JP2642841B2 - Optical fiber composite power cable - Google Patents

Optical fiber composite power cable

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JP2642841B2
JP2642841B2 JP4301207A JP30120792A JP2642841B2 JP 2642841 B2 JP2642841 B2 JP 2642841B2 JP 4301207 A JP4301207 A JP 4301207A JP 30120792 A JP30120792 A JP 30120792A JP 2642841 B2 JP2642841 B2 JP 2642841B2
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optical fiber
power cable
cable
insulator
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一夫 天野
昭太郎 吉田
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Fujikura Ltd
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    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4415Cables for special applications

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ケーブルの温度分布を
計測する光ファイバを複合した光ファイバ複合電力ケー
ブルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber composite power cable in which an optical fiber for measuring a temperature distribution of a cable is composited.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、都市部における架空ケーブルは、
電力ケーブル・通信ケーブルを問わず交通や美観の点か
ら地中化が進められている。特に架空電力ケーブルはビ
ル街における消火活動の支障となることもあり、地中化
への要請が強くなされている。このため、最近の主要都
市における電力ケーブルの地中化は著しく進行してい
る。ところが電力ケーブルを地中化すると、ケーブル事
故が発生した場合に事故復旧に多大の時間を要するの
で、電力ケーブルを監視し異常を早期に検出して、併設
他ケーブルの損傷を防止するなどの安全対策の必要性が
高まっている。また、事故発生後のケーブル故障点の標
定を短時間で行うことも重要となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, overhead cables in urban areas have become
Regardless of the power cable or communication cable, undergrounding is being promoted from the viewpoint of traffic and aesthetics. In particular, overhead power cables may hinder fire fighting activities in building areas, and there is a strong demand for underground power cables. For this reason, the undergrounding of power cables in major cities has been progressing remarkably recently. However, if a power cable goes underground, it takes a lot of time to recover from a cable accident in the event of a cable accident.Therefore, safety measures such as monitoring the power cable and detecting abnormalities at an early stage to prevent damage to other attached cables, etc. The need for countermeasures is increasing. It is also important to locate cable fault points after an accident in a short time.

【0003】また、一般に電力ケーブルは電流容量に対
して余裕をもって、設計・敷設されることが多く、最近
の電力需要の急増に対応して、実際のケーブル運用状態
の温度を監視しながら許容温度以下で送電可能な電流を
管理することが重要となっている。以上のような背景か
ら、電力ケーブルの許容電流を管理するため、およびケ
ーブル異常点探査のために、温度分布検出機能を有する
光ファイバケーブルを電力ケーブルと複合した光ファイ
バ複合電力ケーブルが用いられるようになっている。
In general, power cables are often designed and laid with a margin for the current capacity. In response to the recent rapid increase in power demand, the permissible temperature is monitored while monitoring the temperature of the actual cable operating state. It is important to manage the current that can be transmitted below. From the above background, an optical fiber composite power cable in which an optical fiber cable having a temperature distribution detecting function is combined with a power cable to manage the allowable current of the power cable and to search for an abnormal point of the cable may be used. It has become.

【0004】この光ファイバを使用した温度分布計測に
はOTDR(Optical Time Domain
Refrectometry)法が用いられており、
その温度分布計測の原理を図6のラマン散乱の説明図を
用いて説明する。
An OTDR (optical time domain) is used for temperature distribution measurement using this optical fiber.
Reflectometry) method is used,
The principle of the temperature distribution measurement will be described with reference to FIG.

【0005】光ファイバに入射する光パルスの周波数を
ωoとし、ファイバ構成物質(例えばSiO2)のエネ
ルギー準位の基底レベルと励起レベルとの差ΔEに相当
する光の周波数をωf(ωf=ΔE/h,h;プランク
定数)とする。光ファイバに強い光パルスを入射する
と、入射した光子と光ファイバ構成物質との間でエネル
ギーの授受が行われ、入射光(ωo)と同じ周波数のレ
イリー散乱光に混じって、ラマン散乱光と呼ばれる入射
光より高い周波数(ωo+ωf)や低い周波数(ωo−
ωf)の光が観測される。
The frequency of a light pulse incident on an optical fiber is ωo, and the frequency of light corresponding to the difference ΔE between the ground level of the energy level of the fiber constituent material (for example, SiO 2 ) and the excitation level is ωf (ωf = ΔE / H, h; Planck constant). When a strong light pulse is incident on the optical fiber, energy is transferred between the incident photon and the constituent material of the optical fiber, and is mixed with Rayleigh scattered light having the same frequency as the incident light (ωo) and is called Raman scattered light. Higher frequency (ωo + ωf) and lower frequency (ωo-
ωf) is observed.

