一种光栅阵列光纤复合智能电缆制造技术

本发明专利技术公开了一种光栅阵列光纤复合智能电缆，该智能电缆包括外部的保护层，保护层内设置有多条电力电缆，电力电缆之间呈中心对称排列；电力电缆之间设置有光栅阵列光纤，光栅阵列光纤用于实时监测电力电缆运行过程中的各种参量；保护层、电力电缆和光栅阵列光纤之间的空隙中设置有填充层。本发明专利技术能够实现电缆运行过程中的温度、应变、振动等参量的实时测量，提高了电缆智能防盗性能和在线监测系统的响应时间和测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能电缆领域，尤其涉及一种光栅阵列光纤复合智能电缆。
技术介绍
电力电缆在整个电网运行中承担着举足轻重的作用，其安全运行对整个电网具有特别重要意义，但目前市场上一般都是普通的用于传输电力的常规电缆，不具有对自身安全和运行状态进行感知的功能。确定电缆本体及周围环境温度，可以及早地发现制造工艺、局放、劣化、机械损伤等缺陷，还可以动态管理电缆的输送能力，提高电缆的运行效率，提升电缆线路的资产利用率，而且电缆的温度测量本身也是电缆载流量计算的依据，电力电缆温度的实时在线监测已成为电网安全的重要技术指标。另外，电缆的防盗技术也是需求之一，通常在电缆沿线加装振动传感器对电缆盗挖发出预警，如果在电缆中加入振动传感器则可以完成电缆的智能防盗预警。专利申请文献“智能电缆”(2015103294177)和专利申请文献“多功能智能电缆”(2015102742072)公开了一种光纤复合电缆的结构，可通过光纤监测温度和其它参数。该方法是通过光纤喇曼背向散射强度和温度相关的性能测温，由于散射光强极其微弱，是入射光的10-8左右，限制了响应时间、测温精度等系统性。另外，尽管测量喇曼增益系数的方法很多，较早的是通过测量熔融石英的自发喇曼散射截面积进而得到光纤的喇曼增益系数分布的，但是测量方法相对复杂；近年来，人们研究出各种简单有效的测量方法，比如：开关法、脉冲扫描法和单光测量等方法。尽管开关法对泵浦光源要求低，而且可以同时测量多段光纤的喇曼增益系数，但是需要的器件较多，需要的装置相对复杂；脉冲扫描法简单，但受噪声影响较大；单光测量法只需要一个光源，但参数多，计算复杂。所以采用上述方法难以实现光纤监测温度实用化。光栅阵列光纤是一种利用光纤拉制过程在线写入光栅技术生产的特种光纤，这种光纤带有光栅阵列，光栅的反射波长、间距和反射率都可控，可根据要求定制。光栅的反射强度比背向散射光高好几个数量级，保证了测量的信号强度。而且光栅的波长改变量和温度、应变等相关，是绝对测量，不需要参考点，且避免了光强波动产生的测量误差。光的干涉是精度最高的测量方式之一，如专利“基于光纤弱反射点阵Fizeau干涉分布式振动传感系统及方法”公开的内容，利用相邻两个光栅反射光之前的Fizeau干涉可完成振动的测量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中不具备对自身安全和运行状态进行感知的功能的缺陷，提供一种光栅阵列光纤复合智能电缆。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种光栅阵列光纤复合智能电缆，该智能电缆包括外部的保护层，保护层内设置有多条电力电缆，电力电缆之间呈中心对称排列；电力电缆之间设置有光栅阵列光纤，光栅阵列光纤用于实时监测电力电缆运行过程中的各种参量；保护层、电力电缆和光栅阵列光纤之间的空隙中设置有填充层。进一步地，本专利技术的电力电缆设置有不少于3条，相邻两条电力电缆之间均设置有1条光栅阵列光纤。进一步地，本专利技术的电力电缆设置有不少于3条，电力电缆的对称中心位置设置有1条光栅阵列光纤。进一步地，本专利技术的电力电缆的形状为圆形或绞合扇形。进一步地，本专利技术的光栅阵列光纤实时监测的参量包括：温度、应变和振动。进一步地，本专利技术的电力电缆包括由内向外依次设置的线芯、内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层、金属屏蔽层。进一步地，本专利技术的线芯为铜线导体或铝线导体，绝缘层为交联聚乙烯绝缘层。进一步地，本专利技术的光栅阵列光纤外部包裹有光纤保护管。进一步地，本专利技术的保护层包括由内向外依次设置的包带、钢丝编织屏蔽和PVC护套。进一步地，本专利技术的填充层中的填充料为聚丙烯带或无纺布。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的光栅阵列光纤复合智能电缆，通过设置在电缆中的光栅阵列光纤对电力电缆的运行状态进行实时监测，能够实现电缆运行过程中的温度、应变、振动等参量的实时测量，提高了电缆智能防盗性能和在线监测系统的响应时间和测量精度；且通过设置在电缆中的填充层和设置在电缆外的保护层，提高了电缆的使用寿命。