用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體溫度的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明整體涉及用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體溫度的系統(tǒng)，并且具體地，涉及用于監(jiān)測(cè)包圍在 至少（半）導(dǎo)電層中的導(dǎo)電體，例如高壓配電系統(tǒng)中的電力線纜的導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓配電系統(tǒng)在現(xiàn)代社會(huì)中扮演了重要的角色。對(duì)于此類高壓配電系統(tǒng)的"健康" 來說，安全和保障始終是重要的因素。因此，應(yīng)存在能夠監(jiān)測(cè)高壓配電系統(tǒng)的"健康"的技 術(shù)。
[0003] 在高壓配電系統(tǒng)中，線纜的導(dǎo)體的溫度將隨著由線纜攜載的電流的增加而增加。 因此，在此類系統(tǒng)中，可通過例如在可為弱點(diǎn)的線纜接頭或結(jié)點(diǎn)處，監(jiān)視在線導(dǎo)電體的溫度 來評(píng)估此類系統(tǒng)的"健康"。通常，流過線纜接頭或結(jié)點(diǎn)的正常電流可產(chǎn)生最高90攝氏度的 溫度。如果線纜接頭或結(jié)點(diǎn)的溫度增加超過那個(gè)溫度，那么可能指示該配電系統(tǒng)中發(fā)生某 種錯(cuò)誤。另一方面，知道現(xiàn)有配電系統(tǒng)是否處于最大載流容量、知道是否能夠使用現(xiàn)有系統(tǒng) 可靠地分配額外的電力或者知道是否需要額外的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)支出也是有用的。
[0004] 高壓配電系統(tǒng)中的在線電力線纜以及線纜接頭和結(jié)點(diǎn)通常被多個(gè)絕緣和（半）導(dǎo) 電層絕緣和保護(hù)，并且常常被埋在地下或者被架在高空。因此，例如直接在線纜接頭或結(jié)點(diǎn) 處，監(jiān)測(cè)在線導(dǎo)電體的溫度并不容易。
[0005] 如本說明書中所用：
[0006] "（半）導(dǎo)電的"指根據(jù)特定構(gòu)造，該層可為半導(dǎo)電的或?qū)щ姷摹?br>[0007] 兩個(gè)制品之間的"熱接觸"指制品可彼此以熱量方式交換能量。
[0008] 兩個(gè)制品之間的"直接接觸"指物理接觸。
[0009] 圖1示出一種類型的標(biāo)準(zhǔn)高壓線纜拼接組件30,其中線纜10的兩個(gè)節(jié)段為拼接 的。如圖1所示，線纜10包括導(dǎo)電體31、絕緣層33和（半）導(dǎo)電層35。連接器12同心地 圍繞拼接的導(dǎo)電體31。第一（半）導(dǎo)電（或電極）層13(在這種情況下為金屬層）同心地 圍繞拼接的導(dǎo)電體31和連接器12,從而圍繞連接器12和導(dǎo)電體31形成屏蔽法拉第籠。絕 緣層11 (包含幾何形的應(yīng)力控制元件16)圍繞第一（半）導(dǎo)電層13。上述構(gòu)造被設(shè)置在用 作屏蔽和接地層的第二（半）導(dǎo)電層14(在這種情況下為金屬外殼）的內(nèi)部。樹脂17通 過端口 18中的一個(gè)被傾注到金屬外殼14中，以填充圍繞絕緣層11的區(qū)域。并且，可收縮 的套管層15充當(dāng)最外層。
[0010] 因此，存在開發(fā)解決方案以例如在高壓配電系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)包圍在至少（半）導(dǎo)電層 中的導(dǎo)電體的溫度的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，公開了一種用于監(jiān)測(cè)包圍在至少第一（半）導(dǎo)電層中的導(dǎo) 電體的溫度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括無源感應(yīng)單元，以及收發(fā)器單元和控制單元。該系統(tǒng)任選 地還包括控制單元。無源感應(yīng)單元包括至少一個(gè)溫度感應(yīng)部件，并且被構(gòu)造成具有隨導(dǎo)電 體的溫度變化的諧振頻率和/或Q值。溫度感應(yīng)部件具有隨溫度變化的特征參數(shù)，并且適 于與導(dǎo)電體熱接觸。收發(fā)器單元被構(gòu)造成電磁親接到無源感應(yīng)單元，并且發(fā)出表示無源感 應(yīng)單元的諧振頻率和/或Q值的信號(hào)。收發(fā)器單元被進(jìn)一步構(gòu)造成與控制單元通信，該控 制單元探知表示諧振頻率和Q值中的一個(gè)或兩者的信號(hào)，并且基于所探知到的表示諧振頻 率和Q值中的一個(gè)或兩者的信號(hào)確定導(dǎo)電體的溫度值。控制單元被構(gòu)造成與收發(fā)器單元通 信以探知表示諧振頻率和/或Q值的信號(hào)，并且基于所探知到的表示諧振頻率和/或Q值 的信號(hào)確定導(dǎo)電體的溫度值。
