用于输电线路的基于磁性的温度感测制造技术

本发明专利技术提供用于感测、测量或监测电缆输电线路的温度的系统和方法。将温度敏感型电感器设置成与所述输电线路热接触。所述输电线路的所述温度可通过测量所述温度敏感型电感器的电感来感测、测量或监测。本发明专利技术提供用以消除、最小化或解释在通过所述输电线路携载的电流和所述温度敏感型电感器之间的磁耦合的机构和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于输电线路的基于磁性的温度感测
本公开涉及用于监测电导体温度的系统，具体地讲，涉及用于监测电导体例如配电系统中电力线缆的电导体的温度的系统。
技术介绍
配电系统在现代社会中扮演着重要的角色。对于配电系统的“健康”来说，安全和保障始终是重要的因素。因此，应存在能够监测配电系统“健康”的技术。在中压或高压配电系统中，电缆导体的温度可随着由线缆携载的电流的增加而升高。因此，在此类系统中，可通过例如在可为弱点的线缆接头或结点处，监视在线电导体的温度来评估此类系统的“健康”。通常，流经线缆接头或结点的正常电流可产生最高达例如约90℃的温度。如果线缆接头或结点的温度升高超过此温度，则可指示此配电系统中可能发生故障。另一方面，知道现有配电系统是否处于最大载流容量、知道是否能够使用现有系统可靠地分配额外的电力或者知道是否需要额外的基础结构支出也是有用的。
技术实现思路
中压或高压配电系统中的在线电力线缆以及线缆接头和结点通常被多个绝缘和(半)导电层绝缘和保护，和/或常常被埋在地下或者被架在高空。希望能够直接实时监测或测量在线电导体的温度。简而言之，在一个方面，提供用于感测输电线路的温度的温度感测设备。该设备包括具有电感器的无源电路或单元。电感器具有温度敏感型芯。温度敏感型芯具有相对磁导率能够随温度变化的成分。无源电路具有随温度变化的谐振频率或Q值中的至少一者。温度敏感型芯被设置成与输电线路热接触，电感器的电感随输电线路的温度变化。本文中使用的术语“热接触”意指两个或更多个物品可以热量形式彼此交换能量。在另一方面，提供用于感测输电线路的温度的方法。该方法包括提供包含电感器的无源电路。电感器包括温度敏感型芯。无源电路具有随温度变化的谐振频率或Q值中的至少一者。将温度敏感型芯设置成与输电线路热接触。提供收发器单元以电磁耦合到无源电路。该方法还包括经由收发器单元和无源电路之间的电磁耦合来测量无源电路的谐振频率，以及基于所测量的谐振频率来确定输电线路的温度的变化。温度敏感型芯具有相对磁导率能够随温度变化的成分，并且电感器的电感和无源电路的谐振频率随输电线路的温度变化。在另一方面，提供用于监测输电线路内电流的方法。该方法包括：提供包括电感器的无源电路；将电感器设置成磁性接近输电线路；提供被构造成电磁耦合到无源电路的收发器单元；经由收发器单元和无源电路之间的电磁耦合来监测无源电路的谐振频率；以及基于所监测的谐振频率来确定输电线路内电流的属性诸如相位或量值。电感器包括被构造成磁耦合到由输电线路的电流产生的磁通量的电感器芯，电感器的电感和无源电路的谐振频率随输电线路的电流而变化。本公开的示例性实施方案获得各种出乎意料的结果和优点。本公开的示例性实施方案的一个此类优点是，来自输电线路的磁场和/或电感器的内部磁场的可能磁干扰可降至最低程度。在没有磁干扰的情况下，输电线路的温度可基于在输电线路的温度变化时电感器的电感变化进行实时准确的测量。示例性实施方案列表以下列出示例性实施方案。应当理解，实施方案A至L、M至T以及U至W中的任一个可组合。实施方案A.一种用于感测输电线路的温度的温度感测设备，该设备包括：无源电路，无源电路包括电感器，电感器包括温度敏感型芯，温度敏感型芯具有相对磁导率能够随温度变化的成分，无源电路具有随温度变化的谐振频率或Q值中的至少一者；和磁屏蔽结构，该磁屏蔽结构被设置成与温度敏感型芯相邻，并且磁屏蔽结构被构造成当温度敏感型芯被设置成磁性接近输电线路时屏蔽温度敏感型芯使其免受来自输电线路的磁场的影响，其中温度敏感型芯被设置成与输电线路热接触，并且电感器的电感随输电线路的温度变化。实施方案B.一种用于感测输电线路的温度的温度感测设备，该设备包括：无源电路，无源电路包括电感器，电感器包括温度敏感型芯，温度敏感型芯具有相对磁导率能够随温度变化的成分，无源电路具有随温度变化的谐振频率或Q值中的至少一者；和中空耦合器，中空耦合器用于以串联方式电连接输电线路的部分，并且电感器被定位在中空耦合器的内部空间中，其中温度敏感型芯被设置成与输电线路热接触，并且电感器的电感随输电线路的温度变化。实施方案C.根据实施方案A或B所述的设备，其中电感器是包括温度敏感型芯和电感器线圈的环形电感器，温度敏感型芯具有环形形状，电感器线圈围绕温度敏感型芯的周边分布。实施方案D.根据前述实施方案中任一项所述的设备，其中温度敏感型芯被设置在由输电线路产生的磁场中的对称位置处。实施方案E.根据实施方案D所述的设备，其中温度敏感型芯面对输电线路，其中温度敏感型芯的z轴基本上垂直地延伸跨过输电线路。实施方案F.根据前述实施方案中任一项所述的设备，其中电感器包括罐形芯电感器或基于铁氧体棒的电感器。实施方案G.根据实施方案A所述的设备，其中磁屏蔽结构包含高导磁合金、镍铁合金或其组合。实施方案H.根据前述实施方案中任一项所述的设备，其中温度敏感型芯的成分包括居里温度高于150℃的一种或更多种铁磁材料或亚铁磁材料，并且在-50℃至150℃的温度范围内成分显示出相对磁导率对温度具有正斜率。实施方案I.根据前述实施方案中任一项所述的设备，其中温度敏感型芯的成分包括居里温度低于150℃的一种或更多种铁磁材料或亚铁磁材料，并且成分显示出相对磁导率对温度具有负斜率。