BR102021017067A2 - OPTICAL CABLE ARRANGEMENTS SENSOR IN UNDERGROUND POWER DISTRIBUTION LINE, AND, UNDERGROUND ELECTRIC POWER DISTRIBUTION NETWORK - Google Patents

OPTICAL CABLE ARRANGEMENTS SENSOR IN UNDERGROUND POWER DISTRIBUTION LINE, AND, UNDERGROUND ELECTRIC POWER DISTRIBUTION NETWORK Download PDF

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Cláudia Maria Coimbra
Marcelo De Moraes
Victor Baiochi Riboldi
Fabio Renato Bassan
João Batista Rosolem
Rivael Strobel Penze
Claudio Floridia
Artur De Araujo Silva
Rodrigo Peres
Eduardo Ferreira Da Costa
João Paulo Vicentini Fracarolli
Bruno Nogueira Aires
Ronaldo Antonio Roncolatto
João Roberto Nogueira Júnior
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Companhia Paulista De Força E Luz - Cpfl
Companhia Piratininga De Força E Luz
Companhia Jaguari De Energia
Rge Sul Distribuidora De Energia S.A.
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Abstract

A presente invenção refere-se a arranjos de cabo óptico sensor em linha de distribuição de energia subterrânea em pelo menos uma estrutura de alojamento (15), uma pluralidade de condutores elétricos (13) no interior da pelo menos uma estrutura de alojamento (15) e pelo menos um cabo óptico sensor FBG (1) no interior de pelo menos uma estmtura de alojamento (15), em que o cabo óptico sensor FBG (1) é configurado para monitorar pelo menos um parâmetro dentre temperatura e vibrações acústicas da pluralidade de condutores elétricos (13). Cada arranjo de cabo sensor é tal que o cabo óptico sensor FBG (1) é posicionado em paralelo e extemamente à pluralidade de condutores elétricos (13).

Figure 102021017067-0-abs
The present invention relates to underground power distribution line sensing optical cable arrangements in at least one housing structure (15), a plurality of electrical conductors (13) within the at least one housing structure (15) and at least one FBG sensor optical cable (1) inside at least one housing structure (15), wherein the FBG sensor optical cable (1) is configured to monitor at least one parameter among temperature and acoustic vibrations of the plurality of electrical conductors (13). Each sensor cable arrangement is such that the FBG sensor optical cable (1) is positioned parallel and externally to the plurality of electrical conductors (13).
Figure 102021017067-0-abs

Description

ARRANJOS DE CABO ÓPTICO SENSOR EM LINHA SUBTERRÂNEA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA, E, REDE SUBTERRÂNEA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICAOPTICAL CABLE ARRANGEMENTS SENSOR IN UNDERGROUND POWER DISTRIBUTION LINE, AND, UNDERGROUND ELECTRIC POWER DISTRIBUTION NETWORK CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION

[001] A presente invenção descreve arranjos de cabo óptico sensor em linha subterrânea de distribuição de energia com pelo menos um cabo óptico sensor FBG sendo posicionado em paralelo e externamente aos condutores elétricos da linha de modo a realizar medições e monitorar a condição dos condutores.[001] The present invention describes sensor optical cable arrangements in an underground power distribution line with at least one FBG sensor optical cable being positioned parallel and externally to the electrical conductors of the line in order to perform measurements and monitor the condition of the conductors.

[002] Ainda, a presente invenção diz respeito a uma rede subterrânea de distribuição de energia elétrica incorporando o arranjo de cabos conforme a presente invenção[002] Also, the present invention concerns an underground electrical energy distribution network incorporating the cable arrangement according to the present invention

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

[003] As redes de energia elétrica subterrâneas são formas muito confiáveis de distribuição de energia elétrica, ainda que apresentem custo de instalação bem superior às redes aéreas. Um dos elementos mais importantes das redes de energia elétrica subterrâneas são os cabos condutores que devem ser capazes de operar por mais de trinta anos de maneira confiável.[003] Underground electrical power networks are very reliable forms of electrical power distribution, although they have a much higher installation cost than overhead networks. One of the most important elements of underground electrical power networks is the conductor cables which must be able to operate reliably for more than thirty years.

[004] A temperatura suportada pelo material isolante e pelo próprio cabo são fatores que limitam a corrente e potência de carga, especialmente em redes subterrâneas. Ainda, os condutores subterrâneos de sistemas de potência estão expostos a estresses de origem elétrica, mecânica e térmica, durante a operação, que podem reduzir a vida útil ou mesmo danificar o isolamento do cabo. Danos sofridos pelo cabo podem resultar na degradação do isolamento, ocorrência de descargas parciais e, por fim, na ruptura do isolamento.[004] The temperature supported by the insulating material and the cable itself are factors that limit the current and load power, especially in underground networks. Also, the underground conductors of power systems are exposed to electrical, mechanical and thermal stresses during operation, which can reduce the useful life or even damage the cable insulation. Damage sustained by the cable can result in insulation degradation, partial discharges and ultimately insulation breakdown.

[005] Outro importante elemento das redes de energia elétrica subterrâneas são os transformadores alojados em câmaras subterrâneas ou em invólucros sobre o solo. As caixas subterrâneas estão ainda sujeitas à invasão e alagamento, o que pode danificar o transformador em operação.[005] Another important element of underground electrical power networks are the transformers housed in underground chambers or in casings on the ground. Underground boxes are still subject to invasion and flooding, which can damage the transformer in operation.

[006] O uso de monitoração na operação das redes de energia elétrica subterrâneas permite que estas tenham sua operação segura, com capacidade otimizada e operando dentro dos limites elétricos, térmicos e mecânicos tolerados. Ao fazê-lo, as concessionárias de energia podem reduzir a frequência de manutenção preventiva em suas redes subterrâneas, aumentando a disponibilidade e reduzindo os custos de operação. Para alcançar esses objetivos, é necessário implementar o monitoramento de componentes críticos do sistema de distribuição subterrâneo, tais como os cabos, as conexões dos cabos, as caixas subterrâneas e os transformadores.[006] The use of monitoring in the operation of underground electrical power networks allows them to have their safe operation, with optimized capacity and operating within the electrical, thermal and mechanical limits tolerated. In doing so, power utilities can reduce the frequency of preventive maintenance on their underground networks, increasing availability and reducing operating costs. To achieve these objectives, it is necessary to implement monitoring of critical components of the underground distribution system, such as cables, cable connections, underground boxes and transformers.

[007] Para que a monitoração dos sistemas de distribuição seja efetiva, a tecnologia de sensoriamento adotada tem que ser compatível com as redes de energia elétrica subterrâneas. Neste contexto, os sensores de fibra óptica se apresentam como mais vantajosos em relação à outras tecnologias.[007] For the monitoring of distribution systems to be effective, the sensing technology adopted must be compatible with underground power grids. In this context, fiber optic sensors are more advantageous than other technologies.