【0006】これは、光ファイバに入射した光子(ω
o)が基底状態のファイバ構成物質に吸収され、光子が
放出されるときに物質が元の基底状態よりエネルギー準
位の高い励起状態になるときにストークス光(ωo−ω
f)が放出され、この逆の場合に反ストークス光(ωo
+ωf)が放出されることによる。
This is because a photon (ω
o) is absorbed by the fiber constituent material in the ground state, and the Stokes light (ωo−ω) when the material is in an excited state having a higher energy level than the original ground state when photons are emitted.
f) is emitted, and vice versa.
+ Ωf) is released.

【0007】このラマン散乱光の周波数偏位ωfは、前
記のように物質固有の値で熱エネルギー準位の差ΔEに
比例するもので、石英光ファイバでは約13T(1
12)Hzである。
The frequency deviation ωf of the Raman scattered light is a value inherent to the substance and is proportional to the difference ΔE between the thermal energy levels as described above.
0 12 ) Hz.

【0008】このストークス光、反ストークス光の強度
は図7に示す温度依存性があり、このうち反ストークス
光の温度依存性が比較的大きい。分布型光ファイバ温度
センサは、この光ファイバ中で散乱され入射光の進行方
向とは逆方向へ伝わる後方ラマン散乱光のストークス光
と反ストークス光の強度比の時間変化を観測することに
よって、光の強度比を温度に、パルス光の入射から反射
光の受光までの時間を入射点から反射点までの距離に換
算してケーブルの長手方向の温度分布を測定するもので
ある。
The intensity of the Stokes light and the anti-Stokes light has a temperature dependence shown in FIG. 7, and the temperature dependence of the anti-Stokes light is relatively large. The distributed optical fiber temperature sensor measures the light by observing the temporal change in the intensity ratio of the Stokes light and the anti-Stokes light of the backward Raman scattered light scattered in the optical fiber and transmitted in the direction opposite to the traveling direction of the incident light. Is converted to the distance from the incident point to the reflection point, and the temperature distribution in the longitudinal direction of the cable is measured.

【0009】次に、温度計測システムの構成について説
明する。図5は光ファイバを用いた分布型温度計測シス
テムのブロック図である。同計測システムは、大別する
と光ファイバ心線7、測定ユニット20、ディジタル平
均化ユニット29、及び表示部を含むコンピュータ30
とからなる。
Next, the configuration of the temperature measurement system will be described. FIG. 5 is a block diagram of a distributed temperature measurement system using an optical fiber. The measuring system is roughly divided into an optical fiber core 7, a measuring unit 20, a digital averaging unit 29, and a computer 30 including a display unit.
Consists of

【0010】光ファイバ心線は前記の原理による温度検
知と、この温度検知情報の伝送経路としての機能をも
つ。測定ユニット20は、光学ユニット21と光電変換
ユニット24とからなり、光学ユニット21はディジタ
ル平均化ユニット29からのトリガ信号を受けて、単色
光のパルス光源22(例えばレーザダイオードなど)を
発光させ、分光デバイス23を通じて光ファイバ心線7
へ入射する。また、光学ユニット21は光ファイバ心線
7からの反射光を分光デバイス23でストークス光と反
ストークス光に分離する。光電変換ユニット24は、こ
の分離されたストークス光と反ストークス光をそれぞれ
受光素子25,26(例えばシリコン・アバランシ・フ
ォトダイオード;Si−APD)で電気信号に変換後、
増幅器27,28で増幅してディジタル平均化ユニット
29へ送る。
[0010] The optical fiber core has a function of temperature detection based on the above-described principle and a transmission path of the temperature detection information. The measurement unit 20 includes an optical unit 21 and a photoelectric conversion unit 24. The optical unit 21 receives a trigger signal from the digital averaging unit 29 and causes the pulse light source 22 (for example, a laser diode or the like) of monochromatic light to emit light. Optical fiber core wire 7 through spectral device 23
Incident on. Further, the optical unit 21 separates the reflected light from the optical fiber core wire 7 into Stokes light and anti-Stokes light by the spectral device 23. The photoelectric conversion unit 24 converts the separated Stokes light and anti-Stokes light into electric signals by light receiving elements 25 and 26 (for example, silicon avalanche photodiodes; Si-APDs).
The signal is amplified by the amplifiers 27 and 28 and sent to the digital averaging unit 29.