实施方案J.根据前述实施方案中任一项所述的设备，还包括电连接到电感器以形成无源谐振电路的电容器。实施方案K.根据前述实施方案中任一项所述的设备，还包括与电感器电连接以形成无源谐振电路的天线。实施方案L.根据实施方案J或K所述的设备，还包括电磁耦合到无源谐振电路的收发器单元，并且收发器单元被构造成发出表示输电线路的温度的信号。实施方案M.一种用于感测输电线路的温度的方法，该方法包括：提供具有随温度变化的谐振频率和Q值中的至少一者的无源电路，无源电路包括具有温度敏感型芯的电感器；将温度敏感型芯设置成与输电线路热接触；提供被构造成电磁耦合到无源电路的收发器单元；经由收发器单元和无源电路之间的电磁耦合来测量无源电路的谐振频率或Q值；以及基于所测量的谐振频率或Q值来确定输电线路的温度，其中温度敏感型芯具有相对磁导率能够随温度变化的成分，并且电感器的电感和无源电路的谐振频率或Q值随输电线路的温度变化。实施方案N.根据实施方案M所述的方法，其中无源电路的谐振频率是在这样的时间窗口内测量的，在时间窗口内通过输电线路的电流基本上为零。实施方案O.根据实施方案N所述的方法，还包括确定输电线路内电流的电流过零点。实施方案P.根据实施方案N或O所述的方法，还包括监测无源电路的谐振频率或Q值，以确定最小谐振频率和最大谐振频率中的至少一者。实施方案Q.根据实施方案M至P中任一项所述的方法，其中温度敏感型芯被设置在由输电线路产生的磁场中的对称位置处，以减小磁场和电感器之间的磁耦合。实施方案R.根据实施方案M至Q中任一项所述的方法，还包括提供与温度敏感型芯相邻设置的磁屏蔽结构，并且磁屏蔽结构被构造成当温度敏感型芯被设置成磁性接近输电线路时屏蔽温度敏感型芯使其免受来自输电线路的磁场的影响。实施方案S.根据实施方案M至R中任一项所述的方法，还包括将温度敏感型芯设置在中空耦合器的内部，中空耦合器以串联方式电连接输电线路的部分。实施方案T.根据实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于感测输电线路的温度的温度感测设备，所述设备包括：无源电路，所述无源电路包括电感器，所述电感器包括温度敏感型芯，所述温度敏感型芯具有相对磁导率能够随温度变化的成分，所述无源电路具有随温度变化的谐振频率或Q值中的至少一者；和磁屏蔽结构，所述磁屏蔽结构被设置成与所述温度敏感型芯相邻，并且所述磁屏蔽结构被构造成当所述温度敏感型芯被设置成磁性接近所述输电线路时屏蔽所述温度敏感型芯使其免受来自所述输电线路的磁场的影响，其中所述温度敏感型芯被设置成与所述输电线路热接触，并且所述电感器的电感随所述输电线路的温度变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.02 US 62/086,3021.一种用于感测输电线路的温度的温度感测设备，所述设备包括：无源电路，所述无源电路包括电感器，所述电感器包括温度敏感型芯，所述温度敏感型芯具有相对磁导率能够随温度变化的成分，所述无源电路具有随温度变化的谐振频率或Q值中的至少一者；和磁屏蔽结构，所述磁屏蔽结构被设置成与所述温度敏感型芯相邻，并且所述磁屏蔽结构被构造成当所述温度敏感型芯被设置成磁性接近所述输电线路时屏蔽所述温度敏感型芯使其免受来自所述输电线路的磁场的影响，其中所述温度敏感型芯被设置成与所述输电线路热接触，并且所述电感器的电感随所述输电线路的温度变化。2.一种用于感测输电线路的温度的温度感测设备，所述设备包括：无源电路，所述无源电路包括电感器，所述电感器包括温度敏感型芯，所述温度敏感型芯具有相对磁导率能够随温度变化的成分，所述无源电路具有随温度变化的谐振频率或Q值中的至少一者；和中空耦合器，所述中空耦合器用于以串联方式电连接所述输电线路的部分，并且所述电感器被定位在所述中空耦合器的内部空间中，其中所述温度敏感型芯被设置成与所述输电线路热接触，并且所述电感器的电感随所述输电线路的温度变化。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述电感器是包括所述温度敏感型芯和电感器线圈的环形电感器，所述温度敏感型芯具有环形状，并且所述电感器线圈围绕所述温度敏感型芯的周边分布。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述温度敏感型芯被设置在由所述输电线路产生的磁场中的对称位置处。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述温度敏感型芯面对所述输电线路，其中所述温度敏感型芯的z轴基本上垂直地延伸跨过所述输电线路。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述电感器包括罐形芯电感器或基于铁氧体棒的电感器。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述磁屏蔽结构包含高导磁合金、镍铁合金或其组合。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述温度敏感型芯的所述成分包括居里温度高于150℃的一种或更多种铁磁材料或亚铁磁材料，并且在-50℃至150℃的温度范围内所述成分显示出所述相对磁导率对温度具有正斜率。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·P·博尼法，罗纳德·D·叶斯梅，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US