[008] As vantagens dos sensores ópticos que usam a tecnologia de rede de Bragg - FBG (Fiber Bragg Grating) são: imunidade das fibras ópticas frente às interferências eletromagnéticas, capacidade de transmissão de sinais de elevada frequência e largura de banda, capacidade de multiplexação de sinais de vários sensores em uma única fibra, compactação, uso de espaços reduzidos e possibilidades de medições não invasivas, além de não precisarem de alimentação AC(corrente alternada), baterias ou painéis solares e não serem sensíveis a danos por descargas atmosféricas.[008] The advantages of optical sensors that use Bragg network technology - FBG (Fiber Bragg Grating) are: immunity of optical fibers against electromagnetic interference, transmission capacity of high frequency and bandwidth signals, multiplexing capacity of signals from several sensors on a single fiber, compactness, use of reduced spaces and possibilities of non-invasive measurements, in addition to not requiring AC power (alternating current), batteries or solar panels and not being sensitive to damage by atmospheric discharges.

[009] Uma particular disposição de um sensor FBG é conhecida como cabo sensor FBG array (cabo com FBGs serializadas), de comprimento L no qual uma quantidade N de sensores FBG são construídos no núcleo de uma fibra óptica e espaçados entre si de uma distância d pré-estabelecida. O sensor FBG array conhecido no estado da técnica é composto pelas seguintes partes: as FBGs individuais que estão inseridas no núcleo da fibra óptica, a fibra óptica propriamente dita e a cobertura polimérica de proteção da fibra óptica. O cabo sensor array pode ser utilizado para monitoramento de temperatura e/ou vibrações causadas por descargas parciais ao longo dos cabos de distribuição de energia subterrâneos.[009] A particular arrangement of an FBG sensor is known as an array FBG sensor cable (cable with serialized FBGs), of length L in which an amount N of FBG sensors are built into the core of an optical fiber and spaced from each other by a distance d preset. The FBG sensor array known in the state of the art is composed of the following parts: the individual FBGs that are inserted in the core of the optical fiber, the optical fiber itself and the polymeric covering protecting the optical fiber. The array sensor cable can be used for monitoring temperature and/or vibrations caused by partial discharges along underground power distribution cables.

[0010] Em um sistema de monitoramento de temperatura e/ou vibrações o cabo sensor array deve ser conectado em um equipamento interrogador de sensores FBG através de um cabo óptico.[0010] In a temperature and/or vibration monitoring system, the sensor array cable must be connected to an FBG sensor interrogator equipment through an optical cable.

[0011] O interrogador de sensores FBG mede a variação do comprimento de onda de cada FBG, que muda pelo efeito da variação da temperatura ou de vibrações sentidas por cada FBG no ambiente em monitoração.[0011] The FBG sensor interrogator measures the variation in the wavelength of each FBG, which changes due to the effect of temperature variation or vibrations felt by each FBG in the environment being monitored.

[0012] Alguns documentos de patente propõem métodos, dispositivos e sistemas para uso de fibras ópticas em cabos subterrâneos.[0012] Some patent documents propose methods, devices and systems for using optical fibers in underground cables.

[0013] No documento US5677974A - “Hybrid communications and power cable and distribution method and network using the same’", é descrito um cabo híbrido para distribuição de sinais de comunicação e corrente alternada trifásica de tensão moderada e um método de distribuição e rede usando o cabo híbrido. O cabo inclui um conduíte oco, uma fibra óptica puxada através do conduíte e alojada dentro do conduíte, condutores de energia dispostos ao redor do conduíte e uma bainha que fornece proteção estrutural e propriedades dielétricas que envolvem os condutores de potência. No entanto, a aplicação é para telecomunicações e não para monitoramento e não faz uso de FBG.[0013] In document US5677974A - “Hybrid communications and power cable and distribution method and network using the same'", a hybrid cable for distribution of communication signals and three-phase alternating current of moderate voltage is described and a distribution and network method using the hybrid cable. The cable includes a hollow conduit, an optical fiber pulled through the conduit and housed within the conduit, power conductors arranged around the conduit, and a sheath that provides structural protection and dielectric properties surrounding the power conductors. however, the application is for telecommunications and not for monitoring and does not use FBG.

[0014] No documento EP0135132A1 - “Cable with cable covering, especially a power cable, and method and apparatus for introducing an communication cable thereto", é descrito um cabo com cobertura de cabo, especialmente um cabo de alimentação fornecido com pelo menos um condutor elétrico e uma cobertura isolante ao redor do condutor, em particular um cabo de três núcleos de média tensão com uma cavidade limitada pelos três condutores, caracterizada por pelo menos um o tubo vazio (3) passa no cabo ou no cabo principal (E, E1), especialmente adjacente ao condutor (1). No entanto, a aplicação é para telecomunicações e não para monitoramento e não faz uso de FBG.[0014] In document EP0135132A1 - “Cable with cable covering, especially a power cable, and method and apparatus for introducing an communication cable thereto", a cable with cable covering is described, especially a power cable provided with at least one conductor and an insulating sheath around the conductor, in particular a medium voltage three-core cable with a cavity bounded by the three conductors, characterized in that at least one empty tube (3) passes in the cable or main cable (E, E1 ), especially adjacent to conductor (1) However, the application is for telecommunications and not monitoring and does not make use of FBG.

[0015] No documento CN204680451U - ''Pneumaticly be blown into formula optical fiber composite intelligent energy power cable″, é descrito um tipo de sopro pneumático no cabo de energia inteligente composto de fibra óptica de fórmula, é constituído pelo cabo de alimentação dos tubos das unidades ópticas pré-enterradas e da unidade de fibras de transmissão; O cabo de alimentação dos tubos das unidades ópticas pré-enterradas descritos é seguido sucessivamente pelo núcleo do cabo, cobertura interna, armadura e revestimento de dentro para fora; O núcleo do cabo descrito compreende pelo menos um núcleo de fio isolado e enchimento; Os núcleos de fios isolados descritos são seguidos sucessivamente pelo condutor, blindagem do condutor, barreira isolante, tela de isolamento e camada de tela de metal de dentro para fora; Pelo menos um tubo de unidade óptica é definido no enchimento descrito; A quantidade da unidade de fibras de transmissão descrita é consistente com a quantidade de tubos da unidade óptica, pelo menos um canal de pressão que compreende fibra óptica, camada curada, bainha e disposição na superfície da bainha. A unidade de fibras de transmissão descrita é suspensa nos tubos da unidade óptica do cabo de alimentação. O cabo do presente modelo de utilidade adota o modo de composto no local, portanto, o cabo é dividido em cabos de alimentação de tubos da unidade óptica pré-enterrados e na unidade dois de fibras de transmissão, resolve o problema original do cabo composto de fibra óptica, como perda de comprimento do cabo, redução do desempenho da comunicação por fibra óptica no processo de construção e instalação.[0015] In document CN204680451U - ''Pneumaticly be blown into formula optical fiber composite intelligent energy power cable″, a type of pneumatic blowing is described in the formula optical fiber composite intelligent power cable, consisting of the power cable of the tubes the pre-buried optical units and the transmission fiber unit; The power cable from the tubes of the pre-buried optical units described is successively followed by the cable core, inner jacket, armor and jacket from the inside to the outside; The cable core described comprises at least one core of insulated wire and filler; The described insulated wire cores are successively followed by the conductor, conductor shield, insulating barrier, insulating screen and metal screen layer from the inside out; At least one optical drive tube is defined in the described filling; The unit quantity of transmission fibers described is consistent with the quantity of tubes of the optical unit, at least one pressure channel comprising optical fiber, cured layer, sheath and arrangement on the surface of the sheath. The described transmission fiber unit is suspended in the optical unit tubes of the power cable. The cable of this utility model adopts composite-in-place mode, so the cable is divided into pre-buried optical unit tube power cables and transmission fiber unit two, solves the original problem of composite cable of optical fiber, such as loss of cable length, reduced performance of fiber optic communication in the construction and installation process.