【0011】ディジタル平均化ユニット29は、上記の
測定を高速度で多数回(例えば109回)行い、この測
定信号をディジタル信号に変換して平均化処理によりノ
イズを除去するものである。コンピュータ30は、測定
全体の制御を行うと共に、ディジタル平均化ユニット2
9からデータを吸い上げて、温度と距離に変換してディ
スプレイ画面に表示したりプリントアウトする。
[0011] Digital averaging unit 29, a number of times above the measurement at a high speed is performed (e.g., 10 9 times), is designed to remove noises by averaging process converts the measurement signal into a digital signal. The computer 30 controls the entire measurement and also controls the digital averaging unit 2.
The data is downloaded from 9 and converted into a temperature and a distance and displayed on a display screen or printed out.

【0012】前記パルス光源22から光ファイバ心線7
に入射したパルス光が、受光素子25,26に到達する
までの時間tは、 t=2Lo/v (ここで、Loはパルス光の入射端から後方散乱を生じ
た地点までの光ファイバ心線7の長さ、vは光ファイバ
中の光速度である。)と表されるので、ディジタル平均
化ユニット29がパルス光源22にトリガをかけてパル
ス光を発光させてから受光素子25,26が検出信号を
出力するまでの時間tを計測することにより、後方散乱
光を生じた位置を標定することができ、その結果、電力
ケーブル1の温度異常の発生位置を求めることが可能と
なる。
From the pulse light source 22 to the optical fiber core 7
Is t = 2Lo / v (where Lo is the optical fiber cord from the incident end of the pulsed light to the point where backscattering occurs). 7 and v are the speed of light in the optical fiber.) Since the digital averaging unit 29 triggers the pulse light source 22 to emit pulse light, the light receiving elements 25 and 26 By measuring the time t until the detection signal is output, the position where the backscattered light is generated can be located, and as a result, the position where the temperature abnormality of the power cable 1 occurs can be obtained.

【0013】以上説明した光ファイバ分布型温度計測シ
ステムは既に商品化されており本願出願人から「光ファ
イバ分布型温度センサ DFS−1000型」として販
売されている。このシステムの測定性能例を以下に示
す。 温度測定精度 ±1℃ 温度測定範囲 −20〜+150℃ 測定可能距離 2km 距離分解能 1m 測定所要時間 約10秒 また、図8に前記システムのラマン後方散乱の測定例
を、図9に図8の測定例のデータを温度に変換した例を
示す。
The optical fiber distribution type temperature measuring system described above has already been commercialized and sold by the applicant of the present invention as "optical fiber distribution type temperature sensor DFS-1000 type". An example of the measurement performance of this system is shown below. Temperature measurement accuracy ± 1 ° C Temperature measurement range -20 to + 150 ° C Measurable distance 2km Distance resolution 1m Measurement required time about 10 seconds Also, Fig. 8 shows an example of Raman backscattering measurement of the system, and Fig. 9 shows the measurement of Fig. 8 The example which converted the data of the example into the temperature is shown.

【0014】さらに、以上のような光ファイバ分布型温
度計測システムに適応する光ファイバと電力ケーブルと
を複合した光ファイバ複合電力ケーブルが、本願出願人
より既に特許出願されている(特願昭63−28669
8及び特願昭63−296101;「電力ケーブル及び
その温度分布測定方法」)。
Further, an optical fiber composite power cable in which an optical fiber and a power cable, which are adapted to the above-described optical fiber distribution type temperature measuring system, are combined, has already been applied for a patent by the applicant of the present invention (Japanese Patent Application No. Sho 63). -28669
8 and Japanese Patent Application No. 63-296101; "Method of measuring power cable and its temperature distribution").

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
従来技術にあっては、ケーブルの許容電流を管理する目
的の温度分布測定としては満足すべきものであったが、
ケーブル地絡事故等のケーブルの比較的短い区間で発生
し、しかもケーブル軸回りに対して非回転対称な態様で
発生する局部的温度上昇(ホットスポット)に対しては
十分な検出能力を有していないという問題点があった。
また、光ファイバ心線を設けるについても、電力ケーブ
ルが曲げられた際等の光ファイバ心線の曲げ歪みを考慮
して光ファイバ心線を破損から保護すべきであるが、従
来技術にはこのような考慮をした技術がなかった。以上
の点に鑑み、本発明は、地絡事故を早期にしかも確実に
検出できしかも曲げ歪みにより光ファイバ心線が破損す
る恐れのない光ファイバ複合電力ケーブルを提供するこ
とを課題とするものである。
However, such a conventional technique is satisfactory as a temperature distribution measurement for the purpose of controlling the allowable current of a cable.
Has sufficient detection capability for local temperature rises (hot spots) that occur in relatively short sections of cables such as cable ground faults and that occur in a non-rotationally symmetric manner about the cable axis. There was a problem that not.
Also, when providing optical fiber cores,
Consider bending strain of optical fiber core when bending
To protect the fiber optic cable from damage.
There has been no technology that takes such consideration into consideration in the past. In view of the above points, the present invention can detect a ground fault accident early and reliably, and the optical fiber core wire is damaged by bending strain.
It is an object of the present invention to provide an optical fiber composite power cable which does not have a risk of being damaged .

