CN110261004A - 一种高压电力电缆线芯温度计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压电力电缆线芯温度计算方法，将测温光纤缠绕在待测电力电缆线芯的电缆上；在测温光纤每隔一段距离的测温点安装光纤测温单元；收集各个测温点中某一段时间内的温度数据，将各个测温点的温度数据反馈至分布式光纤测温主机；收集各个测温点的电缆建设尺寸参数值建立电缆沟模型；分布式光纤测温主机根据流过电缆的负荷、电缆沟介质参数以及二维电缆温度场的温度控制方程得到电缆线芯温度。本发明有益效果：本发明将测温光纤紧密固定于待测电缆回路表面及隧道顶部，分布式光纤测温主机实时监测运行电缆的表面温度及隧道内环境温度，一旦电缆表面温度达到报警阈值，即输出报警信息，同时也可通过网络的形式把数据发送给监控中心。

Description

一种高压电力电缆线芯温度计算方法
技术领域
本发明涉及电力线监测技术领域,尤其是一种高压电力电缆线芯温度计算方法。
背景技术
随着城市化以及城市电网的发展，电力电缆得到广泛应用。通过对全国主要城市电力电缆运行故障率进行调研发现，在电缆初期运行的1～5年内以及投入运行后的5～25年中，电力电缆附件(包括分支接头、终端接头和中间接头)的故障率一直是最高的。
电力电缆大量分布于城市的各个区域，这些电缆长期运行在高电压、大电流环境下，而电力电缆通过电缆沟方式被安装在地表下，有可能出现绝缘老化和中间接头温度升高等问题，而这些问题在运行过程中不容易被察觉，随着长时间的运行，如不及时采取措施就可能造成事故。
所以急需建立对电力电缆多状态进行实时监测的系统，通过温度实时监测数据提示监控人员发现问题并实施改善，来有效避免事故产生，减少损失。
因此，对于上述问题有必要提出一种高压电力电缆线芯温度计算方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一一种高压电力电缆线芯温度计算方法，以解决上述所述的问题。
一种高压电力电缆线芯温度计算方法，其方法步骤为：
S1、将测温光纤缠绕在待测电力电缆线芯的电缆上；
S2、在测温光纤每隔一段距离的测温点安装光纤测温单元，寻找并定位同一时间测温温度超过限定值的各个光纤测温单元的测温点作为计算电缆线芯温度的对象；
S3、收集各个测温点中某一段时间内的温度数据，将各个测温点的温度数据反馈至分布式光纤测温主机；
S4、收集各个测温点的电缆建设尺寸参数值建立电缆沟模型；
S5、利用有限元方法及最优化方法联合求解得到与温度相关的电缆沟介质参数；
S6、从电网运营商获得流过电缆的负荷；
S7、分布式光纤测温主机根据流过电缆的负荷、电缆沟介质参数以及二维电缆温度场的温度控制方程得到电缆线芯温度。
优选地，其中测温光纤的温度信号采样方法：
S8、采用权值对光纤信号进行加权计算，得到输出信号；
S9、对比输出信号与期望输出信号，以得到估计误差；
S10、判断估计误差是否满足预设要求；
S11、若否，则根据光纤信号以及估计误差，对权值进行修正；
S12、若是，则将输出信号作为滤波后的光纤采用信号。
优选地，所述测温光纤包括光纤芯、螺纹管、凯夫拉、编织网和防护套，所述螺纹管包裹在所述光纤芯的外部，所述凯夫拉包裹在所述螺纹管的外部，所述编织网包裹在所述凯夫拉的外部，所述防护套包裹在所述编织网的外部。
优选地，所述螺纹管和编织网均采用不锈钢材料。
优选地，所述防护套采用阻燃LSZH护套。
与现有技术相比，本发明有益效果：本发明将测温光纤紧密固定于待测电缆回路表面及隧道顶部，分布式光纤测温主机实时监测运行电缆的表面温度及隧道内环境温度，一旦电缆表面温度达到报警阈值，即输出报警信息，同时也可通过网络的形式把数据发送给监控中心。
附图说明
图1是本发明提供的高压电力电缆线芯温度计算方法原理图；
图2是本发明的温度信号采样方法原理图；
图3是本发明的测温原理结构图；
图4是本发明的测温光纤截面结构图。
图中附图标记：1、电缆；2、分布式光纤测温主机；3、测温光纤；31、光纤芯；32、螺纹管；33、凯夫拉；34、编织网；35、防护套；4、光纤测温单元。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1并结合图2至图4所示，一种高压电力电缆线芯温度计算方法，其方法步骤为：
S1、将测温光纤2缠绕在待测电力电缆线芯的电缆1上；
S2、在测温光纤2每隔一段距离的测温点安装光纤测温单元3，寻找并定位同一时间测温温度超过限定值的各个光纤测温单元4的测温点作为计算电缆线芯温度的对象；