[0016] No documento GB2396694A -"Multi-function security sensor cable with fibre-optic security sensor and system with integrated secure data transmission and power cables", é descrito um sistema de segurança compreende um cabo sensor que inclui uma fibra óptica envolvida em uma primeira camisa, um cabo de energia envolvido em uma segunda camisa e um sobrecapa envolvendo a primeira camisa e a segunda camisa onde a fibra é utilizada para transmitir dados com segurança e fornecer uma resposta a uma perturbação detectada no cabo do sensor. O sistema fornece transmissão segura de dados e distribuição de energia via cabo do sensor, onde uma fibra óptica de detecção ao longo do caminho de uma fibra de dados responde a uma perturbação detectada no cabo do sensor. O cabo do sensor do sistema está habilitado para detectar distúrbios em uma unidade de processamento em que o cabo do sensor é roteado fisicamente adjacente à unidade de processamento ou dentro da unidade de processamento. O cabo de segurança é multifuncional e pode ser usado como um cabo de segurança de perímetro para um sistema de detecção de intrusões, um cabo de comunicação seguro e um cabo de energia seguro. O cabo de segurança inclui um sub-cabo de fibra óptica, um sub-cabo de comunicações e um par de condutores de energia combinados dentro de um superaquecedor. Um preenchimento central é fornecido para garantir a resistência do cabo de segurança do perímetro, e membros de resistência e um preenchimento central são fornecidos entre e adjacentes aos sub-cabos e dentro do superaquecedor para fornecer uma estrutura forte e firme.[0016] In the document GB2396694A -"Multi-function security sensor cable with fiber-optic security sensor and system with integrated secure data transmission and power cables", a security system is described comprising a sensor cable that includes an optical fiber wrapped in a first jacket, a power cable wrapped in a second jacket, and an jacket surrounding the first jacket and the second jacket where the fiber is used to transmit data securely and provide a response to a disturbance detected in the sensor cable. The system provides secure data transmission and power distribution via the sensor cable, where a sensing fiber optic along a data fiber path responds to a disturbance detected in the sensor cable. The system sensor cable is enabled to detect disturbances in a processing unit where the sensor cable is routed physically adjacent to the processing unit or within the processing unit. The security cable is multifunctional and can be used as a perimeter security cable for an intrusion detection system, a secure communication cable and a secure power cable. The security cable includes a fiber optic sub-cable, a communications sub-cable and a pair of power leads combined within a superheater. A center fill is provided to provide strength to the perimeter lifeline cable, and strength members and a center fill are provided between and adjacent to the subcables and within the superheater to provide a strong, firm structure.

[0017] No documento KR100571604B1 - ''Installation method of optical fiber composite electric power cable and cable structure for the same”, é descrito um método de instalação de um cabo de força composto óptico. De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método para instalar um cabo de força composto óptico, compreendendo: a instalação de um cabo de força no qual um condutor e um tubo de instalação de pressão de ar são instalados em uma seção de instalação. Em uma caixa de junção de cabos de energia, conecte tubos de cabos de energia mutuamente adjacentes entre si; E colocando a unidade de fibra óptica no tubo conectado usando pressão de ar. Além disso, de acordo com a presente invenção, utilizado para a colocação do cabo de energia óptico composto, o condutor de transmissão de energia; Um isolador ao redor do condutor; Um tubo de instalação de pressão de ar fornecido fora do isolador; E uma camada anticorrosiva fornecida no lado mais externo da mesma.[0017] In document KR100571604B1 - ''Installation method of optical fiber composite electric power cable and cable structure for the same”, a method for installing an optical composite power cable is described. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of installing an optical composite power cable, comprising: installing a power cable in which a conductor and an air pressure installation tube are installed in a section of installation. In a power cable junction box, connect mutually adjacent power cable tubes together; And putting the fiber optic unit into the connected tube using air pressure. Furthermore, according to the present invention, used for laying the composite optical power cable, the power transmission conductor; An insulator around the conductor; An air pressure installation tube provided outside the isolator; And an anti-corrosive layer provided on the outermost side of it.

[0018] No documento JP2017220405A - "Power cable”, é um cabo de energia no qual núcleos de energia são trançados juntos, que é usado para um cabo submarino para transmitir energia a uma ilha remota através do fundo do mar. Um cabo no qual uma pluralidade de linhas de energia são torcidas é usado como um cabo de energia que é colocado no fundo do mar e transmite energia. Em tal cabo de energia, para fins de uso eficaz do espaço, um cabo óptico ou semelhante é geralmente interposto em uma porção diferente do núcleo da linha de energia.[0018] In document JP2017220405A - "Power cable", is a power cable in which energy cores are twisted together, which is used for a submarine cable to transmit power to a remote island through the seabed. A cable in which a plurality of power lines are twisted is used as a power cable which is laid on the bottom of the sea and transmits power. In such a power cable, for the purpose of effective use of space, an optical cable or the like is usually interposed in a different portion of the power line core.

[0019] No documento CN101858796B - "Seawater temperature profile measurement method based on fiber grating principle”, descreve-se um método de medição do perfil de temperatura da água do mar com base no princípio da grade de fibra. No método, uma coluna de sensor de pressão e uma coluna de sensor de temperatura são combinadas para formar um cabo sensor com os sensores de temperatura correspondentes aos sensores de pressão, o cabo do sensor é disposto na água do mar durante a medição, os sensores de temperatura e os sensores de pressão no cabo. Para coletar informações sobre a temperatura e a profundidade da água do mar, um sistema de medição baseado no princípio da grade de fibra mede o comprimento de onda de Bragg de cada sensor de temperatura e cada sensor de pressão no cabo do sensor. As informações sobre a temperatura e a profundidade da água do mar são desmoduladas de acordo com o comprimento de onda de Bragg. de cada sensor e a relação funcional entre a temperatura da água do mar e a pressão da água do mar, e a curva do perfil de temperatura da água do mar é traçada. A invenção pode realizar a observação em tempo real e síncrona dos perfis de temperatura da água do mar e possui alta confiabilidade e sensibilidade de medição. O cabo do sensor aplicado tem um tamanho pequeno e também resistência à corrosão da água do mar, e pode ser colocado facilmente.[0019] In document CN101858796B - "Seawater temperature profile measurement method based on fiber grating principle”, a method for measuring the seawater temperature profile based on the fiber grating principle is described. In the method, a column of pressure sensor and a temperature sensor column are combined to form a sensor cable with the temperature sensors corresponding to the pressure sensors, the sensor cable is laid in sea water during measurement, the temperature sensors and the temperature sensors pressure in the cable. To collect information on seawater temperature and depth, a measurement system based on the fiber grid principle measures the Bragg wavelength of each temperature sensor and each pressure sensor in the sensor cable . Information on seawater temperature and depth is demodulated according to the Bragg wavelength of each sensor and the functional relationship between seawater temperature and seawater pressure, and the curve of the seawater temperature profile is plotted. The invention can realize real-time and synchronous observation of seawater temperature profiles and has high reliability and measurement sensitivity. The applied sensor cable has a small size and also seawater corrosion resistance, and it can be placed easily.