[0012] 在運(yùn)行期間，如果存在監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的需求，那么控制單元可向收發(fā)器單元 發(fā)出指令信號(hào)。一旦收發(fā)器單元接收到指令信號(hào)，其就向感應(yīng)單元發(fā)射激勵(lì)信號(hào)。感應(yīng)單 元從而將通過激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)而振蕩。收發(fā)器單元將檢測(cè)來自感應(yīng)單元的振蕩信號(hào)并且然 后向控制單元發(fā)出反饋信號(hào)。振蕩信號(hào)和反饋信號(hào)包含表示隨導(dǎo)電體的溫度變化的感應(yīng)單 元的諧振頻率和/或Q值的信息。因此，控制單元能夠基于所探知到的反饋信號(hào)確定導(dǎo)電 體的溫度值。
[0013] 在本公開中，導(dǎo)電體（例如與連接器相鄰）的溫度是通過檢測(cè)類似無源感應(yīng)單元 的諧振頻率和/或Q值的其他參數(shù)而探知到的，這些參數(shù)體現(xiàn)導(dǎo)電體的溫度信息。相比之 下，本領(lǐng)域中的許多現(xiàn)有的解決方案使用安裝在線纜的外表面上的溫度傳感器，并且估計(jì) 導(dǎo)體處的溫度。此外，本發(fā)明的無源感應(yīng)單元不需要電力并且構(gòu)成具有長(zhǎng)使用壽命的無源 電元件。從而使得該系統(tǒng)能夠在長(zhǎng)生命周期中更加可靠。
【附圖說明】
[0014] 通過下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些和/或其他方面 和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的并且更易于理解，其中：
[0015] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)線纜拼接組件的部分切除示意圖；
[0016] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)的示意性框圖；
[0017] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)的L-C回路的示意性電 路圖；
[0018] 圖4是示出導(dǎo)電體的溫度、溫度敏感感應(yīng)線圈的電感以及如圖3所示的L-C回路 中的諧振頻率之間的關(guān)系的圖；
[0019] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)的L-C回路的示意性電 路圖；
[0020] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)的L-C回路的示意性電 路圖；
[0021] 圖7是示出導(dǎo)電體的溫度、溫度敏感電阻器的電阻以及如圖6所示的L-C回路中 的諧振頻率之間的關(guān)系的圖；
[0022] 圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)的L-C回路的示意性電 路圖；
[0023] 圖9是示出導(dǎo)電體的溫度、溫度敏感電阻器的電阻以及如圖8所示的L-C回路中 的諧振頻率之間的關(guān)系的圖；
[0024] 圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)的示意性電路圖；
[0025] 圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)在線纜拼接組件中的 應(yīng)用的部分切除示意圖；
[0026] 圖12是線纜拼接組件中的導(dǎo)電體的一部分的剖面圖，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例 的無源感應(yīng)單元被應(yīng)用于該線纜拼接組件；
[0027] 圖13是圖11的、但具有不同可收縮的套管層的線纜拼接組件的一部分的部分截 面透視圖；
[0028] 圖14(a)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)在線纜拼接組件 中的應(yīng)用的部分切除示意圖；
[0029] 圖14(b)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)在線纜拼接組件 中的應(yīng)用的部分切除示意圖；
