CN104361929B - 自修复水下线缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域。自修复水下线缆，包括水下电缆主体，水下电缆主体设有易断点，水下电缆主体还设有修复材料包，修复材料包位于易断点设置处，修复材料包包括焊接用材料、包裹层，在易断点设置处，水下电缆主体的径向上从内之外依次设有易断点，焊接用材料、包裹层；易断点断裂时，焊接用材料熔融连接易断点。本发明通过在传统水下电缆主体上设置易断点，在易断点设置修复材料包，断裂后，易断点处的电阻加大，因电阻的加大导致发热升温，从而熔融焊接用材料，对易断点进行连接修复。因为水具有降温作用，这种熔融再塑造的方式适合水下电缆，防断裂，维持电力供应，或者信号通信，提高了传统水下电缆的工作稳定性。

Description

自修复水下线缆

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种水下电缆。

背景技术

水下电缆铺设好后，难免会因为地形变化，或者其他外力，产生拉扯，因而断裂。

传统的水下电缆无法实现自修复，一经断裂就无法维持电力供应，或者信号通信。

发明内容

本发明的目的在于提供自修复水下线缆，以解决传统水下电缆无法实现自修复的技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

自修复水下线缆，包括水下电缆主体，所述水下电缆主体设有易断点，所述自修复水下线缆还设有修复材料包，所述修复材料包位于所述易断点设置处，所述修复材料包包括焊接用材料、包裹层，在所述易断点设置处，所述水下电缆主体的径向上从内至外依次设有所述易断点，所述焊接用材料、所述包裹层；

所述易断点断裂时，所述焊接用材料熔融连接所述易断点。

本发明通过在传统水下电缆主体上设置易断点，在易断点设置修复材料包，断裂后，易断点处的电阻加大，因电阻的加大导致发热升温，从而熔融焊接用材料，对易断点进行连接修复。因为水具有降温作用，这种熔融再塑造的方式适合水下电缆，防断裂，维持电力供应，或者信号通信，提高了传统水下电缆的工作稳定性。

所述水下电缆主体设有易断点处的外径小于所述水下电缆主体未设易断点处的外径。

本发明通过调整水下电缆主体的外径大小，从而实现易断的效果。传统的水下电缆主体由于安装位置的不定性，无法预知评判断裂处，本发明通过调整电力电缆主体的外径粗细分布，以细处为易断点处，当易断点处周边经受到外力作用，易断点处断裂，从而实现了水下电缆主体断点可控性。

所述焊接用材料包括焊锡颗粒、铜颗粒。本发明通过焊锡颗粒从而实现断裂时的熔融连接性，通过铜颗粒从而提高连接处的导电性。

所述修复材料包的修复使用次数大于或等于两次。焊锡颗粒和铜颗粒并非一次用光，本发明并非为一次修复型，在水下电缆主体再次产生扯断时，可以再次进行修复。

所述包裹层是一弹性耐高温材料。本发明通过包裹层的弹性耐高温性，从而防止焊接用材料熔融时，对包裹层的损伤，此外，本发明将包裹层选取为有弹性的，从而保证包裹层对焊接用材料的紧密包裹性，此外，可以有效的保证断裂时焊接用材料熔融运动的可调性。但因水下温度低，可以迅速降温，对耐高温材料要求较低，也不会产生火灾。

所述包裹层的长度大于所述易断点的长度；

所述水下电缆主体的电力通道方向为所述包裹层的长度方向。

从而保证水下电缆主体可以接受一定程度的拉伸延长，维持正常工作。

所述水下电缆主体上设有线路通断监控报警装置，所述水下电缆主体无法修复时，所述线路通断监控报警装置无线通讯连接用于报警的服务器；

所述线路通断监控报警装置包括用于检测易断点设置处的电压变化情况的电压传感器，所述电压传感器包括感知所述水下电缆主体易断点设置处的电压变化情况的电压传感器件，微型处理器系统，所述电压传感器件连接微型处理器系统，所述微型处理器系统连接无线通讯模块。

