CN213397440U - 一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电气设备在线监测装置检验技术，尤其涉及一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置。本实用新型装置包括分布式光纤测温主机、测温光纤、常温水浴、高温水浴、高精度温度监测仪、笔记本电脑、电缆测温光纤段及预留光纤段，其中预留光纤段分别置于常温水浴和高温水浴中；通过高精度温度监测仪对水浴温度进行监测；笔记本电脑用于读取高精度温度监测仪所示的各通道温度数据和读取分布式光纤测温主机采集的常温校验光纤段温度和高温校验光纤段温度。本实用新型能够简化操作步骤、提高工作效率，实现分布式光纤测温系统的现场校验，为分布式光纤测温系统设计了合理的校验流程，提升分布式光纤测温系统性能评估的有效性和工作水平。
Description
技术领域
本实用新型属于电气设备在线监测装置性能评估技术领域，尤其涉及一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置。
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的准确性提出更高的技术要求和现场检验要求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其目的是为了能够解决电缆分布式光纤测温装置无法有效进行现场校验的问题，实现电缆分布式光纤测温系统监测性能的有效提升。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，包括分布式光纤测温主机、测温光纤、常温水浴、高温水浴、高精度温度监测仪、笔记本电脑、电缆测温光纤段及预留光纤段，其中，分布式光纤测温主机与测温光纤相连接，用于组成分布式光纤测温系统；测温光纤包括电缆测温光纤段和预留光纤段，预留光纤段置于常温水浴和高温水浴中；高精度温度监测仪与热电阻温度传感器A和热电阻温度传感器B分别连接；热电阻温度传感器A和热电阻温度传感器B分别置于常温水浴和高温水浴中；笔记本电脑与高精度温度监测仪通信连接；笔记本电脑还与分布式光纤测温主机光纤通信连接。
所述预留光纤段包括常温校验光纤段和高温校验光纤段，其中，所述常温校验光纤段置于常温水浴中，高温校验光纤段置于高温水浴中。
所述电缆测温光纤段展开敷设于电缆本体之上，用于监测电缆本体温度变化；预留光纤段包括集中预留和分段预留。
所述热电阻温度传感器A和热电阻温度传感器B的信号输出端均与高精度温度监测仪上的测温传感器的输入端相连。
所述热电阻温度传感器A和热电阻温度传感器B均是三线制铂热电阻，精度高于B级。
所述热电阻温度传感器A置于常温水浴中，热电阻温度传感器B置于高温水浴中。
所述笔记本电脑与高精度温度监测仪通过USB通信方式连接，用于读取高精度温度监测仪的各通道温度数据。
所述常温水浴和高温水浴均采用恒温水浴箱。
所述恒温水浴箱包括NTT-2200型恒温水槽产品，温度调节范围为室温+5-80℃，温度调节精度为±0.05℃，温度控制采用微电脑PID控制，加热器功率为1kW，内部自带热敏电阻传感器。
本实用新型与现有技术相比，本实用新型的优点及先进性如下：
本实用新型提出了一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其不仅能够简化装置结构、便于隧道内现场操作、优化操作步骤、提高工作效率，实现分布式光纤测温系统的现场校验，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
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是现场应用的分布式光纤测温系统主要配置方式图；
图2是本实用新型中电缆分布式光纤测温系统的现场校验装置的整体结构图；
图3是本实用新型中分布式光纤测温系统的现场校验过程中的温度参数关于传感器测量温度与光纤测量温度经验公式的图例说明；
图4是本实用新型中分布式光纤测温系统现场实际校验的温度参数关于传感器测量温度与光纤测量温度拟合具体操作实例；
图5是本实用新型中分布式光纤测温系统的准确性校验流程图。
图中：分布式光纤测温主机1，测温光纤2，常温水浴3，高温水浴4，高精度温度监测仪5，笔记本电脑6，电缆测温光纤段21，预留光纤段22，常温校验光纤段221，高温校验光纤段222，热电阻温度传感器A51，热电阻温度传感器B52。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1-图5描述本实用新型一些实施例的技术方案。
实施例1
本实用新型是一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，如图1所示，图1是现场应用的分布式光纤测温系统主要配置方式图。分布式光纤测温系统主要由分布式光纤测温主机1和测温光纤2组成，其中测温光纤2又可分为电缆测温光纤段21和预留光纤段22，电缆测温光纤段21展开敷设于电缆本体之上，用于监测电缆本体温度变化；预留光纤段22根据现场需要可集中预留，也可分段预留，通常盘绕成直径不小于20cm。
图2是本实用新型中电缆分布式光纤测温系统的现场校验装置的整体结构图。本实用新型装置包括：分布式光纤测温主机1、测温光纤2、常温水浴3、高温水浴4、高精度温度监测仪5、笔记本电脑6、电缆测温光纤段21、常温校验光纤段221和高温校验光纤段222。