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ複合
電力ケーブルは、ケーブル中心導体の周囲に内部半導電
層を介して絶縁体を設け、該絶縁体の外周に外部半導電
層を介して外部導体を含む遮蔽層を設け、該遮蔽層の外
周に外被を設けてなる電力ケーブルにおいて、前記遮蔽
層の一部にその長手方向に沿って光ファイバ心線を設
け、該光ファイバ心線を前記遮蔽層外径の2.5〜20
倍のピッチで前記絶縁体外周に巻き付け、前記光ファイ
バ心線のラマン散乱光強度に基づいて電力ケーブルの事
故を検知可能であることにより、前記課題を解決するも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION An optical fiber composite power cable according to the present invention includes an internal semiconductive cable around a cable center conductor.
An insulator is provided through a layer, and an outer semiconductive
In a power cable provided with a shielding layer including an external conductor through a layer and a jacket provided on the outer periphery of the shielding layer, an optical fiber core is provided along a longitudinal direction on a part of the shielding layer, The optical fiber core is set to 2.5 to 20 of the outer diameter of the shielding layer.
An object of the present invention is to solve the above problem by wrapping the outer circumference of the insulator at twice the pitch and detecting an accident in the power cable based on the Raman scattered light intensity of the optical fiber.

【0017】また、本発明は、ケーブル中心導体を絶縁
体で絶縁し、該絶縁体の外周に外被を設けてなる電力ケ
ーブルにおいて、前記外被の一部にその長手方向に沿っ
て光ファイバ心線を設け、該光ファイバ心線を前記絶縁
体外径の2.5〜20倍のピッチで前記絶縁体外周に巻
き付け、前記光ファイバ心線のラマン散乱光強度に基づ
いて電力ケーブルの事故を検知可能である。
Further, the present invention relates to a power cable in which a cable center conductor is insulated by an insulator, and a jacket is provided on the outer periphery of the insulator. A core fiber is provided, and the optical fiber core is wound around the outer periphery of the insulator at a pitch of 2.5 to 20 times the outer diameter of the insulator, and a power cable accident is detected based on the Raman scattered light intensity of the optical fiber core. Can be detected.

【0018】[0018]

【作用】本発明者は、前記問題点を解決するための手掛
かりとして、図10に示すような電力ケーブルの地絡事
故をシミュレーションする方法を開発した(平成4年電
気学会全国大会予稿集1444「温度検知によるケーブ
ル故障点評定方法の開発」、天野他)。この方法は、電
力ケーブル製造過程で絶縁体に欠陥(0,1mmφの導
体)を埋め込んだ試験用電力ケーブルを作成し、この試
験用電力ケーブルに高電圧を印加して、地絡事故時の電
力ケーブルの温度分布を測定するものである。この温度
分布測定により、光ファイバ心線を遮蔽層または絶縁体
外径の2.5〜20倍のピッチで絶縁体外周に巻き付け
れば、種種の電圧階級および種種の公称断面積に応じて
精密なケーブル温度分布測定ができることを見いだした
ものである。
The present inventor has developed a method for simulating a ground fault in a power cable as shown in FIG. Development of Cable Fault Point Evaluation Method by Temperature Detection ”, Amano et al.). In this method, a test power cable in which a defect (0.1 mmφ conductor) is buried in an insulator during the power cable manufacturing process is created, and a high voltage is applied to the test power cable to reduce the power in the event of a ground fault. It measures the temperature distribution of the cable. According to this temperature distribution measurement, if the optical fiber core is wound around the outer periphery of the insulator at a pitch of 2.5 to 20 times the outer diameter of the insulating layer or the insulator, precise accuracy can be obtained in accordance with various voltage classes and various nominal cross-sectional areas. It was discovered that cable temperature distribution can be measured.

