本发明专利技术涉及一种基于分布式光纤测温方法的电缆载流量监测系统及方法，它包括激光驱动装置，激光驱动装置与电缆中的感温装置相配合；感温装置与相应的光纤分路器相配合，各个光纤分路器的输出端与光缆一端连接，光缆另一端与配线箱连接，配线箱与解调装置相配合，解调装置输出端与电缆IEC计算服务器连接，电缆IEC计算服务器输出到客户终端。本发明专利技术结合分布式光纤测温方法，可以获得电缆运行的重要的参数，通过载流量的综合分析，大大提高模拟的准确度，可为保证城市电缆安全运营及合理配置输电能力提供决策依据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于分布式光纤测温方法的电缆载流量监测方法及系统。
技术介绍
随着工业和电力系统的持续发展，电网中的高压电缆线路日益增多，电力传输的 强度也一直在不断地增加，智能电网对输电系统提出了更高的要求，当电缆在额定负荷下 运行时，线芯温度达到允许值。电缆一旦超过负荷，线芯温度将急剧上升，加速绝缘老化，甚 至发生热击穿。所以，必须对电缆的运行温度进行控制，这就要求电力运行部门对电缆的实 际负荷进行合理调度。如何在保证电缆长期安全可靠运行的基础上提高电缆系统的输电能 力和输电效率越发成为电力部门关心的重点问题。目前，电缆的载流量计算采用国际上公认的IEC标准，但此标准只可满足简单场 景下的载流量计算并不适用于复杂场景，存在一定的局限性；另一方面，IEC标准所提供的 算法适用于手工计算，这样的计算方式过于繁琐，到目前为止IEC的电算化尚未成熟，还处 在逐步发展中。同时，当前IEC载流量计算的参数选取也受监测条件限制，通常采用经验值 或估算值，造成载流量计算不准确；运行温度是电缆的一个重要参数，在电力电缆的选型和 敷设阶段，由于不可能对实际运行环境进行全面的考虑，通常都是根据标准环境温度进行 的，这样将导致电缆在环境温度高或散热条件不良时运行于过热状态，减少运行寿命。因 此，如果能够根据实际运行状态和运行环境，实时地对电缆的负荷进行调度和调整，不仅能 够保证电缆的运行安全，使其带负荷能力得到充分发挥，而且在有些情况下还可以解决电 力调度中紧急状况下的电力供应问题。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种基于分布式光纤测温方法的电缆载流量 监测方法及系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案基于分布式光纤测温方法的电缆载流量监测系统，它包括激光驱动装置，激光驱 动装置与电缆中的感温装置相配合；感温装置与相应的光纤分路器相配合，各个光纤分路 器的输出端与光缆一端连接，光缆另一端与配线箱连接，配线箱与解调装置相配合，解调装 置输出端与电缆IEC计算服务器连接，电缆IEC计算服务器输出到客户终端。所述激光驱动装置包括激光驱动器，激光驱动器的输出端与激光器的输入端连 接。所述感温装置为分布式测温光纤。所述解调装置为光纤信号解调仪。所述光缆为全介质自承式光缆。所述的基于分布式光纤测温方法的电缆载流量监测方法，该监测方法包括如下步 骤Stepl 激光器发出脉冲光注入分布式测温光纤，测温光纤产生的后向散射光通过 光纤分路器输入到光缆；Step2:经光缆传输后最终将光信号输入到光纤信号解调仪，光纤信号解调仪将解 调信号输入到电缆IEC计算服务器；St印3 电缆IEC计算服务器根据输入的光信号解析出某段电缆的导体温度θ c和 电缆表面温度ea，按IEC 60287提供的计算100%负荷因数下的电缆载流量的计算公式计 算电缆动态载流量I「。。151 /= I θε-θα-W^O.ST, +n(T2+T3 +T4)]~~ ^RT1+HR(^A1)T2+^ + A1+A2XT3+T4)其中，导体温度θ c取测温系统实时值，相应的导体交流电阻R取对应于0C时的 值；θ a为电缆表面温度，取测温系统实时值；W为绝缘介质损耗；λ 1是金属护套损耗系 数；λ 2为铠装层的损耗系数；Tl、Τ2、Τ3分别为绝缘、内垫衬层、外护层的热阻，Τ4为电缆 和周围媒质的热阻，与电缆型号、施工方式有关；η为电缆回路数；I为当前工况下电缆载流 量；St印4 根据st印3求得的每段电缆动态载流量得到该根电缆的动态载流量； St印5 客户服务端根据电缆IEC计算服务器输出的所有电缆的动态载流量，实现 各种日常运行工作。