[發(fā)明專利]多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113654684A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 焦婷;魯燕青;李紅雷;鄭健;魏本剛;肖嶸;徐鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司
• 主分類號: G01K11/324
• 分類號: G01K11/324
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮;王萍

多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統(tǒng)及方法，包括四芯鎧裝光纜、測溫儀、測振儀；四芯鎧裝光纜沿超導電纜長度方向布置于電纜管道絕熱層內(nèi)；四芯鎧裝光纜中，第一芯光纖為單模光纖連接測振儀，用作分布式振動監(jiān)測傳感器和振動信號傳輸介質(zhì)；四芯鎧裝光纜中，第二芯光纖為多模光纖連接測溫儀，用作分布式溫度監(jiān)測傳感器和溫度信號傳輸介質(zhì)；其余兩芯備用；系統(tǒng)還包括沿超導電纜長度方向布置在電纜管道外部的外部光纜，用于監(jiān)測超導電纜管道溫度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，在監(jiān)測超導電纜運行狀態(tài)時監(jiān)測周圍空間振動狀態(tài)。四芯鎧裝光纜獲得被測量沿光纜分布空間和時間變化的信息，突破傳統(tǒng)單點測量模式，實現(xiàn)整條電纜線路溫度與振動的在線監(jiān)測。

技術領域

本發(fā)明涉及超導電纜試驗技術領域，更具體地，涉及多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統(tǒng)及方法。

背景技術

超導電纜系統(tǒng)主要由超導電纜本體、終端和制冷系統(tǒng)三部分組成。超導電纜本體是系統(tǒng)的核心部分，終端承擔著連接和過渡的作用，制冷系統(tǒng)為超導電纜本體提供必要的運行環(huán)境，以保證超導電纜系統(tǒng)安全可靠地運行。為滿足超導電纜系統(tǒng)的使用性能要求，對本體、終端和制冷系統(tǒng)的機械性能、電性能以及熱性能的測試是非常必要的。在線監(jiān)測系統(tǒng)應該能將大部分反映超導電纜運行異常的電氣信號和非電氣信號進行監(jiān)測，從全方面保障超導電纜的穩(wěn)定運行。

埋在地下的超導電纜是比較昂貴的電力資產(chǎn)，通常用來向城市商業(yè)中心或者大型工業(yè)用戶供電。其運行的復雜環(huán)境，諸如地鐵震動、打樁震動等會對超導電纜的監(jiān)測產(chǎn)生影響，為確保超導電纜的安全運行并提高電纜的利用效率，采用分布式光纖傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)對電纜的溫度、運行環(huán)境的震動進行監(jiān)控是非常必要的。

現(xiàn)有技術中，對于埋在地下的超導電纜，尤其是超導電纜的運行路線會經(jīng)過地鐵站旁邊，在考慮其在線監(jiān)測系統(tǒng)的布置時，需要對其進行抗震方面的考慮。結(jié)合原型結(jié)構(gòu)的場地情況、設防烈度以及結(jié)構(gòu)自身的特點，選取合適的臺面輸入地震激勵。其數(shù)目根據(jù)現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)規(guī)定應為不少于二條實際記錄和一條人工模擬的加速度時程曲線作為輸入，比如上海地區(qū)屬七度設防區(qū)，IV類場地土，常用的模擬地震激勵為：ElCentro波、Pasadena/San ernando波和上海人工波II。輸入幅值之間關系按《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)要求為：1(水平1)：0.85(水平2)：0.65(豎向)，其取值如下：

七度多遇地震、基本地震、罕遇地震分別為：0.035g、0.10g、0.22g；

八度多遇地震、基本地震、罕遇地震分別為：0.07g、0.20g、0.40g。

地鐵和打樁的震動加速度大約在0.03-0.5g之間，其幅值可用7級以上的地震波模擬。在震動實驗中，考慮最嚴厲的工況下得到電纜的最大位移約為15mm、最大加速度約為1.0g，最大應力約為0.62Mpa。

綜上，超導電纜的運行環(huán)境要求嚴格，必須使其保持在液氮的低溫環(huán)境下，過大的外力，例如管道坍塌，可能會破壞超導的鎧裝層從而應發(fā)整個電纜失超，威脅整個電纜的穩(wěn)定運行。鑒于超導電纜的多振動工況適應的運行條件下，應設計出相應的振動監(jiān)測和溫度監(jiān)測的布局方案，以滿足震動情況下的穩(wěn)定測量。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統(tǒng)及方法，

本發(fā)明采用如下的技術方案。

多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統(tǒng)，包括：四芯鎧裝光纜、測溫儀、測振儀。

其中，四芯鎧裝光纜沿超導電纜長度方向與超導電纜共同布置于電纜管道的絕熱層內(nèi)，電纜管道內(nèi)充滿液氮；四芯鎧裝光纜中，第一芯光纖為單模光纖，用作分布式振動監(jiān)測傳感器和振動信號傳輸介質(zhì)，第一芯光纖連接測振儀；四芯鎧裝光纜中，第二芯光纖為多模光纖，用作分布式溫度監(jiān)測傳感器和溫度信號傳輸介質(zhì)，第二芯光纖連接測溫儀；其余兩芯為冗余備用。