CN110057471A - 一种电缆分布式光纤测温系统校验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电气设备在线监测装置检验技术，尤其涉及一种电缆分布式光纤测温系统校验装置及方法。包括自动校验控制平台、分布式光纤测温系统、标准温度比对装置和恒温水浴箱，其中自动校验控制平台与分布式光纤测温系统相连，自动校验控制平台与标准温度比对装置相连；自动校验控制平台与恒温水浴箱相连；分布式光纤测温系统和标准温度比对装置分别与恒温水浴箱相连，分别通过光纤和热电阻的方式实时采集水浴温度。本发明不仅能够简化操作步骤、提高工作效率，实现分布式光纤测温系统的全自动检验，还为分布式光纤测温系统设计了合理的校验流程，提升了分布式光纤测温系统性能评估的有效性和工作水平。

Description

一种电缆分布式光纤测温系统校验装置及方法

技术领域

本发明属于电气设备在线监测装置检验技术，尤其涉及一种电缆分布式光纤测温系统校验装置及方法。

背景技术

随着城市建设发展，电力电缆以其供电安全可靠以及有利于城市美化等优点得到了越来越广泛的应用。电力电缆长期连续运行时，在电缆接头位置、电缆走向折弯处、电缆排列密集处易引起温度上升，温度持续过高有可能导致电缆故障发生，甚至引发火灾，危及电网安全稳定运行，造成巨大的重大经济损失和恶劣的社会影响。通过对电缆表面温度进行监测，可以全面了解其绝缘老化状况、评价其运行状态、及时发现缺陷隐患，提高运行可靠性和安全性。

采用分布式光纤测温原理对电缆本体及隧道温度进行监测是提高电缆及通道运行管理水平的重要手段之一，尤其在超高压电缆线路上的应用非常广泛。目前，国家电网公司规定二级以上电缆通道均需安装电缆分布式光纤测温系统，但在应用过程中也出现了大量问题，需对分布式光纤测温系统提出进一步的技术要求和试验检验要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电缆分布式光纤测温系统校验装置及方法，目的是为了能够解决电缆分布式光纤测温系统无法有效校验的问题，实现电缆分布式光纤测温系统监测性能的科学评估。

为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种电缆分布式光纤测温系统校验装置，包括自动校验控制平台、分布式光纤测温系统、标准温度比对装置和恒温水浴箱，其中自动校验控制平台与分布式光纤测温系统相连，用于实时读取分布式光纤测温系统的温度曲线和报警信息；自动校验控制平台与标准温度比对装置相连，用于实时读取标准温度比对装置采集的温度数据；自动校验控制平台与恒温水浴箱相连，用于对恒温水浴箱的水浴温度进行恒温控制；分布式光纤测温系统和标准温度比对装置分别与恒温水浴箱相连，分别通过光纤和热电阻的方式实时采集水浴温度。

所述自动校验控制平台通过设定水浴环境的恒温值、温升速率，对分布式光纤测温系统的温度超限报警、温升速率报警功能进行校验。

所述分布式光纤测温系统，包括测温主机和测温光缆，测温光缆连接到测温主机面板上的SC接口，测温主机与自动校验控制平台之间通过网线连接，用于将分布式光纤测温系统的温度曲线和报警信息实时传送至自动校验控制平台。

所述测温主机的每路SC接口内部需固定连接不少于10米的测温光缆作为尾纤。

所述标准温度比对装置，包括多通道高精度测温仪和热电阻温度传感器，热电阻温度传感器的感温部分浸入水浴环境中，信号输出端连接至多通道高精度测温仪的模拟通道输入端；多通道高精度测温仪与自动校验控制平台之间通过RS232方式连接，用于将标准温度比对装置的温度数据实时传送至自动校验控制平台；所述热电阻温度传感器至少包含三只独立传感器。

所述恒温水浴箱，包括恒温控制模块和水浴环境，恒温控制模块与自动校验控制平台之间通过RS232方式连接，用于按照自动校验控制平台的设定程序对水浴环境进行恒温控制；控制加热棒的端部接入恒温控制模块的电流回路，控制加热棒的导体部分位于水浴环境中；当恒温控制模块对控制加热棒通过电流时，控制加热棒上产生的热量用于对水浴环境进行加热。

