[發明專利]一種電纜絕緣運行溫度在線監測裝置

在審

• 申請號: 202010610831.6
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111795758A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 張靜;張川;羅傳仙;趙欣宇;蔡玉汝;劉熙;程林
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

本發明涉及一種電纜絕緣運行溫度在線監測裝置。所述裝置包括：電源，用于提供工作所需工頻交流電；信號源模塊，用于發出一定幅值、頻率的脈沖信號。傳感模塊，用于接收信號源模塊發出的脈沖信號。同步模塊，用于同步信號源模塊與傳感模塊的時間。信號處理模塊，用于接收反射信號、并將信號進行A/D轉換，輸出數字信號。傳輸模塊，用于傳輸脈沖信號。通信模塊，用于將信號源模塊發出的脈沖信號與信號處理模塊輸出的數字信號傳送到數據分析載體。數據分析載體，用于提取數字信號，通過關系函數，獲得電纜運行溫度信息。本發明通過監測脈沖信號在電纜中的傳輸速度得到電纜絕緣運行溫度，避免了現有裝置直接測量電纜外表面溫度受環境溫度干擾的影響，提高了測量的準確性，安裝方便，現場適用性強。

技術領域

本發明涉及電工檢測技術領域，更具體地說，本發明屬于一種電纜絕緣運行溫度在線監測裝置。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，用電需求量越來越大，加之遇到線路故障需要搶修或者緊急供電等需求時，地下電纜輸電線路出現輸電瓶頸問題。受到周期較長、資金和新建線路規劃空間有限、環保等因素的制約，使得架設新線路難上加難。因此，從可持續發展和節能減排的角度出發，為了解決供電容量需求與新建線路困難的矛盾，挖掘現有電網的潛力、動態增加輸電線路的輸送容量能力成為可行方案。

制約電纜輸送容量的決定性因素是電纜絕緣材料的長期允許最高工作溫度也即電纜的線芯溫度，因而為保證電纜的壽命，線芯溫度值不能超過絕緣材料的長期耐受溫度(XLPE為90℃)。一旦線芯溫度超過限值，電纜的老化將加速，甚至可能由于局部過熱而導致電纜熱擊穿，引起電纜事故。目前電纜運行溫度測量方法主要采用光纖或光柵傳感器沿電纜長度方向布置，測量電纜外表面溫度，并建立從電纜外表面到導體之間的等值電路，推算電纜運行時內部導體的實際溫度，該方法安裝復雜、受環境干擾影響測量不準確。

發明內容

本發明的目的是提供一種僅安裝于運行線路電纜的兩端接地線即可測量整條電纜的運行溫度，且測試結果不受環境溫度的干擾的電纜絕緣運行溫度在線監測裝置，以克服現有技術的不足。

本發明為了實現上述目的所采用的技術方案是：

一種電纜絕緣運行溫度在線監測裝置，包括：

電源：用于提供工作所需工頻交流電，為信號源模塊與信號處理模塊提供工作電壓。

信號源模塊：用于發出一定幅值、頻率的脈沖信號。

傳感模塊：用于接收信號源模塊發出的脈沖信號，典型地，可采用高頻電流傳感器，也可采用電容式傳感器。

同步模塊：用于同步信號源模塊與傳感模塊的時間，典型地，可采用GPS模塊。

信號處理模塊：用于接收反射信號、并將信號進行A/D轉換，輸出數字信號。

傳輸模塊：用于傳輸脈沖信號，連接信號源模塊或傳感模塊與信號處理模塊，傳輸模塊采用通信電纜或光纖。當采用光纖作為信號傳輸媒質時，裝置需配備光電轉換模塊，用于將傳感模塊接收到的脈沖信號轉換為光信號。典型地，當用于信號發出時，光電轉換模塊連接信號源模塊與信號處理模塊；當用于信號接收時，光電轉換模塊連接傳感模塊與信號處理模塊。

通信模塊：用于將信號源模塊發出的脈沖信號與信號處理模塊輸出的數字信號傳送到數據分析載體。采用4G或5G通信網絡通信。

數據分析載體：用于提取數字信號，通過關系函數，獲得電纜運行溫度信息。

本發明溫度測量原理是：利用脈沖信號在電纜絕緣的傳播速度與絕緣溫度之間的相關關系。已知電纜線路長度L恒定，那么傳輸速度v與傳輸時間t成反比。如果絕緣材料一定，那么在參考溫度下T₀時，傳輸時間t_T0可測得，傳輸速度v_T0可求得。