一種光纖分布式高壓電纜測溫裝置的制造方法
【專利摘要】一種光纖分布式高壓電纜測溫裝置，包括脈沖激光器、光波分復(fù)用器、測溫光纜、雙通道同步數(shù)字采集卡和CPU，所述脈沖激光器的輸出端連接光波分復(fù)用器的公共端；光波分復(fù)用器的輸出端分別連接斯托克斯光探測器的輸入端和反斯托克斯光探測器的輸入端；斯托克斯光探測器的輸出端和反斯托克斯光探測器的輸出端連接雙通道同步數(shù)字采集卡的輸入端；雙通道同步數(shù)字采集卡的輸出端連接CPU的輸入端；測溫光纜連接光波分復(fù)用器的端口；本實(shí)用新型使用光纖作為測溫元件，具有不帶電、測量距離遠(yuǎn)、不受電磁干擾等特點(diǎn)，適合復(fù)雜環(huán)境下使用；能夠連續(xù)測量電纜本體溫度，定位準(zhǔn)確，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高溫點(diǎn)，極大的方便了電力電纜在運(yùn)行中的維護(hù)工作，值得大力推廣。
【專利說明】
-種光纖分布式高壓電纜測溫裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電力電纜溫度監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種光纖分布式高壓電纜測 溫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓電纜的安全對于電力供應(yīng)來說是非常重要的。在長期運(yùn)行過程中，高壓電纜 的外部熱故障主要指各節(jié)點(diǎn)由于接頭接觸不良等原因，在大電流作用下，接頭溫度升高，接 觸電阻增大，惡性循環(huán)造成安全隱患。
[0003] 目前市場上常用的電纜測溫方式有W下兩種:單總線數(shù)字式測溫和無線測溫。
[0004] 單總線數(shù)字式測溫優(yōu)缺點(diǎn)：組網(wǎng)布點(diǎn)靈活，應(yīng)用范圍廣。適合1公里左右的電纜溝/ 道、電纜中間接頭、電纜終端頭等部位的監(jiān)測。同時(shí)也使用于很多需要布設(shè)測溫點(diǎn)的地方進(jìn) 行溫度監(jiān)測（低壓柜、電機(jī)、水累、變壓器等節(jié)點(diǎn)處的溫度測量），但是此技術(shù)不適用于長距 離的電纜檢測，而且布置溫度傳感器也較為繁瑣。
[0005] 無線測溫優(yōu)缺點(diǎn):此種方式適合空間性的溫度測量，不適合在狹長的區(qū)域使用，比 如說電纜溝、電纜夾層、電纜隧道內(nèi)。因?yàn)檫\(yùn)些部位的電纜一般都是封閉性的，大地或者建 筑物墻體本身構(gòu)成了一個(gè)屏蔽層，對無線信號不敏感，所W采用此種方式測量電纜溝道等 部位不是很合適的選擇。另一個(gè)原因就是電纜溝道內(nèi)取電沒法使用CT感應(yīng)方式或者太陽能 電池方式取電，采用裡電池作為傳感器的工作電源，裡電池有容量限制，實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)耗能 很快，所有后期維護(hù)是一個(gè)非常大的工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型旨在提供一種W光纖本身作為傳感媒介，一次測量就可W得到沿光纖 分布的數(shù)千點(diǎn)溫度信息，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)分布式測量，降低了測量不確定度;測量距離遠(yuǎn)，測量 時(shí)間短，適合遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控;靈敏度高，測量精度高，誤報(bào)率、漏報(bào)率低;耐腐蝕、耐水、耐火、 電磁干擾免疫，可靠性高，維護(hù)成本低的光纖分布式高壓電纜測溫裝置。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種光纖分布式高壓電纜測溫 裝置，包括脈沖激光器、光波分復(fù)用器、測溫光纜、斯托克斯光探測器、反斯托克斯光探測 器、雙通道同步數(shù)字采集卡和CPU,所述脈沖激光器的輸出端連接光波分復(fù)用器的公共端； 光波分復(fù)用器的輸出端分別連接斯托克斯光探測器的輸入端和反斯托克斯光探測器的輸 入端;斯托克斯光探測器的輸出端和反斯托克斯光探測器的輸出端連接雙通道同步數(shù)字采 集卡的輸入端;雙通道同步數(shù)字采集卡的輸出端連接CPU的輸入端;測溫光纜連接光波分復(fù) 用器的端口。