其中，所述分布式光纤测温主机1与测温光纤2相连接，用于组成分布式光纤测温系统，实时监测隧道环境和电缆本体的温度分布情况；测温光纤2可分为电缆测温光纤段21、常温校验光纤段221和高温校验光纤段222三部分，常温校验光纤段221和高温校验光纤段222均取自预留光纤段22。其中，并常温校验光纤段221放入常温水浴3中，高温校验光纤段222放入高温水浴4中；高精度温度监测仪5用于对常温水浴3温度和高温水浴4温度进行监测，热电阻温度传感器A51和热电阻温度传感器B52均与高精度温度监测仪5上的测温传感器输入端相连；热电阻温度传感器A51放入常温水浴3中，热电阻温度传感器B52放入高温水浴4中；笔记本电脑6与高精度温度监测仪5通过USB通信方式连接，用于读取高精度温度监测仪5所示的各通道温度数据；笔记本电脑6还与分布式光纤测温主机1通过光纤通信方式连接，用于读取分布式光纤测温主机1中采集到的常温校验光纤段221的温度和高温校验光纤段222的温度。
所述的分布式光纤测温主机1用于对光纤传感信号进行解调，采集测温光纤2上各测量点的温度，每米取一个测量点并显示该点光纤测温数据。
所述常温水浴3和高温水浴4均采用恒温水浴箱，可采用市售通用型号产品，但应满足供电电源为220V，功率不小于1000W，恒温控制范围为5-95℃。常温水浴3用于盛装常温水，高温水浴4用于按照目标温度加热水浴并进行恒温控制，高温水浴4设定温度范围为40-80℃，每10℃选取设定一个目标温度。可在任意预留光纤段上22选取位置设置常温水浴3和高温水浴4，通过设定高温水浴4目标温度与常温水浴3形成温度差，用于对电缆本体测温准确性进行校验和修正。此外，常温水浴3还可用于对隧道环境测温准确性进行校验。
在本实施例中，所述常温水浴3和高温水浴4均采用NTT-2200型恒温水槽产品，温度调节范围为室温+5-80℃，温度调节精度为±0.05℃，温度控制采用了微电脑PID控制，加热器功率为1kW，内部自带热敏电阻传感器。
所述的高精度温度监测仪5是一种高精度多路测温仪，可采用市售通用型号产品，但应满足需能同时监测扫描两个热电阻通道。热电阻温度传感器A51和热电阻温度传感器B52均是三线制铂热电阻，精度不低于B级，其感温部分分别浸入常温水浴3和高温水浴4中，信号输出端连接至高精度温度监测仪5的模拟通道输入端。
在本实施例中，所述高精度温度监测仪5采用ConST685智能多通道超级测温仪，可进行8位半温度高精度测量，最高测量准确度可达2mK；可以测量热电阻、热电偶、热敏电阻、温度变送器、温度开关、湿度传感器、压力传感器、直流电压、直流电流和直流电阻等信号，最高82通道扫描采数，最快测量速度10通道/s；热电阻支持2，3，4线测量，不需要通过多路开关和电测表的间接配合实现，大幅提高了热电阻测温可靠性。
所述的笔记本电脑6用于从分布式光纤测温主机1读取常温水浴3内常温校验光纤段221和高温水浴4内高温校验光纤段222上各测量点的温度，从高精度温度监测仪5读取常温水浴3内热电阻温度传感器A51和高温水浴4内热电阻温度传感器B52的温度数据，并对常温水浴3和高温水浴4内的传感器测温和光纤测温两类温度数据进行拟合分析。
实施例2
基于同一实用新型构思，利用本实用新型一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置在具体实施时，其较验操作过程如图5所示，图5是本实用新型实例的分布式光纤测温系统测温准确性现场校验流程图。具体操作过程包括以下步骤：
步骤1.将现场预留光纤段22拆分为常温校验光纤段221和高温校验光纤段222，分别放置于常温水浴3和高温水浴4中。
步骤2.设定高温水浴4目标温度，并启动恒温控制和高精度温度监测仪5。
步骤3.当连续3-10分钟内，单通道温度变化不超过±0.1℃时判断水浴环境温度恒定；判断水浴温度是否恒定，如果是，则准备进入下一步；如果不是，则需继续等待水浴环境温度恒定。
在本实施例中，为提高效率，水浴环境温度稳定时间达到5min，即判断当前水浴环境温度恒定。
步骤4.笔记本电脑6开始测温准确性校验，读取高精度温度监测仪5实测温度值作为常温水浴3和高温水浴4温度标准值；读取常温水浴3和高温水浴4内常温校验光纤段221和高温校验光纤段222上各测量点的温度，约间隔0.5-2米距离设置1个测点，并记录在常温水浴3和高温水浴4内的温度传感器测温数据和光纤测温数据。
在本实施例中，为保证测温定位准确性，在监测系统中光纤测温点的间隔距离设定为1米。
步骤5.判断是否需要改变高温水浴4目标温度。
如果是，则在高温水浴4设定温度范围内改变高温水浴4目标温度，重复步骤2至步骤4；如果不是，则准备进入下一步。
步骤6.对常温水浴3和高温水浴4内常温校验光纤段221和高温校验光纤段222上各测量点的温度传感器测温数据和光纤测温数据进行二次拟合分析，获得温度参数拟合公式。
步骤7.将拟合参数输入分布式光纤测温主机1进行修正，完成校验。
实施例3
如图3所示，图3是本实用新型中分布式光纤测温系统的现场校验过程中的温度参数关于传感器测量温度与光纤测量温度经验公式的图例说明。
图中，坐标横轴为水浴环境的传感器测量温度，范围0-100℃；坐标纵轴为水浴环境的光纤测量温度，范围0-100℃；图中各点表示了系统调试过程中不同水浴目标温度下得到的传感器温度测量数据与光纤温度测量数据。经验公式可通过对测温数据进行二次拟合的方法得到，如图3中拟合得到的温度参数拟合公式,用于对光纤测温系统进行修正,公式如下：