[0020] No documento CN105333975A - ''Method for sensing temperature of sensing optical cables'', descreve-se um método para detectar a temperatura de cabos ópticos sensores, que usa os cabos ópticos sensores como elementos de detecção e transmissão e detecta a temperatura adotando um método combinado de uma tecnologia de multiplexação por divisão do tempo e uma tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda como uma distribuição distribuída tecnologia de desmodulação de sinal de detecção de tipo, em que o cabo óptico sensor compreende uma luva protetora externa e fibras ópticas sensoras, as fibras ópticas sensoras são colocadas na luva protetora externa e são idênticas fibras dispostas em Fibra de Bragg Grating (FBG) gravadas diretamente na grade óptica linha durante o desenho da fibra, e a manga de proteção externa é uma manga de proteção externa inteira que é extrudada para moldar ao mesmo tempo. O método para detectar a temperatura dos cabos ópticos sensores é alto na resistência dos cabos ópticos, pequeno na perda de transmissão e excelente na consistência das grades, sentidos baseados em uma tecnologia de desmodulação de sinal combinado misto de divisão de tempo / divisão de comprimento de onda, rompe as limitações existentes cabos ópticos sensores, é rápido e preciso no posicionamento, excelente na repetibilidade dos resultados das medições, é fácil na medição de distribuição multiponto de longa distância e é conveniente para construir e com baixo custo de uso.[0020] In document CN105333975A - ''Method for sensing temperature of sensing optical cables'', a method is described for detecting the temperature of optical sensor cables, which uses optical sensor cables as detection and transmission elements and detects the temperature adopting a combined method of a time division multiplexing technology and a wavelength division multiplexing technology as a distributed distribution type detection signal demodulation technology, wherein the sensor optical cable comprises an outer protective sleeve and sensing optical fibers, the sensing optical fibers are placed in the outer protective sleeve and are identical fibers arranged in Fiber Bragg Grating (FBG) engraved directly on the optical grid line during fiber drawing, and the outer protective sleeve is a protective sleeve entire outer shell that is extruded to mold at the same time. The method for detecting the temperature of sensor optical cables is high in optical cable resistance, small in transmission loss, and excellent in grid consistency, senses based on a time division/length division mixed signal demodulation technology. wave, breaks through existing limitations of optical sensor cables, is fast and accurate in positioning, excellent in repeatability of measurement results, is easy in long-distance multipoint distribution measurement, and is convenient to construct and cost-effective to use.

[0021] O documento US20080247715A1 - "Installation Method of Optical Fiber Composite Electric Power Cable and Cable Structure Therefor" descreve-se um método de instalação de um cabo de energia elétrica composto de fibra óptica. Ο método inclui instalar um cabo de energia elétrica incluindo um condutor e um tubo de instalação em uma região de instalação; conectar tubos de cabos de energia elétrica adjacentes uns aos outros, em uma caixa de conexão de cabo de energia elétrica; e instalar uma unidade de fibra óptica nos tubos conectados por pressão de ar. Além disso, uma estrutura de cabo usada para instalar o cabo de energia elétrica composto de fibra óptica inclui um condutor para transmissão de energia elétrica; um isolante envolvendo o condutor; um tubo de instalação soprado por ar fornecido para fora do isolante; e uma camada de proteção contra corrosão fornecida a uma camada mais externa do cabo.[0021] The document US20080247715A1 - "Installation Method of Optical Fiber Composite Electric Power Cable and Cable Structure Therefor" describes a method of installing an electric power cable composed of optical fiber. The method includes installing an electric power cable including a conductor and an installation tube in an installation region; connecting tubes of electric power cables adjacent to each other in an electric power cable connection box; and install a fiber optic unit on the tubes connected by air pressure. In addition, a cable structure used to install the optical fiber composite electric power cable includes a conductor for transmitting electric power; an insulator surrounding the conductor; an air-blown installation tube provided outside the insulator; and a layer of corrosion protection provided to an outermost layer of the cable.

[0022] No documento US9343882B2 - ''Power cable with ability to provide optical fiber upgrade" descreve-se um cabo de alimentação que permite que as fibras ópticas sejam instaladas após o cabo de alimentação ter sido instalado, formando assim um cabo híbrido. Os segmentos do cabo de alimentação são fabricados com tubos de instalação de fibra contendo membros de tração. Quando os segmentos do cabo de alimentação são acoplados, os tubos de instalação de fibra e os membros de tração também são acoplados para formar um conduíte de instalação de fibra e um membro de tração estendido. Um arranjo de tração de fibra pode ser acoplado ao membro de tração estendido e puxado através do conduíte de instalação de fibra dentro do cabo de energia a qualquer momento subsequente à instalação do cabo de energia.[0022] Document US9343882B2 - ''Power cable with ability to provide optical fiber upgrade'' describes a power cable that allows optical fibers to be installed after the power cable has been installed, thus forming a hybrid cable. Power cord segments are fabricated with fiber installation tubes containing pull members. When the feed cord segments are mated, the fiber install tubes and pull members are also mated to form a fiber install conduit and an extended traction member. A fiber traction arrangement can be attached to the extended traction member and pulled through the fiber installation conduit into the power cable at any time subsequent to the installation of the power cable.

[0023] No documento US20040258373 - Monitoring cable descrevem-se cabos compreendendo meios ópticos para monitorar temperatura e deformação. Mais precisamente, a invenção fornece um cabo compreendendo um revestimento protetor externo e meios ópticos para monitorar temperatura e tensão, os meios ópticos estando dentro do revestimento protetor externo e compreendendo um primeiro tubo incluindo pelo menos uma primeira fibra óptica para monitorar a temperatura, a primeira fibra óptica estando solta no primeiro tubo e compreendendo pelo menos uma seção refletora chamada grade de Bragg e pelo menos uma segunda fibra óptica incluindo pelo menos uma grade de Bragg a fim de monitorar a deformação. A segunda fibra óptica está fora do primeiro tubo, os meios ópticos compreendendo ainda meios para apertar a segunda fibra óptica.[0023] Document US20040258373 - Monitoring cable describes cables comprising optical means to monitor temperature and strain. More precisely, the invention provides a cable comprising an outer protective jacket and optical means for monitoring temperature and voltage, the optical means being inside the outer protective jacket and comprising a first tube including at least a first optical fiber for monitoring the temperature, the first optical fiber being loose in the first tube and comprising at least one reflecting section called a Bragg grating and at least one second optical fiber including at least one Bragg grating in order to monitor strain. The second optical fiber is outside the first tube, the optical means further comprising means for clamping the second optical fiber.

