CN111474509A - 电缆预警监控试验平台 - Google Patents

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单勇
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Abstract

本发明公开了一种电缆预警监控试验平台，包括加热装置，用于加热电缆以模拟电缆在故障点的发热；其中，电缆具有测温光纤；光纤测温主机，用于使用脉冲光照射电缆，脉冲光在测温光纤上传播过程中产生的后向拉曼散射光被光纤测温主机接收；平台主机，用于根据后向拉曼散射光定位出电缆故障点的位置，以及计算出电缆故障点的温度。本发明的电缆预警监控试验平台，使用加热装置加热电缆来模拟电缆在故障点的发热，光纤测温主机使用脉冲光照射电缆，脉冲光在测温光纤上传播过程中产生后向拉曼散射光，后向拉曼散射光被接收并传输至平台主机，平台主机根据后向拉曼散射光计算出电缆故障点的位置和温度，以此来验证电缆在线监控平台的系统可靠性。

Description

电缆预警监控试验平台
技术领域
本发明涉及电缆试验平台技术领域，具体涉及一种电缆预警监控试验平台。
背景技术
随着城市建设的不断发展，相应的城市供电设施也随之迅猛发展，电缆作为输送电力的载体在城市下方逐渐形成了一个规模庞大的供电网络，因为分布众多，电缆长期过载运行、安装不良、环境因素、绝缘老化等原因引起的火灾会造成重大直接财产损失，并且修复周期长，而且电缆的敷设使用环境比较复杂，不能排除电缆火灾对其它管线、建筑、设施和人员安全的威胁。基于此，如何提高电缆运行效率和保障电缆运行安全，是当前电力部门亟需解决的问题。
目前，电力系统通信调度部门主要采用传统的手工方式被动维护线路，由工作人员采用手持光时域反射仪对电缆线路进行测试，这种维护方式存在诸多不足，比如，不能主动、实时地监测在线使用电缆的传输质量，只有通信中断时才可能发现故障，并通过手工测试方式进行测试与故障判别，但此时由于通信中断已经对电力系统的运行造成了影响。
面对电力部门提出的更高要求，电缆供应商或者设备运营商着手开发电缆在线监控平台，用于在线监测电缆的运行状态，包括故障点的定位和故障预判。与此同时，借助试验平台验证电缆在线监控平台的系统可靠性。目前，尚没有一套完整的试验平台能够验证电缆在线监控平台的系统可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电缆预警监控试验平台，可以验证电缆在线监控平台的系统可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电缆预警监控试验平台，包括，
加热装置，用于加热电缆以模拟所述电缆在故障点的发热；其中，所述电缆具有测温光纤；
光纤测温主机，用于使用脉冲光照射所述电缆，所述脉冲光在所述测温光纤上传播过程中产生的后向拉曼散射光被所述光纤测温主机接收；
平台主机，用于根据所述后向拉曼散射光定位出所述电缆故障点的位置，以及计算出电缆故障点的温度。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述光纤测温主机包括，
光脉冲发生器，其用于产生本振光和所述脉冲光；
光纤探测器，其用于接收所述后向拉曼散射光。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述试验平台还包括交换机，用于将所述光脉冲发生器产生的本振光和所述光纤探测器接收的所述后向拉曼散射光发送至所述平台主机。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述平台主机包括数据处理器，所述数据处理器用于根据所述反向拉曼散射光中的反斯托克斯光和斯托克斯光的强度比值变化计算出所述电缆故障点的温度；以及根据所述脉冲光在所述测温光纤中的传输速率、接收所述本振光和后向拉曼散射光的时间差定位出所述电缆故障点的位置。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述平台主机包括预警单元，所述预警单元用于当所述电缆的温度超过阈值时启动报警。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述加热装置包括加热模，所述加热模上设有腔，所述的腔沿所述加热模的长度方向设置，所述的腔用于放置所述电缆；所述加热模内设有电加热器件，通过所述电加热器件加热所述加热模以隔层加热所述电缆。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述腔的内壁覆有隔热层。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述加热模为哈夫模结构。