本发明通过线路通断监控报警装置从而实现远程监控水下电缆主体通断情况，在彻底无法修复时，可以自行报警。

所述电压传感器设有身份识别的特征数据。

本发明通过电压传感器的特征数据，从而实现断裂位置的可辨性。

所述电压传感器包括磁感应线圈、磁芯，所述磁感应线圈缠绕在所述磁芯上，所述磁芯套设在所述水下电缆主体径向外围；

所述磁感应线圈的信号输出端连接蓄电模块，所述蓄电模块连接所述电压传感器的电源输入端；

所述磁感应线圈的信号输出端还连接所述电压传感器件的信号输入端。

当所述水下电缆主体工作后，所述水下电缆主体为导通交流电的高压电线，所述磁感应线圈感应到电能，并将电能传递给蓄电模块，用以供电，无需外接电源，也无需连接高压线路。所述电压传感器件在感知到超出阈值的信号时，进行报警。

所述磁芯优选环形软磁磁芯。

所述水下电缆主体上设有至少三个易断点，所述至少三个易断点的相邻间距差值不大于1m。

所述水下电缆主体上设有至少三个电压传感器，所述至少三个电压传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器，所述至少三个电压传感器从前至后依次无线通讯连接，所述第一传感器无线通讯连接所述第二传感器，所述第二传感器无线通讯连接所述第三传感器。

为了延长无线信号报警距离，本发明采用接力报警方式。第一传感器的无线信号被第二传感器接收后，再次向外发射，以此类推，组成网络，直至将报警信号传递到主机服务器。

所述水下电缆主体上易断点的设置间隔为10m～100m。

所述至少三个电压传感器的任意一个所述电压传感器在受到触发时，发出特征数据，与受触发电压传感器邻近的另一电压传感器收到特征数据，对特征数据进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的电压传感器加一后再次发出，直至被服务器接收。

本发明通过这种接力式传递的方式，从而进一步提高了无线信号的传输距离。因为受触发电压传感器向外发送特征数据时，可能被相邻的多个电压传感器接收，因此一次触发可能造成服务器收到几个不同的数据。服务器将最小的数据视为有效，其他视为无效。

所述至少三个电压传感器相邻的任意两个的电压传感器的间距相等。

根据被执行加法的次数，确定首次受触发的电压传感器与服务器间的距离。进而实现精确位置判断。各个电压传感器不必各自编写特征数据，安装时各个电压传感器完全等价，无需分别。大大降低了施工难度。所述电压传感器内存有的特征数据也一致。

所述至少三个电压传感器相邻的任意两个的电压传感器的间距差值不小于1m。便于对首次触发的电压传感器的定位。

附图说明

图1为本发明的部分结构示意图；

图2为本发明的一种电路框图；

图3为本发明的电压传感器部分结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2、图3，自修复水下线缆，包括水下电缆主体6，水下电缆主体6设有易断点1，水下电缆主体6还设有修复材料包2，修复材料包2位于易断点设置处，修复材料包2包括焊接用材料、包裹层，在易断点1设置处，水下电缆主体6的径向上从内至外依次设有易断点1，焊接用材料、包裹层；易断点1断裂时，焊接用材料熔融连接易断点1。本发明通过在传统水下电缆主体6上设置易断点1，在易断点1设置修复材料包2，断裂后，易断点1处的电阻加大，因电阻的加大导致发热升温，从而熔融焊接用材料，对易断点1进行连接修复。因为水具有降温作用，这种熔融再塑造的方式适合水下电缆，防断裂，维持电力供应，或者信号通信，提高了传统水下电缆的工作稳定性。

水下电缆主体6设有易断点1处的外径小于水下电缆主体6未设易断点1处的外径。本发明通过调整水下电缆主体6的外径大小，从而实现易断的效果。传统的水下电缆主体6由于安装位置的不定性，无法预知评判断裂处，本发明通过调整电力电缆主体的外径粗细分布，以细处为易断点1处，当易断点1处周边经受到外力作用，易断点1处断裂，从而实现了水下电缆主体6断点可控性。