所述的恒温水浴箱为大功率冷冻恒温水浴箱，供电电源为380V，功率不小于5000W，由恒温控制模块控制加热棒对水浴环境进行加热，恒温控制范围为0-100℃。

所述的一种电缆分布式光纤测温系统校验装置的校验方法，分布式光纤测温系统测温准确性校验流程包括：

（a）在测温光缆的远端位置任取不少于20m长的测温光缆，经盘绕后放置于恒温水浴箱的水浴环境中，盘绕半径应视水浴箱尺寸而定，其余测温光缆均放置于水浴环境之外；

（b）通过自动校验控制平台设定恒温水浴箱目标温度，并启动恒温控制和水浴环境温度监测；

（c）当水浴环境温度监测结果满足下列条件时判断水浴环境温度恒定，自动校验控制平台开始测温准确性校验；

（d）通过自动校验控制平台读取水浴环境内测温光缆上各测量点的温度，并计算与水浴环境温度标准值的差值，分布式光纤测温系统温度测量值与对应水浴环境温度标准值的差值平均值应≤±1℃；

（e）改变恒温水浴箱目标温度，重复步骤（b）至（d）。

所述当水浴环境温度监测结果满足下列条件时判断水浴环境温度恒定，自动校验控制平台开始测温准确性校验，包括：

i）连续5min内，单通道温度变化不超过±0.1℃；

ii）连续5min内，各通道间温度差值不超过0.1℃；

iii）以各通道温度平均值作为水浴环境温度标准值。

所述分布式光纤测温系统的热温点定位准确度校验流程为：

第一步．在测温光缆的远端位置任取不少于20m长的测温光缆，对距近端起点5m的位置放置于恒温水浴箱的水浴环境中，其余测温光缆均放置于水浴环境之外；

第二步．通过自动校验控制平台设定恒温水浴箱目标温度，并启动恒温控制和水浴环境温度监测；

第三步．水浴环境温度恒定后，自动校验控制平台自动识别并记录该点在分布式光纤测温系统中的位置，记录为L1；

第四步．测温光缆以该点为基础，向远端延伸10m后再次选择位置放置于恒温水浴箱的水浴环境中，其余测温光缆均放置于水浴环境之外；

第五步．通过自动校验控制平台设定恒温水浴箱目标温度，并启动恒温控制和水浴环境温度监测；

第六步．水浴环境温度恒定后，自动校验控制平台自动识别并记录该点在分布式光纤测温系统中的位置，记录为L2；定位误差值=L2-（L1+10m），其测量结果应≤±1m。

本发明与现有技术相比，本发明的优点及先进性如下：

本发明提出了一种电缆分布式光纤测温系统校验装置及方法，其不仅能够简化操作步骤、提高工作效率，实现分布式光纤测温系统的全自动检验，还为分布式光纤测温系统设计了合理的校验流程，提升了分布式光纤测温系统性能评估的有效性和工作水平。

附图说明

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

图1是本发明中电缆分布式光纤测温系统校验装置的整体结构图；

图2是本发明中恒温水浴环境的配置示意图；

图3是本发明中测温准确性校验的流程图。

图中：自动校验控制平台1，分布式光纤测温系统2，标准温度比对装置3，恒温水浴箱4，测温主机21，测温光缆22，多通道高精度测温仪31，热电阻温度传感器32，恒温控制模块41和水浴环境42。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种电缆分布式光纤测温系统校验装置及方法，该装置包括自动校验控制平台1、分布式光纤测温系统2、标准温度比对装置3和恒温水浴箱4，其中自动校验控制平台1与分布式光纤测温系统2相连，用于实时读取分布式光纤测温系统2的温度曲线和报警信息；自动校验控制平台1与标准温度比对装置3相连，用于实时读取标准温度比对装置3采集的温度数据；自动校验控制平台1与恒温水浴箱4相连，用于对恒温水浴箱4的水浴温度进行恒温控制；分布式光纤测温系统2和标准温度比对装置3分别与恒温水浴箱4相连，分别通过光纤和热电阻的方式实时采集水浴温度。

如图2所示，图2是本发明中恒温水浴环境的配置示意图。所述的分布式光纤测温系统2，包括测温主机21和测温光缆22，测温光缆22连接到测温主机21面板上的SC接口，测温主机21与自动校验控制平台1之间通过网线连接，用于将分布式光纤测温系统2的温度曲线和报警信息实时传送至自动校验控制平台1。

所述的测温主机21的每路SC接口内部需固定连接不少于10米的测温光缆作为尾纤。

所述的标准温度比对装置3，包括多通道高精度测温仪31和热电阻温度传感器32，多通道高精度测温仪31采用Fluke 1586A型高精度多路测温仪，热电阻温度传感器32采用1/3B级PT100热电阻传感器，其感温部分浸入水浴环境42中，信号输出端连接至多通道高精度测温仪31的模拟通道输入端；多通道高精度测温仪31与自动校验控制平台1之间通过RS232方式连接，用于将标准温度比对装置3的温度数据实时传送至自动校验控制平台1。所述多通道高精度测温仪31不少于三通道；所述热电阻温度传感器32至少包含三只独立传感器。