[0024] O documento EP3614187A1 - Hybrid round cable” se refere a um cabo híbrido. O cabo híbrido inclui pelo menos uma unidade de fibra óptica, pelo menos uma unidade condutora, uma ou mais camadas envolvendo a unidade de fibra óptica e a unidade condutora e um enchimento tipo espuma disposto em torno da unidade de fibra óptica e da unidade condutora. A unidade de fibra óptica inclui uma ou mais fibras ópticas e um primeiro tubo. O primeiro tubo envolve as fibras ópticas. A unidade condutora inclui um ou mais condutores flexíveis isolados e um segundo revestimento. O segundo revestimento envolve um ou mais condutores flexíveis isolados. O enchimento do tipo espuma confere a forma arredondada ao cabo híbrido.[0024] Document EP3614187A1 - Hybrid round cable” refers to a hybrid cable. The hybrid cable includes at least one fiber optic unit, at least one conductor unit, one or more layers surrounding the fiber optic unit and the conductor unit, and foam-like padding disposed around the fiber optic unit and the conductor unit. The fiber optic unit includes one or more optical fibers and a first tube. The first tube surrounds the optical fibers. The conductor unit includes one or more insulated flexible conductors and a second sheath. The second coating surrounds one or more insulated flexible conductors. The foam-like padding gives the hybrid cable its rounded shape.

[0025] Apesar dos documentos encontrados no estado da técnica descreverem o uso de fibras ópticas usadas em conjunto com cabos de energia subterrâneos, seja para comunicação ou monitoração, todos eles revelam sistemas cuja fibra se encontra embutida ao corpo do cabo de energia. Deste modo, a complexidade para confecção deste tipo de cabo é consideravelmente maior, uma vez que a fibra deve ser incorporada a sua estrutura e para isto são adicionadas etapas ao processo. Isto acaba resultando no aumento do custo de fabricação e no cuidado ao manusear e instalar os cabos.[0025] Although the documents found in the state of the art describe the use of optical fibers used in conjunction with underground power cables, whether for communication or monitoring, they all reveal systems whose fiber is embedded in the body of the power cable. Thus, the complexity of making this type of cable is considerably greater, since the fiber must be incorporated into its structure and for this, steps are added to the process. This ends up resulting in increased manufacturing costs and care in handling and installing the cables.

[0026] Ainda, a manutenção é dificultada e encarecida pois caso haja danos à fibra, que é em geral mais sensível a estresses que o cabo metálico em si, é necessário substituir o conjunto por completo mesmo que a parte metálica esteja intacta.[0026] Also, maintenance is difficult and expensive because if there is damage to the fiber, which is generally more sensitive to stress than the metallic cable itself, it is necessary to replace the entire assembly even if the metallic part is intact.

[0027] Um outro problema é com redes subterrâneas pré-existentes, onde as soluções do estado da técnica preveem apenas a completa substituição dos cabos antigos para instalação de novos cabos com sensores FBG array embutidos, uma vez que não é possível, a partir do estado da técnica, incorporar os sensores FBG array sem ser no momento de fabricação dos cabos.[0027] Another problem is with pre-existing underground networks, where state-of-the-art solutions only provide for the complete replacement of old cables to install new cables with embedded FBG array sensors, since it is not possible, from the state of the art, incorporate the FBG array sensors without being at the time of manufacturing the cables.

[0028] Portanto, resta clara a necessidade de desenvolver soluções para uso de cabos ópticos sensores em redes de distribuição de energia subterrâneas capazes de solucionar as limitações encontradas no estado da técnica.[0028] Therefore, there is a clear need to develop solutions for the use of optical sensor cables in underground power distribution networks capable of solving the limitations found in the state of the art.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[0029] A presente invenção refere-se a arranjos de cabo óptico sensor em linha de distribuição de energia subterrânea em pelo menos uma estrutura de alojamento, uma pluralidade de condutores elétricos no interior da pelo menos uma estrutura de alojamento e pelo menos um cabo óptico sensor FBG no interior de pelo menos uma estrutura de alojamento, em que o cabo óptico sensor FBG é configurado para monitorar pelo menos um parâmetro dentre temperatura e vibrações acústicas da pluralidade de condutores elétricos. Cada arranjo de cabo sensor é tal que o cabo óptico sensor FBG é posicionado em paralelo e externamente à pluralidade de condutores elétricos.[0029] The present invention relates to optical sensor cable arrangements in an underground power distribution line in at least one housing structure, a plurality of electrical conductors inside the at least one housing structure and at least one optical cable FBG sensor within at least one housing structure, wherein the FBG sensor optical cable is configured to monitor at least one parameter among temperature and acoustic vibrations of the plurality of electrical conductors. Each sensor cable arrangement is such that the FBG sensor optical cable is positioned parallel and external to the plurality of electrical conductors.

[0030] Ainda, o arranjo compreende opcionalmente pelo menos um microduto arranjado em paralelo e extemamente aos condutores elétricos, em que cada um dos pelo menos um microduto compreende em seu interior um ou mais do pelo menos um cabo óptico sensor FBG.[0030] Furthermore, the arrangement optionally comprises at least one microduct arranged in parallel and externally to the electrical conductors, wherein each of the at least one microducts comprises in its interior one or more of the at least one FBG sensor optical cable.

[0031] O arranjo pode compreender ainda pelo menos um cabo óptico, em que cada um dos pelo menos um cabo óptico compreende em seu interior um ou mais do pelo menos um cabo óptico sensor FBG. Destaca-se que o cabo óptico preferencialmente é do tipo CFOA - X - DD - W - Z - K.[0031] The arrangement may further comprise at least one optical cable, wherein each of the at least one optical cables comprises within it one or more of the at least one FBG sensor optical cable. It should be noted that the optical cable is preferably of the CFOA - X - DD - W - Z - K type.

[0032] Adicionalmente, o microduto e o cabo óptico podem opcionalmente compreender uma pluralidade de fibras ópticas em seu interior. Nota-se que a pluralidade de fibras ópticas compreende N fibras ópticas do tipo monomodo e M fibras ópticas do tipo multimodo.[0032] Additionally, the microduct and the optical cable may optionally comprise a plurality of optical fibers inside it. It is noted that the plurality of optical fibers comprises N single-mode type optical fibers and M multimode type optical fibers.

[0033] Ο arranjo conforme a presente invenção ainda compreende opcionalmente pelo menos um sensor FBG pontual de temperatura instalado intemamente em pelo menos uma das extremidades de pelo menos uma estrutura de alojamento. Tal sensor FBG pontual pode compreender um cordão óptico conectado por meio de uma emenda ou conexão óptica na parte externa em estruturas de alojamento.[0033] The arrangement according to the present invention optionally further comprises at least one point FBG temperature sensor installed internally at at least one end of at least one housing structure. Such a point FBG sensor may comprise an optical cord connected via a splice or optical connection on the outside of housing structures.

[0034] É importante destacar ainda que o cabo sensor óptico FBG pode compreender uma cobertura reforçada de polímero com fibra de vidro ou acrilato. Ademais, a estrutura de alojamento é pelo menos um dentre tubulações, conduítes e eletrodutos.[0034] It is also important to note that the FBG optical sensor cable may comprise a reinforced polymer sheath with fiberglass or acrylate. Furthermore, the housing structure is at least one of pipes, conduits and conduits.

[0035] A presente invenção diz respeito ainda a uma rede elétrica de distribuição subterrânea que incorpora o arranjo de cabos conforme definido pela presente invenção.[0035] The present invention also relates to an underground electrical distribution network that incorporates the cable arrangement as defined by the present invention.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0036] A Figura 1 mostra uma concepção genérica do estado da técnica da constituição de um cabo sensor FBG array.[0036] Figure 1 shows a generic conception of the state of the art of the constitution of an FBG array sensor cable.

