JP2839809B2 - Optical fiber composite power cable - Google Patents

Optical fiber composite power cable

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JP2839809B2
JP2839809B2 JP4332069A JP33206992A JP2839809B2 JP 2839809 B2 JP2839809 B2 JP 2839809B2 JP 4332069 A JP4332069 A JP 4332069A JP 33206992 A JP33206992 A JP 33206992A JP 2839809 B2 JP2839809 B2 JP 2839809B2
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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、ケーブ
ル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 firefighting activities in building areas, and there is a strong demand for underground cables. For this reason, the undergrounding of power cables in major cities has been progressing remarkably recently. However, if the power cable goes underground, it takes a lot of time to recover from the accident if a cable accident occurs, so monitoring the power cable and detecting abnormalities early,
There is an increasing need for safety measures such as preventing damage to other attached cables. 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(最長10km) 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 (maximum 10km) Distance resolution 1m Measurement time required about 10 seconds Also, Fig. 8 shows an example of Raman backscattering measurement of the above system. 9 shows an example in which data of the measurement example in FIG. 8 is converted into temperature.

【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
的の温度分布計測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。
すなわち、光ファイバ心線で高精度に上記局部的温度上
昇箇所を検出するには、すなおに考えれば隙間なく光フ
ァイバ心線を巻き付けることになるが、これでは、光フ
ァイバ心線の使用量が多くなり過ぎて複合電力ケーブル
の価格が高くなりすぎてしまい経済的でないという問題
点がある。一方、必要以上に広い間隔を持って光ファイ
バ心線を巻き付けたのでは、前記の局部的な温度上昇箇
所から光ファイバ心線が離れ過ぎて位置しやすく、検出
精度が極めて悪くなってしまうという問題点がある。
上の点に鑑み、本発明は、地絡事故を早期にしかも確実
に検出することができ、かつ光ファイバ心線の巻き付け
量が適切で経済性の高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 managing 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.
In other words, the above-mentioned local temperature can be accurately measured with an optical fiber core.
In order to detect the ascending point, if you think about it,
The fiber core will be wrapped around the fiber
Complex power cable with too much fiber
Problem that the price is too high and it is not economical
There is a point. On the other hand, optical fiber
When the core wire is wound, the local temperature rise
The optical fiber cable is too far away from the location and is easily located for detection
There is a problem that the accuracy becomes extremely poor. In view of the above, the present invention is capable of detecting a ground fault accident early and reliably, and winding an optical fiber core.
It is an object of the present invention to provide an optical fiber composite power cable having an appropriate amount and high economic efficiency .

【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、ケーブル中心導体を絶縁体で絶縁し、
絶縁体の外周に外部導体を含む遮蔽層を設け、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ほぼ沿って光ファイバ心線
を設け、該光ファイバ心線の撚り込み率が1.0〜1.5
となるように光ファイバ心線を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。
According to the optical fiber composite power cable of the present invention, the cable center conductor is insulated by an insulator,
A shield layer including an outer conductor is provided on the outer periphery of the insulator, and in a power cable having an outer jacket provided on the outer periphery of the shield layer, an optical fiber core wire is provided on a part of the shield layer substantially along the longitudinal direction thereof, The twist rate of the optical fiber is 1.0 to 1.5.
Wrap the optical fiber core around the insulator so that
An object of the present invention is to solve the problem by being able to detect a power cable accident based on the Raman scattered light intensity of the optical fiber core.

【0017】また、本発明は、ケーブル中心導体を絶縁
体で絶縁し、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ほぼ沿
って光ファイバ心線を設け、該光ファイバ心線の撚り込
み率が1.0〜1.5となるように光ファイバ心線を絶縁
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. An optical fiber is provided, and the optical fiber is wound around the outer periphery of the insulator so that the twisting rate of the optical fiber is 1.0 to 1.5, based on the Raman scattered light intensity of the optical fiber. Power cable accidents 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。この方法
による図10では、地絡事故時の電力ケーブル温度分布
範囲は、地絡事故点のみならず地絡事故点を中心に温度
の高い部分がある範囲で存在する。発明者はこの高温の
範囲内に光ファイバ心線が位置すれば局部的な温度上昇
を検出でき、ひいては地絡事故などを検出できることに
着眼したものである。この温度分布測定により、光ファ
イバ心線の撚り込み率を1.0〜1.5となるように光
ファイバ心線を絶縁体外周に巻き付ければ、上記の局部
的温度上昇による高温度の範囲に光ファイバ心線を位置
させて、種々の電圧階級および種々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. This way
Fig. 10 shows the power cable temperature distribution at the time of the ground fault.
The range is the temperature around the ground fault point as well as the ground fault point.
Exists in a certain range. The inventor has discovered that this high temperature
Local temperature rise if fiber core is located within range
To detect ground faults, etc.
This is what we focused on. By measuring the temperature distribution, if the optical fiber core is wound around the insulator so that the twisting rate of the optical fiber is 1.0 to 1.5, the above-mentioned local portion can be obtained.
Optical fiber core in high temperature range due to thermal temperature rise
Thus, it has been found that accurate cable temperature distribution measurement can be performed according to various voltage classes and various nominal cross-sectional areas.

