CN107845445A - 一种光纤复合中压电缆及电缆在线测温系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤复合中压电缆及电缆在线测温系统，其电缆结构包括金属导体绝缘线芯、第一光单元以及将该两者包覆的包覆层，包覆层内设置有填充带，在包覆层中设置有第二光单元；利用第一光单元及第二光单元光纤，通过拉曼散射光纤传感分析仪，组成电缆在线测温系统，能够预警导体过载隐患，并精确定位导体温度异常的位置。

Description

一种光纤复合中压电缆及电缆在线测温系统
技术领域
本发明涉及电缆结构及其应用技术领域，特别是一种光纤复合中压电缆及电缆在线测温系统。
背景技术
目前，城市电力配电网通信网络普遍存在着通信容量不足、网络结构单一、通信质量不高等问题，各变电站因业务扩展需要高质量的通信网络，因此迫切需要完善配电网的通信网络的建设。
推进电力工业供给侧改革，客观上要求改善供应方式，提高供给效率，增强系统运行灵活性和智能化水平。为全面增强电源与用户双向互动，提升电网互济能力，增强调峰能力建设，提升负荷侧响应水平，建设高效智能电力系统成为必然选择。
综合考虑到城市负荷的特点，智能电网“信息化、数字化、自动化、互动化”的要求，特别是电网占比较大的35kV及以下中压等级配电工程为研究对象，以加强电网建设，提升电网信息化服务为出发点，开展光纤复合中压电缆应用及智能化载流温升监测系统，使其能够为用户送电的同时，提供高质量的通信网络，可实施监控线缆温升状态，符合“经济友好型”建设的要求。是研究城区智能配电网关键技术，提升新城区智能配电网的全面建设的重要支撑。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述配电网现状及配电网智能化需求，提供一种光纤复合中压电缆及电缆在线测温系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种光纤复合中压电缆，其包括金属导体绝缘线芯、第一光单元以及将该两者包覆的包覆层，包覆层内设置有填充带，在包覆层中设置有第二光单元。
上述技术方案中，所述金属导体绝缘线芯从内至外依次包括金属导体、导体屏蔽层、交联绝缘层和绝缘屏蔽层。
上述技术方案中，所述金属导体为铜导体，并且为单根结构或为多根绞合结构。
上述技术方案中，所述第一光单元包括中心加强件、光纤、光纤油膏、松套管和光单元护套，设置于若干所述金属导体绝缘线芯的外侧或包围中心。所述第一光单元还设置有芳纶纱。
上述技术方案中，所述包覆层从内至外依次包括包带、金属铠装层和外护套，所述第二光单元设置于金属铠装层中。所述包带与金属铠装层之间还设置有内护套。
上述技术方案中，若干所述第二单元为不锈钢光单元，并均匀分布在所述包覆层中。所述不锈钢光单元的直径与包覆层中的金属铠装层的组成钢丝的直径相同或相近。
一种电缆在线测温系统，其包括激光器、驱动电路、波分复用器、信号探测器、信号采集及控制电路、计算机及应用软件，利用计算机及应用软件对信号采集及控制电路进行驱动，控制驱动电路使激光器工作，激光器通过波分复用器对上述权利要求1-9任一所述的光纤复合电缆进行激光传输，信号探测器对波分复用器的激光信号的变化进行探测并上传到信号采集及控制电路中，解析电缆沿线温度分布及内外层间散热状态。
本发明的有益效果是：
1、电缆的结构具有抗蠕变、具有很好的柔韧性和机械性能。
2、光电一体，电缆直径和弯曲半径小，在狭小空间也能自由安装同时兼容光信号传输和电能传输完善配电网光网络通信覆盖，节约管道资源。
3、电缆部分与电缆部分保持相对独立的结构，便于安装时的引入、引出和连接。
4、将电力传输与光纤通信集成，电源线、电话线、电视线、网线、监控线、数据线等多网合一，节约了成本及管道资源。
5、结合分布式拉曼散射光纤传感分析仪，可实时监测电缆温度状态，预警电缆局部发热而引发的故障，同时可也在安全范围内根据电缆温度变化实施动态增流增容，使电力供应与客户需求相配匹，供电安全高效智能化；除此之外，也可用于因结构设计及环境差异引起的电缆散热分布研究。
附图说明
图1是本发明实施例一电缆的结构示意图及其第一光电元的放大结构示意图；
图2是本发明实施例二电缆的结构示意图；
图3是本发明电缆在线测温系统的结构示意图。
图中，1、金属导体绝缘线芯；2、第一光单元；3、包覆层；4、填充带；5、第二光单元；12、金属导体；13、导体屏蔽层；14、交联绝缘层；15、绝缘屏蔽层；21、中心加强件；22、光纤；23、光纤油膏；24、松套管；25、光单元护套；26、芳纶纱；31、包带；32、钢丝铠装层；33、外护套；34、内护套；35、钢带铠装层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1-2所示，一种光纤复合中压电缆，其包括金属导体绝缘线芯1、第一光单元2以及将该两者包覆的包覆层3，包覆层3内设置有填充带4，在包覆层3中设置有第二光单元5。