焊接用材料包括焊锡颗粒、铜颗粒。本发明通过焊锡颗粒从而实现断裂时的熔融连接性，通过铜颗粒从而提高连接处的导电性。修复材料包2的修复使用次数不小于两次。焊锡颗粒和铜颗粒并非一次用光，本发明并非为一次修复型，在水下电缆主体6再次产生扯断时，可以再次进行修复。

包裹层是一弹性耐高温材料。本发明通过包裹层的弹性耐高温性，从而防止焊接用材料熔融时，对包裹层的损伤，此外，本发明将包裹层选取为有弹性的，从而保证包裹层对焊接用材料的紧密包裹性，此外，可以有效的保证断裂时焊接用材料熔融运动的可调性。但因水下温度低，可以迅速降温，对耐高温材料要求较低，也不会产生火灾。包裹层的长度大于易断点1的长度；水下电缆主体6的电力通道方向为包裹层的长度方向。从而保证水下电缆主体6可以接受一定程度的拉伸延长，维持正常工作。

水下电缆主体6上设有线路通断监控报警装置，水下电缆主体6无法修复时，线路通断监控报警装置无线通讯连接用于报警的服务器；线路通断监控报警装置包括用于检测易断点设置处的电压变化情况的电压传感器，线路通断监控报警装置包括用于检测易断点1设置处的电压变化情况的电压传感器，电压传感器包括电压传感元件9、微型处理器系统8，电压传感元件9连接微型处理器系统8，微型处理器系统8连接无线通讯模块10。微型处理器系统8还连接电源7。本发明通过线路通断监控报警装置从而实现远程监控水下电缆主体6通断情况，在彻底无法修复时，可以自行报警。以电压传感器作为电源7。电压传感器包括磁感应线圈3、磁芯4，磁感应线圈缠绕在磁芯上，磁芯套设在水下电缆主体6径向外围；磁感应线圈的信号输出端连接蓄电模块5，蓄电模块连接电压传感器的电源输入端。当水下电缆主体6工作后，水下电缆主体6为导通交流电的高压电线，磁感应线圈3感应到电能，并将电能传递给蓄电模块5，用以供电，无需外接电源，也无需连接高压线路。电压传感器件的信号输入端连接磁感应线圈3的信号输出端。在感知到超出阈值的信号时，进行报警。磁芯4优选环形软磁磁芯。

水下电缆主体6上设有至少三个易断点1，至少三个易断点1的相邻间距差值不大于1m。水下电缆主体6上设有至少三个电压传感器，至少三个电压传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器，至少三个电压传感器从前至后依次无线通讯连接，第一传感器无线通讯连接第二传感器，第二传感器无线通讯连接第三传感器。为了延长无线信号报警距离，本发明采用接力报警方式。第一传感器的无线信号被第二传感器接收后，再次向外发射，以此类推，组成网络，直至将报警信号传递到主机服务器。水下电缆主体6上易断点1的设置间隔为10m～100m。

电压传感器设有身份识别的特征数据。本发明通过电压传感器的特征数据，从而实现断裂位置的可辨性。至少三个电压传感器的任意一个电压传感器在受到触发时，发出特征数据，与受触发电压传感器邻近的另一电压传感器收到特征数据，对特征数据进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的电压传感器加一后再次发出，直至被服务器接收。本发明通过这种接力式传递的方式，从而进一步提高了无线信号的传输距离。因为受触发电压传感器向外发送特征数据时，可能被相邻的多个电压传感器接收，因此一次触发可能造成服务器收到几个不同的数据。服务器将最小的数据视为有效，其他视为无效。至少三个电压传感器相邻的任意两个的电压传感器的间距相等。根据被执行加法的次数，确定首次受触发的电压传感器与服务器间的距离。进而实现精确位置判断。各个电压传感器不必各自编写特征数据，安装时各个电压传感器完全等价，无需分别。大大降低了施工难度。电压传感器内存有的特征数据也一致。特征数据包括静态数据部、动态数据部，静态数据部用于标识电压传感器，动态数据部用于特征数据在传送过程中的数据叠加。