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述加热模上设有温度传感器，所述温度传感器用于采集所述的腔内温度，所述温度传感器连接KTC温控仪，所述KTC温控仪用于通过控制所述电加热器件的功率以控制所述的腔内温度。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述加热模连接升降机构，所述升降机构支撑所述加热模升降；所述升降机构包括支撑板、背板和气缸，所述背板上设有直线滑轨，所述支撑板支撑在所述直线滑轨上、且沿所述直线滑轨滑动，所述气缸连接所述支撑板，所述加热模安装在所述支撑板上。
本发明的有益效果：
本发明的电缆预警监控试验平台，使用加热装置加热电缆来模拟电缆在故障点的发热，光纤测温主机使用特定频率的脉冲光照射电缆，脉冲光在电缆内部的测温光纤上传播过程中产生后向拉曼散射光，后向拉曼散射光被接收并传输至平台主机，平台主机根据后向拉曼散射光定位出电缆故障点的位置，以及计算出故障点处电缆的温度，以此来验证电缆在线监控平台的系统可靠性。
附图说明
图1为本发明优选实施例中电缆预警监控试验平台的结构框图；
图2为本发明优选实施例中加热装置的结构示意图。
图中标号说明：
1-电缆；
2-加热装置，21-加热模，22-腔，23-温度传感器，24-KTC温控仪，25-支撑板，26-背板，27-气缸；
4-光纤测温主机，41-光脉冲发生器，42-光纤探测器；
6-平台主机，61-数据处理器，62-预警单元；
8-交换机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例
本实施例公开一种电缆预警监控试验平台，参照图1所示，该试验平台用于验证电缆在线监控平台的可靠性，其包括加热装置2、光纤测温主机4和平台主机6，上述加热装置2用于加热电缆1以模拟上述电缆1在故障点的发热；其中，上述电缆1具有测温光纤；上述光纤测温主机4用于使用脉冲光照射上述电缆1，上述脉冲光进入电缆内在上述测温光纤上传播过程中产生的后向拉曼散射光被上述光纤测温主机4接收；上述平台主机6用于根据上述后向拉曼散射光定位出上述电缆1故障点的位置，以及计算出电缆1故障点的温度。
试验过程中，将电缆在线监控平台的系统分别对应导入光纤测温主机4和平台主机6，随后启动加热装置2定点加热电缆1，即电缆发热的故障点预先确定，故障点发热的温度被电缆内部的测温光纤感测，故障点的温度和故障点均被确定的情况下，启动试验平台，通过验证平台主机6处理后的故障点位置、故障点温度是否与预先确定的一致来验证平台系统的可靠性，当经过平台主机6处理数据后获得的故障点位置与实际位置一致、故障点温度与实际温度一致时，电缆在线监控平台的系统可靠性得到验证。
本发明的试验平台基于拉曼散射原理设计，通过抓取脉冲光在测温光纤上传播过程中的后向拉曼散射光进行处理，这样设计是考虑拉曼散射对温度的敏感度较高，使得能够有效保证计算获得的故障点的位置和温度的精度、准确度。
具体的，上述光纤测温主机4包括光脉冲发生器41和光纤探测器42，上述光脉冲发生器41用于产生本振光和上述脉冲光，上述光纤探测器42用于接收上述后向拉曼散射光。上述试验平台还包括交换机8，用于将上述光脉冲发生器41产生的本振光和上述光纤探测器42接收的上述后向拉曼散射光发送至上述平台主机6。
参照图1所示，上述平台主机6包括数据处理器61和预警单元62，上述数据处理器61根据上述反向拉曼散射光中的反斯托克斯光(Anti-Stokes)和斯托克斯光(Stokes)的强度比值变化计算出上述电缆故障点的温度；以及根据上述脉冲光在上述测温光纤中的传输速率、接收上述本振光和后向拉曼散射光的时间差定位出上述电缆故障点的位置。上述预警单元62用于当上述电缆的温度超过阈值时启动报警。
作为本发明的进一步改进，参照图2所示，上述加热装置2包括加热模21，上述加热模21上设有腔22，上述的腔22用于放置上述电缆1；上述加热模21内设有电加热器件，通过上述电加热器件加热上述加热模21以隔层加热上述电缆1。上述加热模21采用304不锈钢材料，轻便、成本低。上述的腔22沿上述加热模21的长度方向设置，这样设置便于加工该腔22。加热模21受热隔层加热电缆1以模拟电缆在故障点的发热；其中，电缆1放置在加热模21的腔22内，加热模21内设置电加热器件，通电加热操作简单、使用方便、易于控制；另一方面，隔层加热电缆能够保护电缆在加热过程中免受损伤。
具体的，上述电加热器件包括电加热丝，制作获得加热模21过程中，将电加热丝嵌入加热模21内部，并通过接头外接电源，电加热丝得电后加热模21受热温度升高，热量通过加热模21传递至电缆1以加热电缆模拟电缆在故障点的发热。通常电加热丝环绕腔22的一周铺设，且在腔22的延伸方向同时铺设，确保腔22内温度一致性。在其它技术方案中，上述电加热器件还包括电加热块或者电加热板，或者电加热丝、电加热块和电加热板的任意组合，只要能实现通过接电后提升腔22内温度的目的即可。