其中，所述金属导体绝缘线芯1从内至外依次包括金属导体12、导体屏蔽层13、交联绝缘层14和绝缘屏蔽层15。所述金属导体12为退火铜的铜导体，并且为单根结构或为多根绞合结构。
其中，所述第一光单元2包括中心加强件21、光纤22、光纤油膏23、松套管24（PBT塑料）和光单元护套25，设置于若干所述金属导体绝缘线芯1的外侧或包围中心，见实施例一和实施例二。根据需要如图1所示的实施例，所述第一光单元2还设置有芳纶纱26作为加强层。当然在松套管24内还可根据需要设有填充绳。第二光单元5由光纤、光纤油膏、不锈钢管组成。
其中，所述包覆层3从内至外依次包括包带31、金属铠装层和外护套33，所述第二光单元5设置于金属铠装层中。所述包带31与金属铠装层之间还设置有内护套34。金属铠装层为钢带铠装层35或钢丝铠装层32。
其中，若干所述第二单元为不锈钢光单元，并均匀分布在所述包覆层3中。所述不锈钢光单元的直径与包覆层3中的金属铠装层的组成钢丝（即钢丝铠装层32）的直径相同或相近，不锈钢光单元与钢丝均匀结合在一起，专门用于电缆测温。
如图3所示，一种电缆在线测温系统，其包括激光器、驱动电路、波分复用器、信号探测器、信号采集及控制电路、计算机及应用软件组成拉曼散射光纤传感分析仪，利用计算机及应用软件对信号采集及控制电路进行驱动，控制驱动电路使激光器工作，激光器通过波分复用器对上述的光纤复合电缆进行激光传输，信号探测器对波分复用器的激光信号的变化进行探测并上传到信号采集及控制电路中，解析电缆沿线温度分布及内外层间散热状态。
分布式电缆在线测温系统，利用单模光纤感测线缆温度信息，采用先进的OTDR技术和Raman散射光对温度敏感的特性，探测出沿着光纤不同位置的温度变化，根据数据智能分析，实现真正分布式的测量，可及时预警导体过载隐患，并精确定位导体温度异常的位置。
当激光在光纤中传输时发生拉曼散射，拉曼散射光分为斯托克斯光和反斯托克斯光。当光纤受热，反斯托克斯光强的变化相对斯托克斯光强的变化大很多。利用反斯托克斯光强与斯托克斯光强的特性，经波分复用器和光电检测器采集带有温度信息的背向拉曼散射光信号，经信号处理可以解调出实时的温度信息。在时域中，利用光时域反射技术（OTDR），根据光在光纤中的传输速率和背向拉曼散射光的回波时间，可以对温度点进行定位，实现对光纤温度场的分布式测量。
以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种光纤复合中压电缆，其特征在于：包括金属导体绝缘线芯、第一光单元以及将该两者包覆的包覆层，包覆层内设置有填充带，在包覆层中设置有第二光单元。
2.根据权利要求1所述的一种光纤复合中压电缆，其特征在于：所述金属导体绝缘线芯从内至外依次包括金属导体、导体屏蔽层、交联绝缘层和绝缘屏蔽层。
3.根据权利要求1所述的一种光纤复合中压电缆，其特征在于：所述金属导体为铜导体，并且为单根结构或为多根绞合结构。
4.根据权利要求1所述的一种光纤复合中压电缆，其特征在于：所述第一光单元包括中心加强件、光纤、光纤油膏、松套管和光单元护套，设置于若干所述金属导体绝缘线芯的外侧或包围中心。
5.根据权利要求4所述的一种光纤复合中压电缆，其特征在于：所述第一光单元还设置有芳纶纱。
6.根据权利要求1所述的一种光纤复合中压电缆，其特征在于：所述包覆层从内至外依次包括包带、金属铠装层和外护套，所述第二光单元设置于金属铠装层中。
7.根据权利要求6所述的一种光纤复合中压电缆，其特征在于：所述包带与金属铠装层之间还设置有内护套。
8.根据权利要求1所述的一种光纤复合中压电缆，其特征在于：若干所述第二单元为不锈钢光单元，并均匀分布在所述包覆层中。
9.根据权利要求8所述的一种光纤复合中压电缆，其特征在于：所述不锈钢光单元的直径与包覆层中的金属铠装层的组成钢丝的直径相同或相近。
10.一种电缆在线测温系统，其特征在于：包括激光器、驱动电路、波分复用器、信号探测器、信号采集及控制电路、计算机及应用软件，利用计算机及应用软件对信号采集及控制电路进行驱动，控制驱动电路使激光器工作，激光器通过波分复用器对上述权利要求1-9任一所述的光纤复合电缆进行激光传输，信号探测器对波分复用器的激光信号的变化进行探测并上传到信号采集及控制电路中，解析电缆沿线温度分布及内外层间散热状态。
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