[發明專利]一種超導電纜溫度監測系統及其監測方法

在審

• 申請號: 202011390381.0
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112629695A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 吳小辰;胡子珩;謝宏;章彬;汪楨子;王琦;汪偉
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01K13/00;G01K1/02;H01B12/16
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 徐文城

本發明提供一種超導電纜溫度監測系統，包括監控系統；多個測溫光纖，沿超導電纜軸心均勻間隔設置；多個測溫光纖的連接端通過低溫杜瓦管上的多個貫通器引出，并與監控系統連接；多個測溫光纖用于對超導電纜的沿線溫度進行測量，并將測量結果發送給監控系統；多個接觸式溫度傳感器，分別設置于超導電纜的終端處的第二絕緣層、第三絕緣層和第四絕緣層中，且分別與對應的A相導體層、B相導體層、C相導體層接觸，以分別對A相導體層、B相導體層、C相導體層的溫度進行測量，并將測量結果發送給監控系統。本發明結合光纖測溫和接觸式測溫兩種測溫方式的優點，對超導電纜的溫度進行在線監測，彌補單一測溫方式的不足，以滿足高溫超導電纜的測溫需求。

技術領域

本發明涉及超導電纜技術領域，具體涉及一種超導電纜溫度監測系統及其監測方法。

背景技術

隨著用電負荷密度的增長，電力電纜的載荷不斷上升。超導電纜因其超強的帶載能力，成為保障高負荷長時間供電的解決手段。國內已建成首條公里級超導電纜，超導電纜的建設應用及運維管理技術正日益成熟。

超導電纜有一定運行溫度的要求，需要在封閉的冷媒環境內進行運行，因此需要對超導電纜的溫度進行實時監測。目前，低溫下進行溫度監測的器件一般是熱電阻、熱電偶等傳統電信號傳感器，這類器件技術發展成熟、測溫精度高，但卻無法完全滿足高溫超導電纜的測溫需求，具體原因如下：

①高溫超導電纜一般運行于高壓大電流條件下，傳統電信號傳感器所受電磁干擾較大，會影響測量結果的準確性；

②測溫方式比較單一，測量結果可靠性低；

③高溫超導電纜需要對電纜沿線溫度進行監測，以便快速確定電纜過熱位置，及時采取措施預防失超，而傳統溫度傳感器都是點式測量。例如，以PT100鉑電阻傳感器測量一根500m長的電纜的溫度分布，若每隔1米布置一個傳感器，則需要在電纜內部安裝500個傳感器探頭，每個傳感器需要4根信號線，則共有2000根信號線，每根信號線需要沿電纜連接到測控監控系統。若要得到更準確的溫度分布，則需要更多傳感器和信號線。如此大量的信號線會給布線、出線以及電纜制作帶來很大的困難，也會對高溫超導電纜的本身結構和其絕緣性能造成不利影響，這在工程實踐應用中是不可能實現的。

發明內容

本發明旨在提出一種超導電纜溫度監測系統及其監測方法，結合光纖測溫和接觸式測溫兩種測溫方式對超導電纜的溫度進行在線監測，以滿足高溫超導電纜的測溫需求。

為此，本發明實施例提出一種超導電纜溫度監測系統，所述超導電纜為三相同軸超導電纜，所述三相同軸超導電纜由內之外依次設置電纜骨架、第一絕緣層、A相導體層、第二絕緣層、B相導體層、第三絕緣層、C相導體層、第四絕緣層、屏蔽層、低溫杜瓦管，其中所述電纜骨架內部、所述低溫杜瓦管與所述屏蔽層之間均設置有液氮通道，所述液氮通道用于供液氮流通以對超導電纜進行降溫；

所述系統包括：

多個測溫光纖，分別設置于所述電纜骨架、A相導體層、第一絕緣層、B相導體層、第二絕緣層、C相導體層、第三絕緣層、屏蔽層中的任意兩層之間或任意一層中，并沿所述超導電纜軸心均勻間隔設置；所述多個測溫光纖的連接端通過所述低溫杜瓦管上的多個貫通器引出，并與所述監控系統連接；所述多個測溫光纖用于對超導電纜的沿線溫度進行測量；

多個接觸式溫度傳感器，分別設置于所述超導電纜的終端處的第二絕緣層、第三絕緣層和第四絕緣層中，且分別與對應的A相導體層、B相導體層、C相導體層接觸，以分別對A相導體層、B相導體層、C相導體層的溫度進行測量；

監控系統，用于接收所述多個測溫光纖以及所述多個接觸式溫度傳感器的測量結果，并對測量結果進行顯示。

可選地，所述多個測溫光纖為3個，3個測溫光纖相互之間角度間隔120°；所述3個測溫光纖沿所述電纜骨架外表面螺旋纏繞或嵌設于所述電纜骨架的凹槽中。