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的光栅阵列光纤复合智能电缆的结构示意图；图2是本专利技术的具体实施例的结构示意图一；图3是本专利技术的具体实施例的结构示意图二；图中，1-电力电缆，2-填充层，3-光栅阵列光纤，4-保护层，11-第一电力电缆，12-第二电力电缆，13-第三电力电缆，21-第一填料空间，22-第二填料空间，23-第三填料空间，24-第四填料空间，31-第一测温光栅阵列光纤光缆，32-第二测温光栅阵列光纤光缆，33-第三测温光栅阵列光纤光缆，41-绞合扇形铜导体，42-交联聚乙烯绝缘,43-光纤保护管,44-光栅阵列光纤,45-包带,46-钢丝编织屏蔽,47-PVC护套。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的新型的光栅阵列光纤复合电缆，可实现电缆运行过程中的温度、应变、振动等参量的实时测量，提高了电缆智能防盗性能和在线监测系统的响应时间和测量精度。如图1所示，本专利技术实施例的光栅阵列光纤复合智能电缆，该智能电缆包括外部的保护层4，保护层4内设置有多条电力电缆1，电力电缆1之间呈中心对称排列；电力电缆1之间设置有光栅阵列光纤3，光栅阵列光纤3用于实时监测电力电缆1运行过程中的各种参量；保护层4、电力电缆1和光栅阵列光纤3之间的空隙中设置有填充层2。如图2所示，在本专利技术的一个具体实施例中，电力电缆1设置有不少于3条，相邻两条电力电缆之间均设置有1条光栅阵列光纤3。如图3所示，在本专利技术的另一个具体实施例中，电力电缆1设置有不少于3条，电力电缆1的对称中心位置设置有1条光栅阵列光纤3。电力电缆1的形状为圆形或绞合扇形，针对不同的应用场景，还可以设置为不同形状。光栅阵列光纤3实时监测的参量包括：温度、应变和振动，针对不同的应用场景，使用不同的光栅阵列光纤3还可以监测其它的多种参量。电力电缆1包括由内向外依次设置的线芯、内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层、金属屏蔽层。线芯为铜线导体或铝线导体，绝缘层为交联聚乙烯绝缘层。光栅阵列1光纤外部包裹有光纤保护管。保护层4包括由内向外依次设置的包带、钢丝编织屏蔽和PVC护套。填充层2中的填充料为聚丙烯带或无纺布。如图2所示，在本专利技术的另一个具体实施例中，该智能电缆包括电力电缆、光栅阵列光纤光缆、填充层和保护层，其特征在于环形的保护层内有多条电力电缆，保护层和多条电力电缆之间为填充层，填充层中有多条光栅阵列光纤光缆。电力电缆的数量为三条，分别为第一电力电11、第二电力电缆12、第三电力电缆13，填充层包括第一填料空间21、第二填料空间22、第三填料空间23和第四填料空间24，第一填料空间21、第二填料空间22、第三填料空间23分别由两条电力电缆和保护层围成，第四填料空间24由三条电力电缆围成，第一填料空间21内设有第一测温光栅阵列光纤光缆31和填充料，第二填料空间22内设有第二测温光栅阵列光纤光缆32和填充料，第三填料空间23内设有第三测温光栅阵列光纤光缆33和填充料。电力电缆包括由内向外依次设置的线芯、内半导电屏蔽层、绝缘层、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光栅阵列光纤复合智能电缆，其特征在于，该智能电缆包括外部的保护层，保护层内设置有多条电力电缆，电力电缆之间呈中心对称排列；电力电缆之间设置有光栅阵列光纤，光栅阵列光纤用于实时监测电力电缆运行过程中的各种参量；保护层、电力电缆和光栅阵列光纤之间的空隙中设置有填充层。

【技术特征摘要】
1.一种光栅阵列光纤复合智能电缆，其特征在于，该智能电缆包括外部的保护层，保护层内设置有多条电力电缆，电力电缆之间呈中心对称排列；电力电缆之间设置有光栅阵列光纤，光栅阵列光纤用于实时监测电力电缆运行过程中的各种参量；保护层、电力电缆和光栅阵列光纤之间的空隙中设置有填充层。2.根据权利要求1所述的光栅阵列光纤复合智能电缆，其特征在于，电力电缆设置有不少于3条，相邻两条电力电缆之间均设置有1条光栅阵列光纤。3.根据权利要求1所述的光栅阵列光纤复合智能电缆，其特征在于，电力电缆设置有不少于3条，电力电缆的对称中心位置设置有1条光栅阵列光纤。4.根据权利要求1所述的光栅阵列光纤复合智能电缆，其特征在于，电力电缆的形状为圆形或绞合扇形。5.根据权利要求1所述的光栅阵列光纤复...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立新，郭会勇，许儒泉，范典，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42