利用光纖測量電纜溫度的測量方法
【專利摘要】一種利用光纖測量電纜溫度的測量方法，將光纖敷設(shè)在電纜中，上述電纜由內(nèi)向外依次設(shè)置導(dǎo)體層、絕緣層、緩沖層、防水層和外護(hù)套，該方法包括以下步驟：1)測量電纜中各層的熱力學(xué)參數(shù)，2)確定迭代系數(shù)，3)測量環(huán)境溫度，4)迭代計算電纜中各層溫度，5)重復(fù)迭代計算，6)選取不同監(jiān)測點(diǎn)重復(fù)測量。通過電流和電纜分層的熱力學(xué)參數(shù)、環(huán)境溫度實時計算導(dǎo)體層的溫度，比直接使用光纖測得的環(huán)境溫度更準(zhǔn)確可靠；通過本發(fā)明的測量方法可通過電纜分層的熱力學(xué)參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)預(yù)測導(dǎo)體層的升溫過程和溫度，預(yù)估電纜的載流能力，預(yù)先提供參考數(shù)據(jù)，并可依據(jù)電流進(jìn)行預(yù)警。
【專利說明】利用光纖測量電纜溫度的測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電纜的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說是一種利用光纖測量電纜溫度的測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展，各行業(yè)及居民用電需求量也急劇增長，為最大 限度地發(fā)揮現(xiàn)有電力電纜的供電能力，使供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本達(dá)到最優(yōu)化，迫切需要 隨時掌握電力電纜運(yùn)行情況，以便在確保供電安全的前提下，最大程度地挖掘現(xiàn)有電力電 纜的供電能力。另外，電纜的敷設(shè)環(huán)境和方式存在很大差異，整條電纜沿線溫升是不一樣 的，影響電纜載流量的關(guān)鍵是電纜的溫度瓶頸，找到并解決溫度瓶頸可以大大提高整條電 纜的載流量。國內(nèi)外已有將分布式光纖測溫技術(shù)應(yīng)用于電纜溫度在線監(jiān)測的相關(guān)報道，但 是多采用將光纖敷設(shè)于電纜表面進(jìn)行電纜運(yùn)行溫度的監(jiān)測，不僅施工難度大，而且測量數(shù) 據(jù)易受外界因素影響，影響測量精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用光纖測量電纜溫度的測量方法。
[0004] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：
[0005] 本發(fā)明的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，將光纖敷設(shè)在電纜中，上述電纜由 內(nèi)向外依次設(shè)置導(dǎo)體層、絕緣層、緩沖層、防水層和外護(hù)套，該方法包括以下步驟：
[0006] A、分別測量電纜中導(dǎo)體層的直徑、截面積、熱容系數(shù)和熱阻系數(shù)；分別測量絕緣 層、緩沖層、防水層和外護(hù)套各自的厚度、熱容系數(shù)和熱阻系數(shù)；
[0007] B、確定迭代系數(shù)：
[0008] 1)熱傳導(dǎo)系數(shù)
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用光纖測量電纜溫度的測量方法，將光纖敷設(shè)在電纜中，上述電纜由內(nèi)向外 依次設(shè)置導(dǎo)體層、絕緣層、緩沖層、防水層和外護(hù)套，該方法包括以下步驟： A、 分別測量電纜中導(dǎo)體層的直徑、截面積、熱容系數(shù)和熱阻系數(shù)；分別測量絕緣層、緩 沖層、防水層和外護(hù)套各自的厚度、熱容系數(shù)和熱阻系數(shù)； B、 確定迭代系數(shù)： 1)執(zhí)傳導(dǎo)系數(shù)
其中=C1為絕緣層熱阻系數(shù)；D1為絕緣層（含導(dǎo)體）的總直徑Λ為導(dǎo)體的直徑。
其中=C2為緩沖層熱阻系數(shù)；D2為緩沖層的總直徑
其中：c4為外護(hù)套熱阻系數(shù)；D4為外護(hù)套的總直徑；D3為防水層的總直徑。 2) 升溫系數(shù) tl一CqSo+CjSjPq,
其中，Sci為導(dǎo)體的截面積，S1為絕緣層（含導(dǎo)體）的總截面積 t =(?-FO
+。又R . 其中，S2為緩沖層（含導(dǎo)體、絕緣層）的截面積
其中，S4為外護(hù)套（含導(dǎo)體、絕緣層等）的截面積 t4 = S4 (I-P2)+Q5P2,
3)熱功系數(shù) 初值K= 0. 8 C、 測量環(huán)境溫度，實測得光纖某點(diǎn)的溫度為Τε，并將各層的初始溫度都設(shè)置為上述溫 度。 D、 迭代計算電纜中各層溫度，對于電纜的某層，該層的當(dāng)前溫度為： +上一周期該層的溫度 該層的熱容 由于導(dǎo)體中電流發(fā)熱，導(dǎo)體層的溫度為： 輕+上-酬導(dǎo)傾度 導(dǎo)體層熱容 利用上述步驟B中得到的各參數(shù)進(jìn)行以下計算： 電流發(fā)熱：Wn =rtln2,其中I為電流值，R為導(dǎo)體電阻；
) J △t為本周期到上周期的間隔時間（秒） Ts11為緩沖層在第η周期的溫度I?為導(dǎo)體在第η周期的溫度 Tdn為絕緣層在第η周期的溫度 其中； Tan為防水層和外護(hù)套在第η周期的溫度I?為測溫光纖在第η周期測得的溫度 Kn為修正的熱功系數(shù) E、 重復(fù)迭代計算，重復(fù)測量環(huán)境溫度值和電流值，并重復(fù)步驟D中的計算過程，上述步 驟重復(fù)不小于8個周期后，即得出該點(diǎn)位置的導(dǎo)體的溫度 F、 根據(jù)電纜的長度，選取多個的觀測點(diǎn)分別進(jìn)行步驟A至E的采樣、測量和計算，以確 定電纜整體的運(yùn)行情況。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，其特征在于：光纖敷設(shè) 在電纜的緩沖層中時，步驟A中省略防水層和外護(hù)套的相關(guān)參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，其特征在于：當(dāng)測 溫光纖敷設(shè)在電纜的緩沖層中時，步驟B中的r4和r3不進(jìn)行計算。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，其特征在于：當(dāng)測溫光 纖敷設(shè)在電纜的緩沖層中時，緩沖層溫度即為測溫光纖測得的溫度，因此步驟D中緩沖層 溫度Ts、緩沖層外側(cè)的防水層和外護(hù)套溫度Ta不需要計算，且Ts11 =ΤΛ
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用光纖測量電纜溫度的測量方法，其特征在于：用給定的 溫度值代替迭代過程中的測量環(huán)境溫度，用給定的電流值代替計算過程中的測量電流值， 經(jīng)過多周期的迭代計算出導(dǎo)體的溫度；通過導(dǎo)體的溫度，即得出在該電流下電纜能否安全 運(yùn)行，以及預(yù)測電纜可安全運(yùn)行的時間。
【文檔編號】G01K11/32GK104236749SQ201310226382
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】張喆, 楊帥, 張云鵬, 熊興發(fā) 申請人:天津濼佳科技有限公司