【0019】また、前記光ファイバ心線を前記遮蔽層外
径または絶縁体外径の2.5〜50倍のピッチで絶縁体
外周に巻き付けるのは、次の理由による。 遮蔽層の導体の巻き付けピッチよりも光ファイバ心線
の巻き付けピッチが小さくなって該導体に光ファイバ心
線がクロス(交差)すると、該光ファイバ心線には大き
な歪み応力が加わって破損が生じる恐れがある。このよ
うなクロスを避けるには、遮蔽層導体の最低巻き付けピ
ッチよりも光ファイバ心線の最低巻き付けピッチを大き
くする必要がある。遮蔽層の導体の最低巻き付けピッチ
は遮蔽層外径または絶縁体外径の2.5倍である。そこ
で、本発明では、光ファイバ心線の外径を遮蔽層外径ま
たは絶縁体外径の2.5倍以上にして前記光ファイバが
前記導体にクロスするのを防止するものである。 光ファイバ複合電力ケーブルのコストダウンを図るに
は、でき得るかぎり巻き付けピッチを大きくする必要が
ある。しかしながら、あまりに巻き付けピッチを大きく
し過ぎると電力ケーブルが曲げられた際等に光ファイバ
心線の曲げ歪みが大きくなってしまい、光ファイバ心線
の破損が生じる恐れがある。そのような破損の生じない
最大巻き付けピッチは前記遮蔽層外径または絶縁体外径
の20倍である。そこで、本発明では、光ファイバ心線
の最大巻き付けピッチを遮蔽層外径または絶縁体外径の
20倍とするものである。 本発明においては、電力ケー
ブルの遮蔽層または外被に設けた光ファイバ心線を、遮
蔽層外径または絶縁体外径の2.5〜20倍のピッチで
絶縁体外周に巻き付け、光ファイバにパルス光を入射し
たときの後方ラマン散乱光のストークス光と反ストーク
ス光との強度比の時間変化を測定することにより、ケー
ブルの短い区間のケーブル中心軸に対して非対称な局部
温度上昇を検知して、電力ケーブルの地絡事故を早期発
見すると共に、ケーブル端末部から事故発生地点までの
距離の算出が可能になり、事故発生地点の標定ができ
る。また、上記の理由から、光ファイバ心線の巻き付け
ピッチを遮蔽層外径または絶縁体外径の2.5〜20倍
にして光ファイバ心線の曲げ歪みが過大に生じないよう
にできるので、光ファイバ心線の破損が防止できる。
Further , the optical fiber core is placed outside the shielding layer.
Insulator at a pitch of 2.5 to 50 times the diameter or insulator outer diameter
Wrapping around the outer periphery is based on the following reasons. Optical fiber core wire more than the winding pitch of the shielding layer conductor
Of the optical fiber core
When the wires cross, the optical fiber core will have a large size.
There is a possibility that breakage may occur due to application of an excessive strain stress. This
In order to avoid crossover, the minimum winding pin
Make the minimum winding pitch of the optical fiber core larger than
Need to be done. Minimum winding pitch of shield layer conductor
Is 2.5 times the outer diameter of the shielding layer or the insulator. There
Therefore, in the present invention, the outer diameter of the optical fiber core is adjusted to the outer diameter of the shielding layer.
Or 2.5 times or more the outer diameter of the insulator and the optical fiber
This is to prevent the conductor from crossing. To reduce the cost of optical fiber composite power cables
Need to increase the winding pitch as much as possible
is there. However, the winding pitch is too large
If the power cable is bent too much,
The bending strain of the optical fiber increases, and the optical fiber
May be damaged. No such damage occurs
Maximum winding pitch is the outer diameter of the shielding layer or outer diameter of the insulator
20 times that of Therefore, in the present invention, an optical fiber
The maximum winding pitch of the shielding layer outer diameter or insulator outer diameter.
20 times. In the present invention, an optical fiber core wire provided on a shield layer or a jacket of a power cable is wound around the outer periphery of the insulator at a pitch of 2.5 to 20 times the outer diameter of the shield layer or the outer diameter of the insulator, and pulsed around the optical fiber. By measuring the time change of the intensity ratio between Stokes light and anti-Stokes light of backward Raman scattered light when light is incident, a local temperature rise that is asymmetric with respect to the cable central axis in a short section of the cable is detected. In addition to detecting the ground fault accident of the power cable at an early stage, the distance from the cable terminal to the accident point can be calculated, and the accident point can be located. Also, for the above reason, the winding of the optical fiber
The pitch is 2.5 to 20 times the outer diameter of the shielding layer or the outer diameter of the insulator.
To prevent excessive bending strain of the optical fiber
Therefore, breakage of the optical fiber can be prevented.