所述st印3中，某段电缆导体的交流电阻R = R0X X (1+Ys+Yp)； 其中，RO与Ci2tl为定值，依据导体类型而不同，集肤效应因数Ys、邻近效应因数Yp参见 IEC60287 及 JB/T 101 81 系列标准。所述step3中，绝缘介质损耗W由IEC计算服务器数据库提供参数，根据某段电 缆长度计算得出，单位长度电缆介质损耗可用下式进行计算Wd = oCU02tg5 XlO-6式中，ω = 2 Jif，f为工频，50Hz ;C为单位长度电缆电容，单位μ F/cm ;tg δ为绝 缘材料介质损耗角正切；EO是对地电压，单位V。所述step4中，某根电缆的动态载流量取该根电缆中各段电缆动态载流量的最小值。有益效果本专利技术可以实现精确的监测电缆运行温度，根据温度监测可以得到 100%负荷因数载流量信息，与传统的估计电缆温度相比减少了电缆载流量的误差，通过载 流量的综合分析，对电缆运行状况做出评估，进而为合理调整额定载流量提供科学依据，同 时归纳出各种电缆故障发生的原因以及故障发生前出现的各种异常情况，从而为预报电缆 故障提供理论和事实证据，大大提高模拟的准确度，为保证城市电缆安全运营及合理配置 输电能力提供决策依据。附图说明图1为分布式光纤温度传感器系统框图；图2为本专利技术的结构示意框图；图3为电缆动态载流量监测流程图；其中，1感温装置，2光纤分路器，3光缆，4配线箱，5光纤信号解调仪，6电缆IEC计算服务器，7客户服务端，8激光驱动器，9激光器，10双向耦合器，11波分复用器，12光电 检测器APD，13放大器，14采集平均累加器，15微型计算机。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明如图1所示， 为分布式光纤温度传感器系统，主要有传感光纤、激光器9及激光驱 动器8、双向耦合器10、波分复用器11、光电检测器APD 12、放大器13、采集平均累加器14 和微型计算机15组成。激光器9发出的脉冲光作为泵浦光，经过耦合器注入传感光纤，脉 冲光在传感光纤中向前传播的同时，产生向后传播的后向散射光。后向散射光通过光滤波 滤出反斯托克斯光和瑞利光，斯托克斯散射和反斯托克斯散射统称为拉曼散射，再经过光 电转换和放大电路，放大后的信号被高速数据采集卡采集，经过数据处理和定标，解调出温 度。分布式光纤温度测温系统具有以下优点(1)光纤感知温度和位置信息，传感器无源，本质安全。传感器分辨率高，测温精 确，响应时间短。(2)可做成大容量，多点，分布式测温系统；一台解调仪可带几百个传感器；节省费用。(3)由于全光信号传输，不受传感器距离限制，最大传感距离达10km，是超远程温 度检测系统。本系统结合分布式光纤测温技术进一步提高了系统的智能化。电缆运行状况、压 接质量好坏，只能在运行中发现，运行时间越长越容易发生过热烧穿事故，由此可能造成 巨大经济损失。分布式光纤测温技术针对电缆因绝缘老化或接触不良等故障的早期预测而 设计的，能够把这些故障隐患消灭在萌芽中，在故障隐患出现前及时的做出预报，使维护人 员能够实时的了解电缆的运行情况，对可能出现的故障提早进行及时的处理。将分布式光纤温度传感器系统的测温原理利用到电缆载流量监测系统中，如图2 所示为本专利技术的原理框图，它包括激光驱动装置，激光驱动装置与电缆中的感温装置1相 配合；感温装置1与相应的光纤分路器2相配合，各个光纤分路器2的输出端与光缆3 —端 连接，光缆3另一端与配线箱4连接，配线箱4与解调装置相配合，解调装置输出端与电缆 IEC计算服务器6连接，电缆IEC计算服本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．基于分布式光纤测温方法的电缆载流量监测系统，其特征是，它包括激光驱动装置，激光驱动装置与电缆中的感温装置相配合；感温装置与相应的光纤分路器相配合，各个光纤分路器的输出端与光缆一端连接，光缆另一端与配线箱连接，配线箱与解调装置相配合，解调装置输出端与电缆ＩＥＣ计算服务器连接，电缆ＩＥＣ计算服务器输出到客户终端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，白万建，王玉国，张顺生，宋来森，彭红霞，
申请(专利权)人：山东电力集团公司菏泽供电公司，
类型：发明
国别省市：37
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