利用光纖測量電纜溫度的測量方法
2023-04-28 12:20:41
利用光纖測量電纜溫度的測量方法
【專利摘要】一種利用光纖測量電纜溫度的測量方法，將光纖敷設在電纜中，上述電纜由內向外依次設置導體層、絕緣層、緩衝層、防水層和外護套，該方法包括以下步驟：1)測量電纜中各層的熱力學參數，2)確定迭代係數，3)測量環境溫度，4)迭代計算電纜中各層溫度，5)重複迭代計算，6)選取不同監測點重複測量。通過電流和電纜分層的熱力學參數、環境溫度實時計算導體層的溫度，比直接使用光纖測得的環境溫度更準確可靠；通過本發明的測量方法可通過電纜分層的熱力學參數、歷史數據預測導體層的升溫過程和溫度，預估電纜的載流能力，預先提供參考數據，並可依據電流進行預警。
【專利說明】利用光纖測量電纜溫度的測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電纜的【技術領域】，具體說是一種利用光纖測量電纜溫度的測量方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國國民經濟的跨越式發展，各行業及居民用電需求量也急劇增長，為最大 限度地發揮現有電力電纜的供電能力，使供電企業的經濟運行成本達到最優化，迫切需要 隨時掌握電力電纜運行情況，以便在確保供電安全的前提下，最大程度地挖掘現有電力電 纜的供電能力。另外，電纜的敷設環境和方式存在很大差異，整條電纜沿線溫升是不一樣 的，影響電纜載流量的關鍵是電纜的溫度瓶頸，找到並解決溫度瓶頸可以大大提高整條電 纜的載流量。國內外已有將分布式光纖測溫技術應用於電纜溫度在線監測的相關報導，但 是多採用將光纖敷設於電纜表面進行電纜運行溫度的監測，不僅施工難度大，而且測量數 據易受外界因素影響，影響測量精度。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是提供一種利用光纖測量電纜溫度的測量方法。
[0004] 本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是：
[0005] 本發明的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，將光纖敷設在電纜中，上述電纜由 內向外依次設置導體層、絕緣層、緩衝層、防水層和外護套，該方法包括以下步驟：
[0006] A、分別測量電纜中導體層的直徑、截面積、熱容係數和熱阻係數；分別測量絕緣 層、緩衝層、防水層和外護套各自的厚度、熱容係數和熱阻係數；
[0007] B、確定迭代係數：
[0008] 1)熱傳導係數
[0009]
【權利要求】
1. 一種利用光纖測量電纜溫度的測量方法，將光纖敷設在電纜中，上述電纜由內向外 依次設置導體層、絕緣層、緩衝層、防水層和外護套，該方法包括以下步驟： A、 分別測量電纜中導體層的直徑、截面積、熱容係數和熱阻係數；分別測量絕緣層、緩 衝層、防水層和外護套各自的厚度、熱容係數和熱阻係數； B、 確定迭代係數： 1)執傳導係數
其中=C1為絕緣層熱阻係數；D1為絕緣層（含導體）的總直徑Λ為導體的直徑。
其中=C2為緩衝層熱阻係數；D2為緩衝層的總直徑
其中：c4為外護套熱阻係數；D4為外護套的總直徑；D3為防水層的總直徑。 2) 升溫係數 tl一CqSo+CjSjPq,
其中，Sci為導體的截面積，S1為絕緣層（含導體）的總截面積 t =(?-FO
+。又R . 其中，S2為緩衝層（含導體、絕緣層）的截面積
其中，S4為外護套（含導體、絕緣層等）的截面積 t4 = S4 (I-P2)+Q5P2,
3)熱功係數 初值K= 0. 8 C、 測量環境溫度，實測得光纖某點的溫度為Τε，並將各層的初始溫度都設置為上述溫 度。 D、 迭代計算電纜中各層溫度，對於電纜的某層，該層的當前溫度為： +上一周期該層的溫度 該層的熱容 由於導體中電流發熱，導體層的溫度為： 輕+上-酬導傾度 導體層熱容 利用上述步驟B中得到的各參數進行以下計算： 電流發熱：Wn =rtln2,其中I為電流值，R為導體電阻；
) J △t為本周期到上周期的間隔時間（秒） Ts11為緩衝層在第η周期的溫度I?為導體在第η周期的溫度 Tdn為絕緣層在第η周期的溫度 其中； Tan為防水層和外護套在第η周期的溫度I?為測溫光纖在第η周期測得的溫度 Kn為修正的熱功係數 E、 重複迭代計算，重複測量環境溫度值和電流值，並重複步驟D中的計算過程，上述步 驟重複不小於8個周期後，即得出該點位置的導體的溫度 F、 根據電纜的長度，選取多個的觀測點分別進行步驟A至E的採樣、測量和計算，以確 定電纜整體的運行情況。
2. 根據權利要求1所述的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，其特徵在於：光纖敷設 在電纜的緩衝層中時，步驟A中省略防水層和外護套的相關參數。
3. 根據權利要求1或2所述的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，其特徵在於：當測 溫光纖敷設在電纜的緩衝層中時，步驟B中的r4和r3不進行計算。
4. 根據權利要求3所述的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，其特徵在於：當測溫光 纖敷設在電纜的緩衝層中時，緩衝層溫度即為測溫光纖測得的溫度，因此步驟D中緩衝層 溫度Ts、緩衝層外側的防水層和外護套溫度Ta不需要計算，且Ts11 =ΤΛ
5. 根據權利要求1所述的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，其特徵在於：用給定的 溫度值代替迭代過程中的測量環境溫度，用給定的電流值代替計算過程中的測量電流值， 經過多周期的迭代計算出導體的溫度；通過導體的溫度，即得出在該電流下電纜能否安全 運行，以及預測電纜可安全運行的時間。
【文檔編號】G01K11/32GK104236749SQ201310226382
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月5日 優先權日:2013年6月5日
【發明者】張喆, 楊帥, 張雲鵬, 熊興發 申請人:天津濼佳科技有限公司