【0020】[0020]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図2に本発明の第一実施例による光ファイバ複
合電力ケーブルの断面図を示す。同図に示すように、光
ファイバ複合電力ケーブル1は銅素線を複数条撚り合わ
せて各分割導体を構成したケーブル中心導体2の外周に
内部半導電層3、架橋ポリエチレン絶縁層(絶縁体)
4、外部半導電層5が順次設けられ、通常内部半導電層
3、ポリエチレン絶縁層4及び外部半導電層5は同時押
出法により成形され、内部半導電層3とポリエチレン絶
縁層4との間、並びに架橋ポリエチレン絶縁層4と外部
半導電層5との間は一体化されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a sectional view of an optical fiber composite power cable according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, an optical fiber composite power cable 1 has an inner semiconductive layer 3 and a cross-linked polyethylene insulating layer (insulator) on the outer periphery of a cable center conductor 2 in which a plurality of copper strands are twisted to form a divided conductor.
4, an outer semiconductive layer 5 is provided in order, and usually, the inner semiconductive layer 3, the polyethylene insulating layer 4 and the outer semiconductive layer 5 are formed by a co-extrusion method, and a gap between the inner semiconductive layer 3 and the polyethylene insulating layer 4 is formed. And the crosslinked polyethylene insulating layer 4 and the outer semiconductive layer 5 are integrated.

【0021】そして、外部半導電層5の外周には多数本
の銅素線の螺旋巻きにより遮蔽層8が設けられ、その上
にプラスチック、金属等からなるケーブルシース(外
被)9が被覆されている。
A shield layer 8 is provided on the outer periphery of the outer semiconductive layer 5 by spirally winding a large number of copper wires, and a cable sheath (outer jacket) 9 made of plastic, metal or the like is coated thereon. ing.

【0022】また、遮蔽層8の一部にはその長手方向に
沿って光ファイバ心線7が周方向に4本設けられてお
り、この光ファイバ心線7は図3に示すように光ファイ
バ素線7aを銅、アルミニウム、ステンレス等の金属層
7cで被覆し、金属層7cと光ファイバ素線7aとの間
隙に、アルミナ(Al23)等のセラミックパウダーま
たはタルクパウダー等の粉末潤滑剤7bを封入する。
Further, four optical fiber cores 7 are provided in a part of the shielding layer 8 in the circumferential direction along the longitudinal direction, and the optical fiber cores 7 are optical fibers as shown in FIG. The element wire 7a is covered with a metal layer 7c of copper, aluminum, stainless steel or the like, and a gap between the metal layer 7c and the optical fiber element wire 7a is lubricated with a ceramic powder such as alumina (Al 2 O 3 ) or a powder lubrication such as talc powder. The agent 7b is enclosed.

【0023】尚、本第一実施例では、光ファイバ心線7
を絶縁層4の外周に4本設けたが、これに限らず少なく
とも一本以上設けたものであってよい。
In the first embodiment, the optical fiber core 7
Are provided on the outer periphery of the insulating layer 4, but the invention is not limited to this, and at least one or more may be provided.

【0024】図1は上記第一実施例の光ファイバ複合電
力ケーブル1のケーブルシース9を除去し、遮蔽層8の
螺旋巻きの形状を示す部分分解図である。遮蔽層8の一
部である光ファイバ心線7の螺旋巻きのピッチは、本実
施例では遮蔽層8の外径の8倍としているが、これに限
定されるものではない。
FIG. 1 is a partially exploded view showing the spirally wound shape of the shielding layer 8 with the cable sheath 9 of the optical fiber composite power cable 1 of the first embodiment removed. In this embodiment, the pitch of the spiral winding of the optical fiber core wire 7 which is a part of the shielding layer 8 is eight times the outer diameter of the shielding layer 8, but is not limited to this.

【0025】以上のようにして電力ケーブルに複合され
た光ファイバにより、従来技術で述べた図5の分布型温
度計測システムに接続して、光ファイバにパルス光を入
射させラマン散乱光の強度の時間変化を測定することに
より、ケーブル長手方向における連続的な温度分布を測
定することができ、ケーブル地絡事故における温度上昇
を検出できる。また光ファイバ心線に曲げ歪みが過
大に生じることがなく、光ファイバ心線7の破損防止
できる。
The optical fiber combined with the power cable as described above is connected to the distributed temperature measurement system shown in FIG. 5 described in the prior art, and the pulse light is made incident on the optical fiber to reduce the intensity of the Raman scattered light. By measuring the time change, a continuous temperature distribution in the longitudinal direction of the cable can be measured, and a temperature rise in a cable ground fault can be detected. Also, without distortion bending the optical fiber 7 is caused to excessive breakage of the optical fiber 7 can be prevented.