所述的恒温水浴箱4，包括恒温控制模块41、水浴环境42和控制加热棒43，恒温控制模块41与自动校验控制平台1之间通过RS232方式连接，用于按照自动校验控制平台1的设定程序对水浴环境42进行恒温控制。控制加热棒43的端部接入恒温控制模块41的电流回路，控制加热棒43的导体部分位于水浴环境42中；当恒温控制模块41对控制加热棒43通过电流时，控制加热棒43上产生的热量用于对水浴环境42进行加热。

所述的恒温水浴箱4为大功率冷冻恒温水浴箱，供电电源为380V，功率不小于5000W，由恒温控制模块41控制加热棒43对水浴环境42进行加热，恒温控制范围为0-100℃。

所述的分布式光纤测温系统2测温准确性校验流程如图3所示：

（a）在测温光缆22的远端位置任取不少于20m长的测温光缆22，经盘绕后放置于恒温水浴箱4的水浴环境42中，盘绕半径应视水浴箱尺寸而定，以200mm为宜，其余测温光缆22均放置于水浴环境42之外。

（b）通过自动校验控制平台1设定恒温水浴箱4目标温度，并启动恒温控制和水浴环境42温度监测。

（c）当水浴环境42温度监测结果满足下列条件时判断水浴环境42温度恒定，自动校验控制平台1开始测温准确性校验。

i）连续5min内，单通道温度变化不超过±0.1℃；

ii）连续5min内，各通道间温度差值不超过0.1℃；

iii）以各通道温度平均值作为水浴环境42温度标准值。

（d）通过自动校验控制平台1读取水浴环境42内测温光缆22上各测量点的温度，每米1个，并计算与水浴环境42温度标准值的差值。分布式光纤测温系统2温度测量值与对应水浴环境42温度标准值的差值平均值应≤±1℃。

（e）改变恒温水浴箱4目标温度，重复步骤（b）至（d）。

所述的分布式光纤测温系统2热温点定位准确度校验流程为：

第一步．在测温光缆22的远端位置任取不少于20m长的测温光缆22，对距近端起点5m的位置放置于恒温水浴箱4的水浴环境42中，其余测温光缆22均放置于水浴环境42之外。

第二步．通过自动校验控制平台1设定恒温水浴箱4目标温度，并启动恒温控制和水浴环境42温度监测。

第三步．水浴环境42温度恒定后，自动校验控制平台1自动识别并记录该点在分布式光纤测温系统2中的位置，记录为L1。

第四步．测温光缆22以该点为基础，向远端延伸10m后再次选择位置放置于恒温水浴箱4的水浴环境42中，其余测温光缆22均放置于水浴环境42之外。

第五步．通过自动校验控制平台1设定恒温水浴箱4目标温度，并启动恒温控制和水浴环境42温度监测。

第六步．水浴环境42温度恒定后，自动校验控制平台1自动识别并记录该点在分布式光纤测温系统2中的位置，记录为L2。定位误差值=L2-（L1+10m），其测量结果应≤±1m。

进一步地，自动校验控制平台1可以通过设定水浴环境42的恒温值、温升速率等对分布式光纤测温系统2的温度超限报警、温升速率报警等功能进行校验。

Claims (10)

1.一种电缆分布式光纤测温系统校验装置，其特征在于：包括自动校验控制平台（1）、分布式光纤测温系统（2）、标准温度比对装置（3）和恒温水浴箱（4），其中自动校验控制平台（1）与分布式光纤测温系统（2）相连，用于实时读取分布式光纤测温系统（2）的温度曲线和报警信息；自动校验控制平台（1）与标准温度比对装置（3）相连，用于实时读取标准温度比对装置（3）采集的温度数据；自动校验控制平台（1）与恒温水浴箱（4）相连，用于对恒温水浴箱（4）的水浴温度进行恒温控制；分布式光纤测温系统（2）和标准温度比对装置（3）分别与恒温水浴箱（4）相连，分别通过光纤和热电阻的方式实时采集水浴温度。

2.根据权利要求1所述的一种电缆分布式光纤测温系统校验装置，其特征在于：所述自动校验控制平台（1）通过设定水浴环境（42）的恒温值、温升速率，对分布式光纤测温系统（2）的温度超限报警、温升速率报警功能进行校验。