上述的腔22通常设置为贯通结构，实现对电缆的定点局部加热。根据实际使用需要，该腔22还可以设置为盲腔结构，可以同时对电缆的端部和近端部做定点局部加热。
为了确保电缆在腔22内受热均匀，上述腔22的内壁覆有隔热层。本实施例技术方案中，上述隔热层优选使用铝箔隔热层，具有阻燃、隔热、防水、防水的作用，保证电缆在加热模21内受热均匀，防止电缆护套外层烫伤而影响整体试验的结果。
为了配合测试电缆1的外形，以及方便取放电缆1，上述加热模21为哈夫模结构。哈夫模结构由两半模具拼合而成，对应圆形结构的电缆，哈夫模结构具有两个半圆，两个半圆实际上还差一点点才是完整的半圆，完全拼合的时候，对电缆侧面产生挤压力，可以夹紧电缆。
为了监控加热模21内腔22的温度，上述加热模21上设有温度传感器23，上述温度传感器23用于采集上述的腔22内温度，上述温度传感器23连接KTC温控仪24，上述KTC温控仪24用于通过控制上述电加热器件的功率以控制上述的腔22内温度。上述温度传感器23优选采用热电偶，哈夫模结构的两半上分别设有热电偶，由热电偶分别采集哈夫模结构两半的腔内的温度，将采集的腔内温度值输出到KTC温控仪24，KTC温控仪24可以根据需要设置电加热器件加热的上限温度值和加热速度，并根据热电偶采集的实时温度值调节加热功率以控制腔22内的温度，实现腔内温度的可调可控和温度控制精度。
试验平台的实际环境中，电缆的位置不确定，为了使用方便，上述加热模21连接升降机构，上述升降机构支撑上述加热模21升降。由升降机构支撑加热模21升降可以根据现场环境调节加热模21的位置，以匹配现场电缆的位置。具体的，上述升降机构包括支撑板25、背板26和升降气缸27，上述背板26上设有直线滑轨，上述支撑板25支撑在上述直线滑轨上、且沿上述直线滑轨滑动，上述升降气缸27连接上述支撑板25，上述加热模21安装在上述支撑板25上。由升降气缸27驱动加热模21沿直线滑轨滑动实现升降。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种电缆预警监控试验平台，其特征在于：包括，
加热装置，用于加热电缆以模拟所述电缆在故障点的发热；其中，所述电缆具有测温光纤；
光纤测温主机，用于使用脉冲光照射所述电缆，所述脉冲光在所述测温光纤上传播过程中产生的后向拉曼散射光被所述光纤测温主机接收；
平台主机，用于根据所述后向拉曼散射光定位出所述电缆故障点的位置，以及计算出电缆故障点的温度。
2.如权利要求1所述的电缆预警监控试验平台，其特征在于：所述光纤测温主机包括，
光脉冲发生器，其用于产生本振光和所述脉冲光；
光纤探测器，其用于接收所述后向拉曼散射光。
3.如权利要求2所述的电缆预警监控试验平台，其特征在于：所述试验平台还包括交换机，用于将所述光脉冲发生器产生的本振光和所述光纤探测器接收的所述后向拉曼散射光发送至所述平台主机。
4.如权利要求2所述的电缆预警监控试验平台，其特征在于：所述平台主机包括数据处理器，所述数据处理器用于根据所述反向拉曼散射光中的反斯托克斯光和斯托克斯光的强度比值变化计算出所述电缆故障点的温度；以及根据所述脉冲光在所述测温光纤中的传输速率、接收所述本振光和后向拉曼散射光的时间差定位出所述电缆故障点的位置。
5.如权利要求1所述的电缆预警监控试验平台，其特征在于：所述平台主机包括预警单元，所述预警单元用于当所述电缆的温度超过阈值时启动报警。
6.如权利要求1～5任一项所述的电缆预警监控试验平台，其特征在于：所述加热装置包括加热模，所述加热模上设有腔，所述的腔沿所述加热模的长度方向设置，所述的腔用于放置所述电缆；所述加热模内设有电加热器件，通过所述电加热器件加热所述加热模以隔层加热所述电缆。
7.如权利要求6所述的电缆预警监控试验平台，其特征在于：所述腔的内壁覆有隔热层。
8.如权利要求6所述的电缆预警监控试验平台，其特征在于：所述加热模为哈夫模结构。
9.如权利要求6所述的电缆预警监控试验平台，其特征在于：所述加热模上设有温度传感器，所述温度传感器用于采集所述的腔内温度，所述温度传感器连接KTC温控仪，所述KTC温控仪用于通过控制所述电加热器件的功率以控制所述的腔内温度。
10.如权利要求6所述的电缆预警监控试验平台，其特征在于：所述加热模连接升降机构，所述升降机构支撑所述加热模升降；所述升降机构包括支撑板、背板和气缸，所述背板上设有直线滑轨，所述支撑板支撑在所述直线滑轨上、且沿所述直线滑轨滑动，所述气缸连接所述支撑板，所述加热模安装在所述支撑板上。
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