[0030] 圖15是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)在線纜拼接組件中的 應(yīng)用的部分切除示意圖；
[0031] 圖16是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)在線纜拼接組件中的 應(yīng)用的部分切除示意圖；以及
[0032] 圖17是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)在線纜拼接組件中的 應(yīng)用的部分切除示意圖。
[0033] 本發(fā)明的范圍將決不限于附圖的簡(jiǎn)單示意圖、構(gòu)成部件的數(shù)量、材料、形狀、相對(duì) 排列等等，而是僅作為實(shí)施例的示例來公開。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 在下文中將會(huì)參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中類似的參考編號(hào) 是指類似的元件。然而，本公開可以多種不同形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)理解為限于本文示出的實(shí) 施例；相反，這些實(shí)施例的提供旨在讓本公開周密完整，并將本公開的原理完整地傳達(dá)給本 領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0035] 本公開提供用于例如在線纜接頭或結(jié)點(diǎn)處，監(jiān)測(cè)線纜的導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)的實(shí) 施例。在一些實(shí)施例中，此類系統(tǒng)和方法能夠遠(yuǎn)程地監(jiān)測(cè)線纜內(nèi)導(dǎo)體處的溫度。如上所述， 線纜接頭或結(jié)點(diǎn)在高壓配電系統(tǒng)中可能具有最弱載流容量，并且在電流過載時(shí)可能具有較 高故障可能性。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)可被用于監(jiān)測(cè)位于線纜 接頭或結(jié)點(diǎn)中的導(dǎo)電體的溫度，使得可根據(jù)該溫度判斷導(dǎo)電體以及線纜接頭或結(jié)點(diǎn)是否工 作良好。
[0036] 圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體31的溫度的系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng) 100包括無源感應(yīng)單元20、收發(fā)器單元40和控制單元50。無源感應(yīng)單元20被構(gòu)造成包括 至少一個(gè)溫度感應(yīng)部件，例如，如下文所述的溫度敏感電容器、溫度敏感電感器、溫度敏感 開關(guān)或溫度敏感電阻器。溫度感應(yīng)部件具有隨溫度變化的特征參數(shù)，并且被構(gòu)造成例如通 過與導(dǎo)電體31的外表面直接接觸來與導(dǎo)電體31熱接觸。無源感應(yīng)單元20被進(jìn)一步構(gòu)造 成具有隨導(dǎo)電體31的溫度變化的諧振頻率和/或Q值。收發(fā)器單元40被構(gòu)造成電磁耦接 到無源感應(yīng)單元20,并且發(fā)出表示感應(yīng)單元20的諧振頻率和/或Q值的信號(hào)?？刂茊卧?50被構(gòu)造成與收發(fā)器單元40通信以探知表示諧振頻率和/或Q值的信號(hào)，并且基于所探知 到的表示諧振頻率和/或Q值的信號(hào)確定導(dǎo)電體31的溫度值。
[0037] 在運(yùn)行期間，如果存在監(jiān)測(cè)導(dǎo)電體31的溫度的需求，那么控制單元50可向收發(fā)器 單元40發(fā)出指令信號(hào)S1。一旦收發(fā)器單元40接收到指令信號(hào)S1，其就向感應(yīng)單元20發(fā) 射激勵(lì)信號(hào)S2。激勵(lì)信號(hào)S2將引起感應(yīng)單元20振蕩。收發(fā)器單元40將檢測(cè)來自感應(yīng)單 元20的振蕩信號(hào)S3并且然后向控制單元50發(fā)出反饋信號(hào)S4。振蕩信號(hào)S3和反饋信號(hào) S4包含表示隨導(dǎo)電體31的溫度變化的感應(yīng)單元20的諧振頻率和/或Q值的信息。因此， 控制單元50能夠基于所探知到的反饋信號(hào)S4確定導(dǎo)電體31的溫度值。
[0038] 另選地，如圖2所示，系統(tǒng)100可還包括能量獲取單元60。能量獲取單元60適于 在AC電流流過導(dǎo)電體31時(shí)獲取