【0026】次に、図4に本発明の第二実施例による光
ファイバ複合電力ケーブル1Aの断面図を示し、前記第
一実施例と同一部分には同一の符号を付して説明する。
本第二実施例では図2に示す電力ケーブル1の絶縁層4
の外周に図3に示す光ファイバ心線7を設けて、この光
ファイバ心線7を絶縁層4の外周に螺旋巻に巻き付け、
その外周に外被9を設けて光ファイバ複合電力ケーブル
1Aを構成したものである。この光ファイバ心線7の巻
き付けピッチは絶縁層4の外径の2.5〜20倍の間で
任意の値でよい。この光ファイバ複合電力ケーブル1A
も第一の実施例と同様に図5の分布型温度計測システム
に接続して、ケーブル長手方向における連続的な温度分
布を測定することができ、ケーブル地絡事故における温
度上昇を検出できる。また、光ファイバ心線7の巻き付
けピッチを絶縁層4の外径の2.5〜20倍にして光フ
ァイバ芯線7の曲げ歪みが過大に生じないようにできる
ので、光ファイバ心線7の破損が防止できる。以上、好
ましい実施例を説明したが、これは発明の範囲を限定す
るものではない。発明の範囲は前記請求の範囲によって
のみ限定されるべきである。以上の説明から発明の精
神、範囲に含まれる多くの変更が当業者には明らかであ
ろう。
Next, FIG. 4 shows a sectional view of an optical fiber composite power cable 1A according to a second embodiment of the present invention, and the same parts as those in the first embodiment are described with the same reference numerals.
In the second embodiment, the insulating layer 4 of the power cable 1 shown in FIG.
The optical fiber core wire 7 shown in FIG. 3 is provided on the outer circumference of the insulating layer 4, and the optical fiber core wire 7 is spirally wound around the outer circumference of the insulating layer 4.
An optical fiber composite power cable 1A is configured by providing a jacket 9 on the outer periphery. The winding pitch of the optical fiber core wire 7 may be any value between 2.5 and 20 times the outer diameter of the insulating layer 4. This optical fiber composite power cable 1A
5 can be connected to the distributed temperature measurement system of FIG. 5 similarly to the first embodiment to measure a continuous temperature distribution in the longitudinal direction of the cable, and detect a temperature rise due to a cable ground fault. In addition, winding the optical fiber 7
The pitch of the optical fiber is set to 2.5 to 20 times the outer diameter of the insulating layer 4.
The bending distortion of the fiber core wire 7 can be prevented from being excessively generated.
Therefore, breakage of the optical fiber 7 can be prevented. The preferred embodiment has been described above, but this does not limit the scope of the invention. The scope of the invention should be limited only by the appended claims. From the above description, many modifications within the spirit and scope of the invention will be apparent to those skilled in the art.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明において
は、光ファイバ複合電力ケーブルの光ファイバ心線を、
遮蔽層外径または絶縁層外径の2.5〜20倍のピッチ
で遮蔽層または絶縁層の外周に螺旋巻に巻き付けること
により、光ファイバにパルス光を入射したときの後方ラ
マン散乱光のストークス光と反ストークス光との強度比
の時間変化を測定して、ケーブルの短い区間のケーブル
中心軸に対して非対称な局部的温度上昇を検知し、電力
ケーブルの地絡事故を早期に発見することができると共
に、ケーブル端末部から事故発生地点までの距離の算出
が可能となり、事故発生地点の標定ができるという効果
がある。また、光ファイバ心線の巻き付けピッチを遮蔽
層外径または絶縁体外径の2.5〜20倍にして光ファ
イバ複合電力ケーブルが曲げられた際等に光ファイバ心
線の曲げ歪みが過大に生じることがないので、光ファイ
バ心線の破損が防止できる。
As described above, in the present invention, the optical fiber core of the optical fiber composite power cable is
Stokes of backward Raman scattered light when pulsed light is incident on an optical fiber by helically winding the outer circumference of the shielding layer or insulating layer at a pitch of 2.5 to 20 times the outer diameter of the shielding layer or insulating layer Measuring the temporal change of the intensity ratio of light to anti-Stokes light to detect a local temperature rise that is asymmetric with respect to the cable center axis in a short section of the cable, and to detect a ground fault in the power cable at an early stage. And the distance from the cable terminal to the accident location can be calculated, and the location of the accident location can be located. Also shields the winding pitch of the optical fiber
Make the optical fiber 2.5 to 20 times the outer diameter of the layer or insulator.
Optical fiber core when the composite power cable is bent
Since optical bending distortion does not occur excessively, optical fiber
The breakage of the core wire can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の第一実施例の光ファイバ複合
電力ケーブルの部分分解図である。
FIG. 1 is a partially exploded view of an optical fiber composite power cable according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は、本発明の第一実施例の光ファイバ複合
電力ケーブルの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the optical fiber composite power cable according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図3は、光ファイバ心線の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of an optical fiber cable;

【図4】図4は、本発明の第二実施例の光ファイバ複合
電力ケーブルの断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of an optical fiber composite power cable according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図5は、分布型温度計測システムのブロック図
である。
FIG. 5 is a block diagram of a distributed temperature measurement system.