3.根据权利要求1所述的一种电缆分布式光纤测温系统校验装置，其特征在于：所述分布式光纤测温系统（2），包括测温主机（21）和测温光缆（22），测温光缆（22）连接到测温主机（21）面板上的SC接口，测温主机（21）与自动校验控制平台（1）之间通过网线连接，用于将分布式光纤测温系统（2）的温度曲线和报警信息实时传送至自动校验控制平台（1）。

4.根据权利要求3所述的一种电缆分布式光纤测温系统校验装置，其特征在于：所述测温主机（21）的每路SC接口内部需固定连接不少于10米的测温光缆作为尾纤。

5.根据权利要求1所述的一种电缆分布式光纤测温系统校验装置，其特征在于：所述标准温度比对装置（3），包括多通道高精度测温仪（31）和热电阻温度传感器（32），热电阻温度传感器（32）的感温部分浸入水浴环境（42）中，信号输出端连接至多通道高精度测温仪（31）的模拟通道输入端；多通道高精度测温仪（31）与自动校验控制平台（1）之间通过RS232方式连接，用于将标准温度比对装置（3）的温度数据实时传送至自动校验控制平台（1）；所述热电阻温度传感器（32）至少包含三只独立传感器。

6.根据权利要求1所述的一种电缆分布式光纤测温系统校验装置，其特征在于：所述恒温水浴箱（4），包括恒温控制模块（41）和水浴环境（42），恒温控制模块（41）与自动校验控制平台（1）之间通过RS232方式连接，用于按照自动校验控制平台（1）的设定程序对水浴环境（42）进行恒温控制；控制加热棒（43）的端部接入恒温控制模块（41）的电流回路，控制加热棒（43）的导体部分位于水浴环境（42）中；当恒温控制模块（41）对控制加热棒（43）通过电流时，控制加热棒（43）上产生的热量用于对水浴环境（42）进行加热。

7.根据权利要求1所述的一种电缆分布式光纤测温系统校验装置，其特征在于：所述的恒温水浴箱（4）为大功率冷冻恒温水浴箱，供电电源为380V，功率不小于5000W，由恒温控制模块（41）控制加热棒（43）对水浴环境（42）进行加热，恒温控制范围为0-100℃。

8.利用如权利要求1所述的一种电缆分布式光纤测温系统校验装置的校验方法，其特征在于：分布式光纤测温系统测温准确性校验流程包括：

（a）在测温光缆的远端位置任取不少于20m长的测温光缆，经盘绕后放置于恒温水浴箱的水浴环境中，盘绕半径应视水浴箱尺寸而定，其余测温光缆均放置于水浴环境之外；

（b）通过自动校验控制平台设定恒温水浴箱目标温度，并启动恒温控制和水浴环境温度监测；

（c）当水浴环境温度监测结果满足下列条件时判断水浴环境温度恒定，自动校验控制平台开始测温准确性校验；

（d）通过自动校验控制平台读取水浴环境内测温光缆上各测量点的温度，并计算与水浴环境温度标准值的差值，分布式光纤测温系统温度测量值与对应水浴环境温度标准值的差值平均值应≤±1℃；

（e）改变恒温水浴箱目标温度，重复步骤（b）至（d）。

9.根据权利要求8所述的校验方法，其特征在于：所述当水浴环境温度监测结果满足下列条件时判断水浴环境温度恒定，自动校验控制平台开始测温准确性校验，包括：

i）连续5min内，单通道温度变化不超过±0.1℃；

ii）连续5min内，各通道间温度差值不超过0.1℃；

iii）以各通道温度平均值作为水浴环境温度标准值。

10.利用如权利要求1所述的一种电缆分布式光纤测温系统校验装置的校验方法，其特征在于：所述分布式光纤测温系统的热温点定位准确度校验流程为：

第一步．在测温光缆的远端位置任取不少于20m长的测温光缆，对距近端起点5m的位置放置于恒温水浴箱的水浴环境中，其余测温光缆均放置于水浴环境之外；

第二步．通过自动校验控制平台设定恒温水浴箱目标温度，并启动恒温控制和水浴环境温度监测；

第三步．水浴环境温度恒定后，自动校验控制平台自动识别并记录该点在分布式光纤测温系统中的位置，记录为L1；

第四步．测温光缆以该点为基础，向远端延伸10m后再次选择位置放置于恒温水浴箱的水浴环境中，其余测温光缆均放置于水浴环境之外；

第五步．通过自动校验控制平台设定恒温水浴箱目标温度，并启动恒温控制和水浴环境温度监测；

第六步．水浴环境温度恒定后，自动校验控制平台自动识别并记录该点在分布式光纤测温系统中的位置，记录为L2；定位误差值=L2-（L1+10m），其测量结果应≤±1m。