱患進行監測，在輸電線路監測領域具有重要的應用價值。

技術領域

本實用新型一種智慧電纜，涉及架空電纜的監測領域。

背景技術

架空輸電線路已經成為電力輸送系統的重要組成部分，但架空輸電線纜的運行條件惡劣，不僅需要穿越高海拔、多積雪、重覆冰的地區，還會受到惡劣天氣如大風、雷暴等環境因素的影響，因覆冰、舞動以及雷擊等因素引起的輸電架空線路跳閘或停運故障頻頻發生，嚴重影響了電力系統的安全穩定運行。因此，對架空電纜進行在線監測，及時預警和維護，避免線路故障及倒塔等重大事故，具有重要的意義。

傳統的輸電線路在線監測方法主要利用在電力電纜布置拉力傳感器來監測輸電線路的覆冰，利用在電力電纜上布置加速度傳感器來監測輸電線路的舞動，利用電流電壓傳感器來監測雷擊。上述監測方法容易受到電磁干擾而產生誤報的情況，監測范圍有限，無法滿足輸電線路中電力電纜的在線監測。文獻(張旭蘋,武劍靈,單媛媛,等.基于分布式光纖傳感技術的智能電網輸電線路在線監測[J].光電子技術,2017(4):221-229.)提出了一種利用光纖傳感技術中的OTDR(光時域反射技術)對電力電纜進行在線監測，通過對光纖中布里淵與瑞利背向散射信號的解調，實現對電力電纜中溫度和應變以及振動的監測。但布里淵散射對溫度和應變都敏感，存在交叉影響問題，而瑞利散射強度較弱，精度低。光纖光柵相比于瑞利散射型，布里淵散射型以及拉曼散射型光纖傳感系統具有精度高，響應快等優點。但普通的強光纖光柵存在成本高，封裝復雜，串聯數量少的缺點，多用于單點測量。文獻(趙隆,黃新波,朱永燦.基于FBG的輸電線路微風振動在線監測方法[J].中國電力,2015,48(3):27-31.)利用光纖光柵封裝成單個傳感器對微風舞動進行監測。文獻(蔣建,李成榕,馬國明,等.架空輸電線路覆冰監測用FBG拉力傳感器的研制[J].高電壓技術, 2010,36(12):3028-3034.)同樣也是利用單個傳感器對覆冰時電力電纜的拉力進行監測，無法實現電力電纜的分布式監測。

發明內容

針對現有電力電纜在線監測范圍小、精度低、響應速度慢、無法進行同時進行多參數的測量等問題。本實用新型提出了一種智慧電纜，通過將弱光纖光柵嵌入到電力電纜中，實現輸電線路的分布式在線監測。

本實用新型采取的技術方案為：

智慧電纜，包括位于中心的弱光纖光柵溫度應變光纜，加捻包圍在所述弱光纖光柵溫度應變光纜外的鋼芯線，纏繞在鋼芯線外的鋁絞線。

所述弱光纖光柵溫度應變光纜，包括外層的金屬管、固定在金屬管內的超弱光纖光柵陣列；金屬管的內壁設有固定點和掩埋區，超弱光纖光柵陣列與金屬管在所述固定點和掩埋區固定；掩埋區內有超弱光柵應變傳感器，相鄰固定點之間有超弱光柵溫度傳感器。

相鄰兩個固定點、或者相鄰固定點與掩埋區之間的光纖長度大于或等于金屬管長度的 101％。當光纜受拉伸時，傳感光纖上具有1％的冗余，應力不會通過固定點或掩埋區傳遞到溫度傳感點處，使得光纜可以免應力測溫。而1％的光纖冗余能夠滿足即使在較大應力的作用下，金屬管的伸長量也不可能達到1％，溫度傳感點始終不會受到應力影響。

所述鋼芯線直徑與弱光纖光柵溫度應變光纜直徑相同，圍繞所述弱光纖光柵溫度應變光纜以螺旋的方式加捻包圍形成；所述鋁絞線圍繞所述鋼芯線以螺旋的方式加捻包圍形成。

所述金屬管為不銹鋼管，采用機器卷曲成型，激光焊接而成。