利用光纤测量电缆温度的测量方法技术

一种利用光纤测量电缆温度的测量方法，将光纤敷设在电缆中，上述电缆由内向外依次设置导体层、绝缘层、缓冲层、防水层和外护套，该方法包括以下步骤：1)测量电缆中各层的热力学参数，2)确定迭代系数，3)测量环境温度，4)迭代计算电缆中各层温度，5)重复迭代计算，6)选取不同监测点重复测量。通过电流和电缆分层的热力学参数、环境温度实时计算导体层的温度，比直接使用光纤测得的环境温度更准确可靠；通过本发明专利技术的测量方法可通过电缆分层的热力学参数、历史数据预测导体层的升温过程和温度，预估电缆的载流能力，预先提供参考数据，并可依据电流进行预警。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，将光纤敷设在电缆中，上述电缆由内向外依次设置导体层、绝缘层、缓冲层、防水层和外护套，该方法包括以下步骤：1)测量电缆中各层的热力学参数，2)确定迭代系数，3)测量环境温度，4)迭代计算电缆中各层温度，5)重复迭代计算，6)选取不同监测点重复测量。通过电流和电缆分层的热力学参数、环境温度实时计算导体层的温度，比直接使用光纤测得的环境温度更准确可靠；通过本专利技术的测量方法可通过电缆分层的热力学参数、历史数据预测导体层的升温过程和温度，预估电缆的载流能力，预先提供参考数据，并可依据电流进行预警。【专利说明】
本专利技术涉及电缆的
，具体说是一种。
技术介绍
随着我国国民经济的跨越式发展，各行业及居民用电需求量也急剧增长，为最大 限度地发挥现有电力电缆的供电能力，使供电企业的经济运行成本达到最优化，迫切需要 随时掌握电力电缆运行情况，以便在确保供电安全的前提下，最大程度地挖掘现有电力电 缆的供电能力。另外，电缆的敷设环境和方式存在很大差异，整条电缆沿线温升是不一样 的，影响电缆载流量的关键是电缆的温度瓶颈，找到并解决温度瓶颈可以大大提高整条电 缆的载流量。国内外已有将分布式光纤测温技术应用于电缆温度在线监测的相关报道，但 是多采用将光纤敷设于电缆表面进行电缆运行温度的监测，不仅施工难度大，而且测量数 据易受外界因素影响，影响测量精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种。 本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是： 本专利技术的，将光纤敷设在电缆中，上述电缆由 内向外依次设置导体层、绝缘层、缓冲层、防水层和外护套，该方法包括以下步骤： A、分别测量电缆中导体层的直径、截面积、热容系数和热阻系数；分别测量绝缘 层、缓冲层、防水层和外护套各自的厚度、热容系数和热阻系数； B、确定迭代系数： 1)热传导系数 【权利要求】1. 一种，将光纤敷设在电缆中，上述电缆由内向外 依次设置导体层、绝缘层、缓冲层、防水层和外护套，该方法包括以下步骤： A、 分别测量电缆中导体层的直径、截面积、热容系数和热阻系数；分别测量绝缘层、缓 冲层、防水层和外护套各自的厚度、热容系数和热阻系数； B、 确定迭代系数： 1)执传导系数其中=C1为绝缘层热阻系数；D1为绝缘层（含导体）的总直径Λ为导体的直径。其中=C2为缓冲层热阻系数；D2为缓冲层的总直径其中：c4为外护套热阻系数；D4为外护套的总直径；D3为防水层的总直径。 2) 升温系数 tl一CqSo+CjSjPq,其中，Sci为导体的截面积，S1为绝缘层（含导体）的总截面积 t =(?-FO+。又R . 其中，S2为缓冲层（含导体、绝缘层）的截面积其中，S4为外护套（含导体、绝缘层等）的截面积 t4 = S4 (I-P2)+Q5P2,3)热功系数 初值K= 0. 8 C、 测量环境温度，实测得光纤某点的温度为Τε，并将各层的初始温度都设置为上述温 度。 D、 迭代计算电缆中各层温度，对于电缆的某层，该层的当前温度为： +上一周期该层的温度 该层的热容 由于导体中电流发热，导体层的温度为： 輕+上-酬导倾度 导体层热容 利用上述步骤B中得到的各参数进行以下计算： 电流发热：Wn =rtln2,其中I为电流值，R为导体电阻；) J △t为本周期到上周期的间隔时间（秒） Ts11为缓冲层在第η周期的温度I?为导体在第η周期的温度 Tdn为绝缘层在第η周期的温度 其中； Tan为防水层和外护套在第η周期的温度I?为测温光纤在第η周期测得的温度 Kn为修正的热功系数 E、 重复迭代计算，重复测量环境温度值和电流值，并重复步骤D中的计算过程，上述步 骤重复不小于8个周期后，即得出该点位置的导体的温度 F、 根据电缆的长度，选取多个的观测点分别进行步骤A至E的采样、测量和计算，以确 定电缆整体的运行情况。