y＝0.000177567x2+0.96961x+0.72084
上式中，y表示水浴环境的光纤测量温度，x表示水浴环境的传感器测量温度。
因此，可通过对现场实际校验过程中不同高温水浴目标温度下得到的传感器温度测量数据与光纤温度测量数据进行二次拟合，拟合得到的温度参数拟合公式可用于对光纤测温系统中的分布式光纤测温主机进行温度修正。
实施例4
如图4所示，图4是本实用新型中分布式光纤测温系统现场实际校验的温度参数关于传感器测量温度与光纤测量温度拟合具体操作实例。
图中，坐标横轴为水浴环境的传感器测量温度，范围约为20-80℃；坐标纵轴为水浴环境的光纤测量温度，范围约为20-80℃。图中各点表示了一次现场实际校验过程中不同高温水浴目标温度下得到的传感器温度测量数据与光纤温度测量数据。温度修正参数及公式可通过对温度数据进行二次拟合的方法得到，如图4中拟合得到的温度修正公式为：
y＝0.000754741x2+0.89527x+2.4895
上式中，y表示水浴环境的光纤测量温度，x表示水浴环境的传感器测量温度。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：包括分布式光纤测温主机（1）、测温光纤（2）、常温水浴（3）、高温水浴（4）、高精度温度监测仪（5）、笔记本电脑（6）、电缆测温光纤段（21）及预留光纤段（22），其中，分布式光纤测温主机（1）与测温光纤（2）相连接，用于组成分布式光纤测温系统；测温光纤（2）包括电缆测温光纤段（21）和预留光纤段（22），预留光纤段（22）置于常温水浴（3）和高温水浴（4）中；高精度温度监测仪（5）与热电阻温度传感器A（51)和热电阻温度传感器B（52）分别连接；热电阻温度传感器A（51）和热电阻温度传感器B（52）分别置于常温水浴（3）和高温水浴（4）中；笔记本电脑（6）与高精度温度监测仪（5）通信连接；笔记本电脑（6）还与分布式光纤测温主机（1）光纤通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：所述预留光纤段（22）包括常温校验光纤段（221）和高温校验光纤段（222），其中，所述常温校验光纤段（221）置于常温水浴（3）中，高温校验光纤段（222）置于高温水浴（4）中。
3.根据权利要求1所述的一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：所述电缆测温光纤段（21）展开敷设于电缆本体之上，用于监测电缆本体温度变化。
4.根据权利要求1所述的一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：所述预留光纤段（22）包括：集中预留和分段预留。
5.根据权利要求1所述的一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：所述热电阻温度传感器A（51）和热电阻温度传感器B（52）的信号输出端均与高精度温度监测仪（5）上的测温传感器的输入端相连。
6.根据权利要求1所述的一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：所述热电阻温度传感器A（51）和热电阻温度传感器B（52）均是三线制铂热电阻，精度高于B级。
7.根据权利要求1所述的一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：所述热电阻温度传感器A（51）置于常温水浴（3）中，热电阻温度传感器B（52）置于高温水浴（4）中。
8.根据权利要求1所述的一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：所述笔记本电脑（6）与高精度温度监测仪（5）通过USB通信方式连接，用于读取高精度温度监测仪（5）的各通道温度数据。
9.根据权利要求1所述的一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：所述常温水浴（3）和高温水浴（4）均采用恒温水浴箱。
10.根据权利要求9所述的一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置，其特征在于：所述恒温水浴箱包括NTT-2200型恒温水槽产品，温度调节范围为室温+5-80℃，温度调节精度为±0.05℃，温度控制采用微电脑PID控制，加热器功率为1kW，内部自带热敏电阻传感器。
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| CN112013997A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-01 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 一种电缆隧道分布式光纤测温系统的现场校验装置及方法 |
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2020
- 2020-09-09 CN CN202021951492.XU patent/CN213397440U/zh active Active
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