[0037] A Figura 2 mostra uma concepção genérica do estado da técnica do uso de um sistema de monitoração usando cabo FBG array.[0037] Figure 2 shows a generic conception of the state of the art of using a monitoring system using FBG array cable.

[0038] A Figura 3 mostra uma primeira concepção de um arranjo de cabo óptico sensor FBG array conforme a presente invenção.[0038] Figure 3 shows a first design of an FBG array sensor optical cable arrangement according to the present invention.

[0039] A Figura 4 mostra uma segunda concepção de um arranjo de cabo óptico sensor FBG array conforme a presente invenção.[0039] Figure 4 shows a second design of an FBG array sensor optical cable arrangement according to the present invention.

[0040] A Figura 5 mostra uma terceira eoneepção de um arranjo de cabo óptico sensor FBG array conforme a presente invenção.[0040] Figure 5 shows a third option of an FBG array sensor optical cable arrangement according to the present invention.

[0041] A Figura 6 mostra uma quarta concepção de um arranjo de cabo óptico sensor FBG array conforme a presente invenção.[0041] Figure 6 shows a fourth design of an FBG array sensor optical cable arrangement according to the present invention.

[0042] A Figura 7 mostra uma concepção de um arranjo de cabo óptico sensor FBG array conforme mostrado nas figuras 3 a 6 que compreende um sensor FBG pontual de temperatura.[0042] Figure 7 shows a design of an FBG sensor array optical cable arrangement as shown in Figures 3 to 6 comprising a point FBG temperature sensor.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0043] A presente invenção descreve arranjos de cabo óptico sensor para monitoração de redes subterrâneas de distribuição de energia, que permitem o cabo sensor FBG array operar em paralelo e externamente aos cabos de energia subterrâneos de média ou alta tensão já instalados em estruturas de alojamento, preferencialmente em tubulações, conduítes ou eletrodutos.[0043] The present invention describes optical sensor cable arrangements for monitoring underground power distribution networks, which allow the FBG array sensor cable to operate in parallel and externally to medium or high voltage underground power cables already installed in housing structures , preferably in pipes, conduits or conduits.

[0044] Como dito anteriormente, uma disposição particular de um sensor FBG é conhecida como cabo sensor FBG array (cabo com FBGs serializadas), de comprimento L no qual uma quantidade N de sensores FBG são construídos no núcleo de uma fibra óptica e espaçados entre si de uma distância d pré-estabelecida.[0044] As previously stated, a particular arrangement of an FBG sensor is known as an array FBG sensor cable (cable with serialized FBGs), of length L in which an amount N of FBG sensors are built into the core of an optical fiber and spaced between si from a pre-established distance d.

[0045] Fazendo referência a Figura 1, nota-se um sensor FBG array 1 do estado da técnica composto pelas seguintes partes: as FBGs 3 individuais que estão inseridas no núcleo da fibra óptica, a fibra óptica 5 propriamente dita e a cobertura polimérica 7 de proteção da fibra óptica 5. O cabo sensor array 1 pode ser utilizado para monitoramento de temperatura e/ou vibrações causadas por descargas parciais ao longo dos cabos de distribuição de energia subterrâneos.[0045] Referring to Figure 1, note a state-of-the-art FBG sensor array 1 composed of the following parts: the 3 individual FBGs that are inserted into the core of the optical fiber, the optical fiber itself and the polymeric cover 7 fiber optic protection 5. Sensor cable array 1 can be used for monitoring temperature and/or vibrations caused by partial discharges along underground power distribution cables.

[0046] Referindo-nos agora a Figura 2, é possível observar um sistema de monitoramento de temperatura e/ou vibrações no qual o cabo sensor array 1 deve ser conectado em um equipamento interrogador de sensores FBG 9 através de um cabo óptico 11.O interrogador de sensores FBG 9 mede a variação do comprimento de onda de cada FBG 3, que muda pelo efeito da variação da temperatura ou de vibrações sentidas por cada FBG 3 no ambiente em monitoração.[0046] Referring now to Figure 2, it is possible to observe a temperature and/or vibration monitoring system in which the sensor array cable 1 must be connected to an FBG sensor interrogator equipment 9 through an optical cable 11.O The FBG 9 sensor interrogator measures the variation in the wavelength of each FBG 3, which changes due to the effect of temperature variation or vibrations felt by each FBG 3 in the environment being monitored.

[0047] A Figura 3 mostra uma primeira concepção de um arranjo de cabo óptico sensor FBG array em linhas de distribuição de energia subterrâneas conforme a presente invenção, no qual o cabo sensor FBG array 1 é instalado paralelamente e externamente aos cabos de energia 13 usando cobertura reforçada de polímero com fibra de vidro no dito cabo sensor FBG array 1.[0047] Figure 3 shows a first design of an FBG array sensor optical cable arrangement in underground power distribution lines according to the present invention, in which the FBG array sensor cable 1 is installed parallel and externally to the power cables 13 using Fiberglass reinforced polymer coating on said FBG array 1 sensor cable.

[0048] Conforme apresentado na Figura 3, o arranjo consiste em posicionar pelo menos um cabo sensor array 1, composto preferencialmente de uma cobertura reforçada de polímero com fibra de vidro, em paralelo e extemamente aos cabos de energia subterrâneos 13 de média ou alta tensão já instalados em estruturas de alojamento 15. As estruturas de alojamento 15 são preferencialmente tubulações, conduítes ou eletrodutos. O cabo sensor FBG array 1 pode ser instalado nas estruturas de alojamento (15) através de formas de instalação descritas no estado da técnica.[0048] As shown in Figure 3, the arrangement consists of positioning at least one sensor array cable 1, preferably composed of a polymer reinforced cover with glass fiber, in parallel and externally to the underground power cables 13 of medium or high voltage already installed in housing structures 15. The housing structures 15 are preferably pipes, conduits or conduits. The sensor cable FBG array 1 can be installed in the housing structures (15) through the installation methods described in the state of the art.

[0049] A Figura 4 mostra uma outra concepção de arranjo de cabo óptico sensor FBG array em linhas de distribuição de energia subterrâneas conforme a presente invenção, no qual o cabo sensor FBG array 1 é instalado em paralelo e extemamente aos cabos de energia dentro de um ou mais microdutos 17 e fazendo uso de cobertura reforçada de polímero com fibra de vidro no cabo sensor FBG array 1.[0049] Figure 4 shows another design of FBG array sensor optical cable arrangement in underground power distribution lines according to the present invention, in which the FBG array sensor cable 1 is installed in parallel and externally to the power cables within one or more microducts 17 and making use of fiberglass reinforced polymer sheath on the FBG array sensor cable 1.

[0050] Conforme apresentado na Figura 4, o arranjo consiste em posicionar pelo menos um cabo sensor array 1 dentro de um microduto 17 em paralelo e extemamente aos cabos de energia subterrâneos 13 de média ou alta tensão já instalados em estmturas de alojamento 15. As estmturas de alojamento consistem preferencialmente em tubulações, conduítes ou eletrodutos. O microduto 17 e o cabo sensor FBG array 1 podem ser instalados nas estruturas de alojamento 15 através de formas usuais de instalação comumente utilizadas por técnicos no assunto, como a utilização de passadores de fio. Ainda, o microduto 17 é feito de um material polimérico termoplástico, preferencialmente do tipo polietileno de alta densidade (PEAD).[0050] As shown in Figure 4, the arrangement consists of positioning at least one sensor cable array 1 inside a microduct 17 in parallel and externally to the underground power cables 13 of medium or high voltage already installed in housing structures 15. Housing structures preferably consist of pipes, conduits or conduits. The microduct 17 and the FBG array sensor cable 1 can be installed in the housing structures 15 through usual installation methods commonly used by technicians in the field, such as the use of wire guides. Furthermore, the microduct 17 is made of a thermoplastic polymeric material, preferably of the high density polyethylene (HDPE) type.