S3、收集各个测温点中某一段时间内的温度数据，将各个测温点的温度数据反馈至分布式光纤测温主机；
S4、收集各个测温点的电缆建设尺寸参数值建立电缆沟模型；
S5、利用有限元方法及最优化方法联合求解得到与温度相关的电缆沟介质参数；
S6、从电网运营商获得流过电缆1的负荷；
S7、分布式光纤测温主机2根据流过电缆1的负荷、电缆沟介质参数以及二维电缆温度场的温度控制方程得到电缆线芯温度。
其中测温光纤的温度信号采样方法：
S8、采用权值对光纤信号进行加权计算，得到输出信号；
S9、对比输出信号与期望输出信号，以得到估计误差；
S10、判断估计误差是否满足预设要求；
S11、若否，则根据光纤信号以及估计误差，对权值进行修正；
S12、若是，则将输出信号作为滤波后的光纤采用信号。
进一步的，所述测温光纤3包括光纤芯31、螺纹管32、凯夫拉33、编织网34和防护套35，所述螺纹管32包裹在所述光纤芯31的外部，所述凯夫拉33包裹在所述螺纹管32的外部，所述编织网34包裹在所述凯夫拉33的外部，所述防护套35包裹在所述编织网34的外部。
进一步的，所述螺纹管32和编织网34均采用不锈钢材料。
采用上述进一步的技术方案有益效果：不锈钢材料一方面具有耐腐蚀效果，另一方面可提高电缆的强度。
进一步的，所述防护套35采用阻燃LSZH护套。
采用上述进一步的技术方案有益效果：阻燃LSZH外护套，良好的电气绝缘性能。
本发明将测温光纤紧密固定于待测电缆回路表面及隧道顶部，分布式光纤测温主机实时监测运行电缆的表面温度及隧道内环境温度，一旦电缆表面温度达到报警阈值，即输出报警信息，同时也可通过网络的形式把数据发送给监控中心。
本发明特点：具备电力电缆线路在线实时温度监测功能；每个区域可独立设置高温报警、低温报警、温升报警、温度偏差报警四种报警指标；具备监测DTS测温主机、测温光纤的工作状态功能，3分钟内发出DTS测温主机异常，断纤或高损耗报警信号；具备光纤自检、继电器自检、状态灯自检等功能；分布式测温主机设备包括子系统运行状态、测温设备运行状态，光通道运行状态自检功能；具有多区域配置功能，在光纤长度方向上为每条线路上的电缆进行数量不限的分区；每个分区均独立设置绝对温度、温升尖峰两个报警指标；电缆隧道光纤测温系统具有与火灾报警系统通讯的接口，能上传高温报警和温升报警信号；系统的温度精度±1℃，定位精度±1米；在精度允许范围内，可对标准测量距离进行扩充；系统为分布式测温系统，可即时显示被监测物体每隔1米各点的温度变化，探测距离不小于12公里。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种高压电力电缆线芯温度计算方法，其特征在于：其方法步骤为：
S1、将测温光纤缠绕在待测电力电缆线芯的电缆上；
S2、在测温光纤每隔一段距离的测温点安装光纤测温单元，寻找并定位同一时间测温温度超过限定值的各个光纤测温单元的测温点作为计算电缆线芯温度的对象；
S3、收集各个测温点中某一段时间内的温度数据，将各个测温点的温度数据反馈至分布式光纤测温主机；
S4、收集各个测温点的电缆建设尺寸参数值建立电缆沟模型；
S5、利用有限元方法及最优化方法联合求解得到与温度相关的电缆沟介质参数；
S6、从电网运营商获得流过电缆的负荷；
S7、分布式光纤测温主机根据流过电缆的负荷、电缆沟介质参数以及二维电缆温度场的温度控制方程得到电缆线芯温度。
2.如权利要求1所述的一种高压电力电缆线芯温度计算方法，其特征在于：其中测温光纤的温度信号采样方法：
S8、采用权值对光纤信号进行加权计算，得到输出信号；
S9、对比输出信号与期望输出信号，以得到估计误差；
S10、判断估计误差是否满足预设要求；
S11、若否，则根据光纤信号以及估计误差，对权值进行修正；
S12、若是，则将输出信号作为滤波后的光纤采用信号。
3.如权利要求2所述的一种高压电力电缆线芯温度计算方法，其特征在于：所述测温光纤包括光纤芯、螺纹管、凯夫拉、编织网和防护套，所述螺纹管包裹在所述光纤芯的外部，所述凯夫拉包裹在所述螺纹管的外部，所述编织网包裹在所述凯夫拉的外部，所述防护套包裹在所述编织网的外部。
4.如权利要求3所述的一种高压电力电缆线芯温度计算方法，其特征在于：所述螺纹管和编织网均采用不锈钢材料。
5.如权利要求4所述的一种高压电力电缆线芯温度计算方法，其特征在于：所述防护套采用阻燃LSZH护套。
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