【0019】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、光ファイバ心線
の撚り込み率が1.0〜1.5となるように光ファイバ心
線を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
局部的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となり、事故発生地点の標定が
できる。
In the present invention, the optical fiber core provided on the shielding layer or the sheath of the power cable is connected to the optical fiber so that the twisting rate of the optical fiber is 1.0 to 1.5. By wrapping around the insulator circumference and measuring the time change of the intensity ratio of Stokes light and anti-Stokes light of backward Raman scattered light when pulsed light enters the optical fiber,
By detecting a local temperature rise that is asymmetrical with respect to the cable center axis in a short section of the cable, a ground fault accident of the power cable can be detected early, and the distance from the cable terminal to the accident point can be calculated. The location of the accident can be located.

【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。
On the outer periphery of the outer semiconductive layer 5, a shielding layer 8 is provided by a number of copper wires, and a cable sheath (outer jacket) 9 made of plastic, metal or the like is coated thereon.

【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1本以上設けたものであってよい。また、光ファイ
バ心線を金属層7cで被覆する場合、金属層7c内の光
ファイバ心線の本数は1本に限られず、2本以上設けて
もよいものである。
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. When the optical fiber core is covered with the metal layer 7c, the number of optical fiber cores in the metal layer 7c is not limited to one, and two or more optical fiber cores 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
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の撚り込み率は、本実施例では、1.3
としているが、これに限定されるものではなく、光ファ
イバ心線の撚り込み率が1.0〜1.5の範囲のいずれの
値であってもよい。
FIG. 1 is a partially exploded view showing the shape of a shielding layer 8 in which the cable sheath 9 of the optical fiber composite power cable 1 of the first embodiment is removed. In this embodiment, the twisting rate of the optical fiber core wire 7 which is a part of the shielding layer 8 is 1.3.
However, the present invention is not limited to this, and the twisting ratio of the optical fiber core wire may be any value in the range of 1.0 to 1.5.

【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。
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.

【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
は、光ファイバ心線の撚り込み率が1.0〜1.5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。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.
An optical fiber composite power cable 1A is provided by providing an optical fiber core wire 7 shown in FIG. 3 around the outer periphery of the optical fiber, winding the optical fiber core wire 7 around the outer circumference of the insulating layer 4, and providing a jacket 9 on the outer circumference. It is. The winding of the optical fiber core wire 7 may have an arbitrary value when the twisting ratio of the optical fiber core wire is 1.0 to 1.5. 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. 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、
光ファイバ心線の撚り込み率を1.0〜1.5となるよ
うに遮蔽層または絶縁層の外周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、
光ファイバ心線の巻き付け量が適切で経済性が高い。
た、光ファイバの撚り込み率の決定において、個々の電
力ケーブルについて試験を行って決定したのでは、設計
以前の労力が多大でコストが膨大になるが、本発明では
撚り込み率が設計段階で適切に決定できるので、迅速か
つコストを安く光ファイバ複合電力ケーブルの設計製造
ができる。また、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。
As described above, in the present invention, the optical fiber core of the optical fiber composite power cable is
By wrapping the twisted rate of the optical fiber core around the outer periphery of the shielding layer or the insulating layer so as to be 1.0 to 1.5, the Stokes light of the backward Raman scattered light when the pulsed light enters the optical fiber By measuring the time change of the intensity ratio with anti-Stokes light, a local temperature rise that is asymmetric with respect to the cable central axis in a short section of the cable can be detected, and a ground fault accident in the power cable can be detected early. Along with
The amount of winding of the optical fiber is appropriate and economical. Ma
In addition, in determining the twist rate of an optical fiber,
After conducting tests on force cables and deciding,
Although the previous labor is enormous and the cost is enormous, the present invention
Since the twist rate can be properly determined at the design stage,
And manufacture of optical fiber composite power cable at low cost
Can be. In addition, the distance from the cable terminal to the accident location can be calculated, and the location of the accident location can be located.

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

【図1】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】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】光ファイバ心線の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of an optical fiber.

【図4】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】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】ラマン散乱原理の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of Raman scattering.

【図7】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】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】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】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 (72)発明者 渡辺 和夫 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式 会社フジクラ内 (56)参考文献 特開 平2−144810(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Kazuo Watanabe 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Inside Fujikura Co., Ltd. (56) References JP-A-2-144810 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ケーブル中心導体を絶縁体で絶縁し、絶
縁体の外周に外部導体を含む遮蔽層を設け、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ほぼ沿って光ファイバ心線を
設け、該光ファイバ心線の撚り込み率が1.0〜1.5と
なるように光ファイバ心線を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. A power cable comprising: a cable center conductor insulated by an insulator; a shield layer including an outer conductor provided on an outer periphery of the insulator; and a jacket provided on an outer periphery of the shield layer. An optical fiber core wire is provided substantially along the longitudinal direction of the optical fiber, and the optical fiber core wire is wound around the outer periphery of the insulator so that the twisting rate of the optical fiber core is 1.0 to 1.5. An optical fiber composite power cable capable of detecting an accident of a power cable based on Raman scattered light intensity of a core wire.
【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ほぼ沿って光ファ
イバ心線を設け、該光ファイバ心線の撚り込み率が1.
0〜1.5となるように光ファイバ心線を絶縁体外周に
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 the outer periphery of the insulator. And the twist rate of the optical fiber is 1.
An optical fiber composite, comprising: wrapping an optical fiber core around an insulator so as to be 0 to 1.5, and detecting a power cable accident based on Raman scattered light intensity of the optical fiber core. Power cable.
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