主机服务器内设有一静态数据库，静态数据库内存储有水下电缆主体的标准工作条件下的电压信息；主机服务器内还设有动态数据库，动态数据库实时更新接收到的电压传感器检测到的水下电缆主体电压信息。微型处理器系统连接时钟模块，无线通讯模块定时向外发射信号。便于主机服务器进行实时监控，以及动态数据库的实时更新，便于人员了解不同工作时间段，不同工作情况下，水下电缆主体的具体工作状态。不单单是在电压传感器的检测数值超过规定范围，而触发无线通讯模块发送报警信号给主机服务器。主机服务器设有故障模式静态数据库，静态数据库内存储有电压传感器发送的不同的故障模式及与其相对应的电信号的数值范围，不同的故障模式及与其相对应的电信号的数值范围构成判断规则。这里的电信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。故障模式是故障的表现形式，不同的故障模式下电压传感器检测到的电信号有不同的表现形式或数值范围。便于对不同的故障模式进行识别。主机服务器内设有一动态数据库，主机服务器内设有一智能控制模块，智能控制模块对电压传感器检测的各电压范围内的异常电信号及其故障表现形式进行记录，并存入动态数据库，动态数据库在使用过程中得以扩展，构成具有自主学习模式的动态数据库。智能控制模块依据动态数据库内不断学习得到的判断规则对电压传感器输出的电信号进行分析，区分电压变化现象，控制水下电缆的工作状态，使水下电缆始终在正常电压范围内工作，不会损坏。这里的电信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.自修复水下线缆，包括水下电缆主体，其特征在于，所述水下电缆主体设有易断点，所述的自修复水下线缆还包括修复材料包，所述修复材料包位于所述易断点设置处，所述修复材料包包括焊接用材料和包裹层，在所述易断点设置处，所述水下电缆主体的径向上从内至外依次设有所述易断点，所述焊接用材料以及所述包裹层；

所述易断点断裂时，所述焊接用材料熔融连接所述易断点。

2.根据权利要求1所述的自修复水下线缆，其特征在于：所述水下电缆主体设有易断点处的外径小于所述水下电缆主体未设易断点处的外径。

3.根据权利要求1所述的自修复水下线缆，其特征在于：所述焊接用材料包括焊锡颗粒和铜颗粒。

4.根据权利要求1或3所述的自修复水下线缆，其特征在于：所述修复材料包的修复使用次数大于或等于两次。

5.根据权利要求1所述的自修复水下线缆，其特征在于：所述包裹层是一弹性耐高温材料。

6.根据权利要求1所述的自修复水下线缆，其特征在于：所述水下电缆主体上设有线路通断监控报警装置，所述水下电缆主体无法修复时，所述线路通断监控报警装置无线通讯连接用于报警的服务器；

所述线路通断监控报警装置包括用于检测易断点设置处的电压变化情况的电压传感器，所述电压传感器包括一感知所述水下电缆主体易断点设置处的电压变化情况的电压传感器件，微型处理器系统，所述电压传感器件连接微型处理器系统，所述微型处理器系统连接无线通讯模块。

7.根据权利要求6所述的自修复水下线缆，其特征在于：所述电压传感器包括一磁感应线圈、磁芯，所述磁感应线圈缠绕在所述磁芯上，所述磁芯套设在所述水下电缆主体径向外围；

所述磁感应线圈的信号输出端连接蓄电模块，所述蓄电模块连接所述电压传感器的电源输入端；

所述磁感应线圈的信号输出端还连接所述电压传感器件的信号输入端。

8.根据权利要求6所述的自修复水下线缆，其特征在于：所述电压传感器设有身份识别的特征数据。

9.根据权利要求8所述的自修复水下线缆，其特征在于：所述水下电缆主体上设有至少三个电压传感器，所述至少三个电压传感器的任意一个所述电压传感器在受到触发时，发出特征数据，与受触发电压传感器邻近的另一电压传感器收到特征数据，对特征数据进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的电压传感器加一后再次发出，直至被服务器接收。

10.根据权利要求9所述的自修复水下线缆，其特征在于：所述至少三个电压传感器相邻的任意两个的电压传感器的间距相等。