[0051] Voltando-nos para a Figura 5, esta mostra uma concepção adicional de um arranjo de cabo óptico sensor FBG array 1 em linhas de distribuição de energia subterrâneas conforme a presente invenção, no qual o cabo sensor FBG array 1 é também instalado paralelamente e extemamente aos cabos de energia dentro de um ou mais microdutos 17 contendo, além do cabo sensor FBG array 1, uma pluralidade de fibras ópticas 19 no mesmo microduto 17. Destaca-se que a pluralidade de fibras 19 compreende N fibras ópticas do tipo monomodo e M fibras ópticas do tipo multimodo.[0051] Turning to Figure 5, this shows an additional design of an optical sensor cable arrangement FBG array 1 in underground power distribution lines according to the present invention, in which the sensor cable FBG array 1 is also installed in parallel and externally to the power cables inside one or more microducts 17 containing, in addition to the FBG array sensor cable 1, a plurality of optical fibers 19 in the same microduct 17. It is noteworthy that the plurality of fibers 19 comprises N single-mode type optical fibers and M multimode optical fibers.

[0052] Conforme apresentado na Figura 5, o arranjo consiste em acomodar pelo menos um cabo sensor array 1 dentro de pelo menos um microduto 17 compreendendo, além do cabo sensor FBG array 1, uma pluralidade de fibras ópticas 19 no mesmo microduto 17, em paralelo e externamente aos cabos de energia subterrâneos 13 de média ou alta tensão já instalados em estruturas de alojamento 15. As estruturas de alojamento 15 sendo preferencialmente tubulações, conduítes ou eletrodutos. A pluralidade de fibras ópticas 19 são preferencialmente do tipo monomodo, com uma quantidade N, e do tipo multimodo, com uma quantidade M. O microduto 17, o cabo sensor FBG array 1 e as fibras ópticas 19 podem ser instalados nas estruturas de alojamento 15 através de formas de instalação descritas no estado da técnica.[0052] As shown in Figure 5, the arrangement consists of accommodating at least one sensor cable array 1 within at least one microduct 17 comprising, in addition to the FBG sensor cable array 1, a plurality of optical fibers 19 in the same microduct 17, in parallel and externally to the underground power cables 13 of medium or high voltage already installed in accommodation structures 15. The accommodation structures 15 being preferably pipes, conduits or conduits. The plurality of optical fibers 19 are preferably of the single-mode type, with an amount N, and of the multimode type, with an amount M. The microduct 17, the FBG sensor cable array 1 and the optical fibers 19 can be installed in the housing structures 15 through installation methods described in the state of the art.

[0053] A Figura 6, por sua vez, mostra uma outra concepção de um arranjo de cabo óptico sensor FBG array em linhas de distribuição de energia subterrâneas conforme a presente invenção, em que o cabo sensor FBG array 1 está, além de instalado em paralelo e externamente aos cabos de energia, dentro de um ou mais cabos ópticos 21 contendo: o cabo sensor FBG array 1, preferencialmente com cobertura de acrilato, bem como uma pluralidade de fibras ópticas 19 no mesmo cabo óptico 21. Destaca-se que a pluralidade de fibras 19 compreende N fibras ópticas do tipo monomodo e M fibras ópticas do tipo multimodo.[0053] Figure 6, in turn, shows another design of an FBG array sensor optical cable arrangement in underground power distribution lines according to the present invention, in which the FBG array sensor cable 1 is, in addition to being installed in parallel and externally to the power cables, inside one or more optical cables 21 containing: the FBG array sensor cable 1, preferably with acrylate sheath, as well as a plurality of optical fibers 19 in the same optical cable 21. The plurality of fibers 19 comprises N single-mode type optical fibers and M multimode type optical fibers.

[0054] Conforme apresentado na Figura 6, o arranjo consiste em posicionar pelo menos um cabo sensor array 1 dentro de pelo menos um cabo óptico 21 compreendendo, além do cabo sensor FBG array 1, uma pluralidade de fibras ópticas 19 no mesmo microduto 17, em paralelo e extemamente aos cabos de energia subterrâneos 13 de média ou alta tensão já instalados em estruturas de alojamento 15. As estruturas de alojamento 15 são preferencialmente tubulações, conduítes ou eletrodutos. A pluralidade de fibras ópticas 19 são, preferencialmente, do tipo monomodo, com uma quantidade N, e do tipo multimodo, com uma quantidade M. O cabo óptico 21, preferencialmente do tipo CFOA - X - DD - W - Z - K, o cabo sensor FBG array l e a pluralidade de fibras ópticas 19 podem ser instalados nas estruturas de alojamento 15 através de formas de instalação descritas no estado da técnica.[0054] As shown in Figure 6, the arrangement consists of positioning at least one sensor array cable 1 within at least one optical cable 21 comprising, in addition to the FBG array sensor cable 1, a plurality of optical fibers 19 in the same microduct 17, in parallel and externally to the underground power cables 13 of medium or high voltage already installed in accommodation structures 15. The accommodation structures 15 are preferably pipes, conduits or conduits. The plurality of optical fibers 19 are preferably of the single-mode type, with an amount N, and of the multimode type, with an amount M. The optical cable 21, preferably of the type CFOA - X - DD - W - Z - K, the sensor cable FBG array 1 and the plurality of optical fibers 19 can be installed in the housing structures 15 through installation methods described in the state of the art.

[0055] Nos referindo agora à Figura 7, esta mostra que pode ainda fazer parte dos arranjos de cabo óptico sensor das formas de realização da presente invenção pelo menos um sensor FBG pontual de temperatura 16 instalado na parte interna de uma extremidade de estruturas de alojamento 15 para os ditos cabos subterrâneos 15 junto com o cabo óptico sensor FBG array 1 e os cabos de energia subterrâneos 13. O sensor pontual 16 tem a função de calibração de temperatura do cabo óptico sensor array 1 uma vez que, devido aos procedimentos de instalação, o sensor array 1 pode ter acumulado tensões mecânicas que alterem seus comprimentos de onda originais. O dito sensor FBG pontual de temperatura possui um cordão óptico 18 que poderá ser conectado no cabo óptico sensor FBG array 1 por emenda ou conexão óptica na extremidade de uma estrutura de alojamento 15, por exemplo, adjacente à saída para uma câmara subterrânea.[0055] Referring now to Figure 7, this shows that at least one point FBG temperature sensor 16 installed in the inner part of one end of housing structures can also be part of the sensor optical cable arrangements of the embodiments of the present invention 15 for said underground cables 15 together with the FBG array optical sensor cable 1 and the underground power cables 13. The point sensor 16 has the temperature calibration function of the array sensor optical cable 1 since, due to the installation procedures , sensor array 1 may have accumulated mechanical stresses that alter their original wavelengths. Said point FBG temperature sensor has an optical cord 18 that can be connected to the FBG array optical sensor cable 1 by splicing or optical connection at the end of a housing structure 15, for example, adjacent to the exit to an underground chamber.