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于：光纤敷设 在电缆的缓冲层中时，步骤A中省略防水层和外护套的相关参数。3. 根据权利要求1或2所述的，其特征在于：当测 温光纤敷设在电缆的缓冲层中时，步骤B中的r4和r3不进行计算。4. 根据权利要求3所述的，其特征在于：当测温光 纤敷设在电缆的缓冲层中时，缓冲层温度即为测温光纤测得的温度，因此步骤D中缓冲层 温度Ts、缓冲层外侧的防水层和外护套温度Ta不需要计算，且Ts11 =ΤΛ5. 根据权利要求1所述的，其特征在于：用给定的 温度值代替迭代过程中的测量环境温度，用给定的电流值代替计算过程中的测量电流值， 经过多周期的迭代计算出导体的温度；通过导体的温度，即得出在该电流下电缆能否安全 运行，以及预测电缆可安全运行的时间。【文档编号】G01K11/32GK104236749SQ201310226382【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日 【专利技术者】张喆, 杨帅, 张云鹏, 熊兴发 申请人:天津泺佳科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用光纤测量电缆温度的测量方法，将光纤敷设在电缆中，上述电缆由内向外依次设置导体层、绝缘层、缓冲层、防水层和外护套，该方法包括以下步骤：A、分别测量电缆中导体层的直径、截面积、热容系数和热阻系数；分别测量绝缘层、缓冲层、防水层和外护套各自的厚度、热容系数和热阻系数；B、确定迭代系数：1)热传导系数r1=C1logD1D02π]]>其中：C1为绝缘层热阻系数；D1为绝缘层(含导体)的总直径；D0为导体的直径。r2=C2logD2D12π]]>其中：C2为缓冲层热阻系数；D2为缓冲层的总直径r4=r3=C4logD4D34π]]>其中：C4为外护套热阻系数；D4为外护套的总直径；D3为防水层的总直径。2)升温系数t1＝c0S0+c1S1P0，P0=12logD1D0-1S1S0-1]]>其中，S0为导体的截面积，S1为绝缘层(含导体)的总截面积t2＝c1S1(1‑P0)+c2S2P1，P1=12logD2D1-1S2S1-1]]>其中，S2为缓冲层(含导体、绝缘层)的截面积t3＝c2S2(1‑P1)+c3S3+Q4P2，Q4=πc4D3(D4-D3)4]]>P2=1logD4D3-1D4D3-1]]>其中，S4为外护套(含导体、绝缘层等)的截面积t4＝S4(1‑P2)+Q5P2，Q5=πc4D4(D4-D3)4;]]>3)热功系数初值K＝0.8C、测量环境温度，实测得光纤某点的温度为Te，并将各层的初始温度都设置为上述温度。D、迭代计算电缆中各层温度，对于电缆的某层，该层的当前温度为：由于导体中电流发热，导体层的温度为：利用上述步骤B中得到的各参数进行以下计算：电流发热：Wn＝Kn‑1RIn2，其中I为电流值，R为导体电阻；Tcn=Tcn-1+Wn+Δt(Tdn-1-Tcn-1)r1t1,]]>Tdn=Tdn-1+Δt(Tsn-1-Tdn-1)r2+Δt(Tcn-1-Tdn-1)r1t2,]]>Tsn=Tsn-1+Δt(Tan-1-Tsn-1)r3+Δt(Tdn-1-Tsn-1)r2t3,]]>Tan=Tan-1+Δt(Ten-1-Tan-1)r4+Δt(Tsn-1-Tan-1)r3t4,]]>Kn=1+0.00039(Tcn-20)1,]]>Δt为本周期到上周期的间隔时间(秒)Tsn为缓冲层在第n周期的温度Tcn为导体在第n周期的温度Tdn为绝缘层在第n周期的温度其中；Tan为防水层和外护套在第n周期的温度Ten为测温光纤在第n周期测得的温度Kn为修正的热功系数E、重复迭代计算，重复测量环境温度值和电流值，并重复步骤D中的计算过程，上述步骤重复不小于8个周期后，即得出该点位置的导体的温度F、根据电缆的长度，选取多个的观测点分别进行步骤A至E的采样、测量和计算，以确定电缆整体的运行情况。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张喆，杨帅，张云鹏，熊兴发，
申请(专利权)人：天津泺佳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12