【図6】図6は、ラマン散乱原理の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the Raman scattering principle.

【図7】図7は、ラマン散乱光強度の温度依存性を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing the temperature dependence of Raman scattered light intensity.

【図8】図8は、ラマン散乱光強度の測定例である。FIG. 8 is a measurement example of Raman scattered light intensity.

【図9】図9は、ラマン散乱光強度の測定による温度測
定例である。
FIG. 9 is an example of temperature measurement by measuring the intensity of Raman scattered light.

【図10】図10は、ケーブル地絡擬似障害試験法の概
要を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an outline of a cable ground fault pseudo fault test method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ複合電力ケーブル(第一の実施例) 1A 光ファイバ複合電力ケーブル(第二の実施例) 2 ケーブル中心導体 3 内部半導電層 4 架橋ポリエチレン絶縁層 5 外部半導電層 7 光ファイバ心線 7a 光ファイバ素線 7b 粉末潤滑剤 7c 金属層 8 遮蔽層 9 ケーブルシース(外被) 20 測定ユニット 21 光学ユニット 22 パルス光源 23 分光デバイス 24 光電変換ユニット 25,26 受光素子 27,28 Amp(増幅器) 29 ディジタル平均化ユニット 30 コンピュータ REFERENCE SIGNS LIST 1 optical fiber composite power cable (first embodiment) 1A optical fiber composite power cable (second embodiment) 2 cable center conductor 3 inner semiconductive layer 4 crosslinked polyethylene insulating layer 5 outer semiconductive layer 7 optical fiber core 7a Optical fiber strand 7b Powder lubricant 7c Metal layer 8 Shielding layer 9 Cable sheath (jacket) 20 Measurement unit 21 Optical unit 22 Pulse light source 23 Spectral device 24 Photoelectric conversion unit 25, 26 Light receiving element 27, 28 Amp (amplifier) 29 Digital averaging unit 30 Computer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 11/22 H01B 11/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01B 11/22 H01B 11/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ケーブル中心導体の周囲に内部半導電層
を介して絶縁体を設け、該絶縁体の外周に外部半導電層
を介して外部導体を含む遮蔽層を設け、該遮蔽層の外周
に外被を設けてなる電力ケーブルにおいて、前記遮蔽層
の一部にその長手方向に沿って光ファイバ心線を設け、
該光ファイバ心線を前記遮蔽層外径の2.5〜20倍の
ピッチで前記絶縁体外周に巻き付け、前記光ファイバ心
線のラマン散乱光強度に基づいて電力ケーブルの事故を
検知可能であることを特徴とする光ファイバ複合電力ケ
ーブル。
1. An inner semiconductive layer around a cable center conductor.
Via an insulating member, outer semiconductive layer on the outer periphery of the insulator
A shield layer including an external conductor is provided via the above, and in a power cable having a jacket provided on the outer periphery of the shield layer, an optical fiber core is provided along a longitudinal direction on a part of the shield layer,
The optical fiber core wire is wound around the outer periphery of the insulator at a pitch of 2.5 to 20 times the outer diameter of the shielding layer, and it is possible to detect a power cable accident based on the Raman scattered light intensity of the optical fiber core wire. An optical fiber composite power cable, characterized in that:
【請求項2】 ケーブル中心導体を絶縁体で絶縁し、該
絶縁体の外周に外被を設けてなる電力ケーブルにおい
て、前記外被の一部にその長手方向に沿って光ファイバ
心線を設け、該光ファイバ心線を前記絶縁体外径の2.
5〜20倍のピッチで前記絶縁体外周に巻き付け、前記
光ファイバ心線のラマン散乱光強度に基づいて電力ケー
ブルの事故を検知可能であることを特徴とする光ファイ
バ複合電力ケーブル。
2. A power cable in which a cable center conductor is insulated by an insulator, and a jacket is provided on an outer periphery of the insulator, wherein a part of the jacket is provided with an optical fiber core along a longitudinal direction thereof. And the optical fiber core wire having the outer diameter of the insulator.
An optical fiber composite power cable, which is wound around the insulator at a pitch of 5 to 20 times, and is capable of detecting an accident of the power cable based on Raman scattered light intensity of the optical fiber core.
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