[0056] Como afirmado anteriormente, as vantagens dos sensores ópticos FBG utilizados na presente invenção são: imunidade das fibras ópticas frente às interferências eletromagnéticas, capacidade de transmissão de sinais de elevada frequência e largura de banda, capacidade de multiplexação de sinais de vários sensores em uma única fibra, compactação, uso de espaços reduzidos e possibilidades de medições não invasivas, além de não precisarem de alimentação AC(corrente alternada), baterias ou painéis solares e não serem sensíveis a danos por descargas atmosféricas.[0056] As previously stated, the advantages of the FBG optical sensors used in the present invention are: immunity of optical fibers to electromagnetic interference, ability to transmit high frequency and bandwidth signals, ability to multiplex signals from various sensors in a single fiber, compactness, use of reduced spaces and possibilities of non-invasive measurements, in addition to not needing AC power (alternating current), batteries or solar panels and not being sensitive to damage by atmospheric discharges.

[0057] Assim, cabos sensores FBG array conforme a presente invenção podem operar em linhas ou redes de distribuição subterrânea de média ou alta tensão juntamente com cabos de energia previamente instalados e em operação dentro de conduítes, eletrodutos ou tubulações.[0057] Thus, FBG array sensor cables according to the present invention can operate in medium or high voltage underground distribution lines or networks together with power cables previously installed and in operation within conduits, conduits or pipes.

[0058] Desta forma, é solucionado ainda o problema do estado da técnica no qual era necessário remover os cabos antigos e instalar novos cabos com fibras embutidas para que fosse então possível fazer uso da tecnologia de sensores ópticos em redes subterrâneas pré-existentes.[0058] In this way, the problem of the state of the art is also solved, in which it was necessary to remove the old cables and install new cables with embedded fibers so that it was then possible to make use of the technology of optical sensors in pre-existing underground networks.

[0059] Além de reduzir os custos para a melhoria de sistemas pré-existentes, a presente invenção reduz ainda o impacto ambiental e o desperdício de material.[0059] In addition to reducing costs for improving pre-existing systems, the present invention also reduces the environmental impact and material waste.

[0060] Embora a presente invenção tenha sido descrita em conexão com certas modalidades preferenciais de realização, deve ser entendido que não se pretende limitar a invenção àquelas modalidades particulares. Ao contrário, pretende-se cobrir todas as alternativas, modificações e equivalentes possíveis dentro do espírito e do escopo da invenção.[0060] While the present invention has been described in connection with certain preferred embodiments, it should be understood that it is not intended to limit the invention to those particular embodiments. Rather, it is intended to cover all possible alternatives, modifications and equivalents within the spirit and scope of the invention.

Claims (11)

Arranjos de cabo óptico sensor em linha subterrânea de distribuição de energia, a linha de distribuição de energia subterrânea compreendendo:
pelo menos uma estrutura de alojamento (15);
uma pluralidade de condutores elétricos (13) no interior da pelo menos uma estrutura de alojamento (15);
pelo menos um cabo óptico sensor FBG (1) no interior da pelo menos uma estrutura de alojamento (15);
em que o cabo óptico sensor FBG (1) é configurado para monitorar pelo menos um dentre temperatura e vibrações acústicas da pluralidade de condutores elétricos (13);
o arranjo de cabo sensor , caracterizado pelo fato de que o cabo óptico sensor FBG (1) é posicionado em paralelo e externamente à pluralidade de condutores elétricos (13).
Optical sensor cable arrangements in underground power distribution line, the underground power distribution line comprising:
at least one housing structure (15);
a plurality of electrical conductors (13) within the at least one housing structure (15);
at least one FBG sensor optical cable (1) inside the at least one housing structure (15);
wherein the FBG sensor optical cable (1) is configured to monitor at least one of the temperature and acoustic vibrations of the plurality of electrical conductors (13);
the sensor cable arrangement, characterized by the fact that the FBG optical sensor cable (1) is positioned parallel and externally to the plurality of electrical conductors (13).
Arranjo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um microduto (17) posicionado em paralelo e externamente aos condutores elétricos (13), em que cada um dos pelo menos um microduto (17) compreende em seu interior um ou mais do pelo menos um cabo óptico sensor FBG (1).Arrangement according to claim 1, characterized in that it additionally comprises at least one microduct (17) positioned in parallel and externally to the electrical conductors (13), in which each of the at least one microducts (17) comprises in its interior one or more of the at least one FBG sensor optical cable (1). Arranjo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um cabo óptico (21), em que cada um dos pelo menos um cabo óptico (21) compreende em seu interior um ou mais do pelo menos um cabo óptico sensor FBG (1).Arrangement according to claim 1, characterized in that it additionally comprises at least one optical cable (21), wherein each of the at least one optical cables (21) comprises in its interior one or more of the at least one optical cables FBG sensor (1). Arranjo de acordo com a reivindicação 3 , caracterizado pelo fato de que o cabo óptico é do tipo CFOA - X - DD - W - Z - K.Arrangement according to claim 3, characterized in that the optical cable is of the CFOA - X - DD - W - Z - K type. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4 , caracterizado pelo fato de que o microduto (17) ou o cabo óptico (21) compreende ainda uma pluralidade de fibras ópticas (19) em seu interior.Arrangement according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the microduct (17) or the optical cable (21) further comprises a plurality of optical fibers (19) inside it. Arranjo de acordo com a reivindicação 5 , caracterizado pelo fato de que a pluralidade de fibras ópticas (19) compreende N fibras ópticas do tipo monomodo e M fibras ópticas do tipo multimodo.Arrangement according to claim 5, characterized in that the plurality of optical fibers (19) comprises N single-mode type optical fibers and M multimode type optical fibers. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5 , caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um sensor FBG pontual (16) de temperatura instalado internamente em pelo menos uma das extremidades de pelo menos uma estrutura de alojamento (15).Arrangement according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises at least one point FBG temperature sensor (16) installed internally at at least one end of at least one housing structure (15). Arranjo de acordo com a reivindicação 7 , caracterizado pelo fato de que o sensor FBG pontual compreende um cordão óptico (18) conectado por meio de uma emenda ou conexão óptica em uma extremidade da estrutura de alojamento (15).Arrangement according to claim 7, characterized in that the point FBG sensor comprises an optical cord (18) connected by means of a splice or optical connection at one end of the housing structure (15). Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8 , caracterizado pelo fato de que o cabo sensor óptico FBG (1) compreende uma cobertura reforçada de polímero com fibra de vidro ou acrilato.Arrangement according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the FBG optical sensor cable (1) comprises a polymer sheath reinforced with fiberglass or acrylate. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9 , caracterizado pelo fato de que a estrutura de alojamento (15) é pelo menos um dentre tubulações, conduítes e eletrodutos.Arrangement according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the housing structure (15) is at least one of pipes, conduits and conduits. Rede subterrânea de distribuição de energia elétrica , caracterizada pelo fato de que compreende o arranjo de cabos em linha subterrânea de distribuição de energia como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.Underground electricity distribution network, characterized by the fact that it comprises the arrangement of cables in an underground power distribution line as defined in any one of claims 1 to 10.
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