[000引作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案:所述CPU的輸出端連接顯示模塊的輸入端和報(bào)警 輸出模塊的輸入端。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案:所述測溫光纜敷設(shè)在被測高壓電纜上，且用扎帶 束緊。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型使用光纖作為測溫元件， 具有不帶電、測量距離遠(yuǎn)、不受電磁干擾等特點(diǎn)，適合復(fù)雜環(huán)境下使用；本使用新型還使用 了光時(shí)域反射技術(shù)，能夠連續(xù)測量電纜本體溫度，定位準(zhǔn)確，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高溫點(diǎn)，極大的方便 了電力電纜在運(yùn)行中的維護(hù)工作，解決了電力電纜的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控問題，確保電力供應(yīng)安 全，值得大力推廣。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本實(shí)用新型的拉曼散射測溫原理圖；
[0012] 圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0014] 請參閱圖1-2,本實(shí)用新型實(shí)施例中，一種光纖分布式高壓電纜測溫裝置，包括脈 沖激光器1、光波分復(fù)用器2、測溫光纜3、斯托克斯光探測器4、反斯托克斯光探測器5、雙通 道同步數(shù)字采集卡6、CPU7、顯示模塊8和報(bào)警輸出模塊9,所述脈沖激光器1的輸出端連接光 波分復(fù)用器2的公共端;光波分復(fù)用器2的輸出端分別連接斯托克斯光探測器4和反斯托克 斯光探測器5的輸入端;斯托克斯光探測器4和反斯托克斯光探測器5的輸出端連接雙通道 同步數(shù)字采集卡6的輸入端;雙通道同步數(shù)字采集卡6的輸出端連接CPU7的輸入端;CPU7的 輸出端連接顯示模塊8的輸入端和報(bào)警輸出模塊9的輸入端;測溫光纜3連接光波分復(fù)用器2 的端口，敷設(shè)在被測高壓電纜10上，且用扎帶束緊。
[0015] 本使用新型中使用拉曼散射原理檢測溫度，其原理如圖1所示，當(dāng)有波長為λο的光 注入光纖后，會產(chǎn)生拉曼散射效應(yīng)，產(chǎn)生頻移，形成波長分別為λ1和λ2的斯托克斯光和反斯 托克斯光，其中反射回來的反斯托克斯光與溫度有關(guān)，斯托克斯光與溫度無關(guān)。
[0016] 本實(shí)用新型中為消除激光器功率的波動影響，CPU7通過雙通道數(shù)據(jù)采集卡取得的 斯托克斯光和反斯托克斯光電壓后，用公式1做計(jì)算，公式1如下：
[0017]
[001引 其中；
[0019] V是計(jì)算結(jié)果；
[0020] VI是探測到的反斯托克斯光電壓；
[0021] V2是探測到的斯托克斯光電壓。
[0022] 計(jì)算結(jié)果V與溫度相關(guān)，當(dāng)溫度變化時(shí)V也發(fā)生變化，對V和溫度進(jìn)行校準(zhǔn)后，即可 通過檢測V的值得到溫度值，從而實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測；
[0023] 本實(shí)用新型中使用光時(shí)域反射技術(shù)進(jìn)行距離定位，通過探測脈沖光在光纖中的傳 播時(shí)間計(jì)算出距離，從而可W定位，光在光纖中的傳播距離計(jì)算公式如下：
[0024] 粒'.二 is'電. 繁策 1
[0025] 其中C是光在光纖中的傳播速度；
[00%] t是光的傳播時(shí)間；
[0027] L是光在t時(shí)間內(nèi)的傳播距離。
[0028] 因?yàn)楸緦?shí)用新型中使用的是從光纖中反射回來的光，所W可W通過公式3對被測 電纜的溫度點(diǎn)進(jìn)行定位：
[0029]
黎榮遵
[0030] 其中L0是測溫光纜3檢測到的被測高壓電纜10溫度點(diǎn)的位置。
[0031] 本實(shí)用新型的工作原理及其使用方法:脈沖激光器1發(fā)射出波長為λΟ的脈沖激光 后，經(jīng)過光波分復(fù)用器2后進(jìn)入敷設(shè)在被測高壓電纜10上的測溫光纜3中，在測溫光纜3中會 產(chǎn)生拉曼散射效應(yīng)(如圖1所示），光波分復(fù)用器2將反射回來的斯托克斯光λ1和反斯托克斯 光λ2分離，分別由斯托克斯光探測器4和反斯托克斯光探測器5把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，雙 通道同步數(shù)字采集卡6同時(shí)采集到兩路電信號，CPU7把雙通道同步數(shù)據(jù)采集卡中的數(shù)據(jù)收 集W后，根據(jù)公式1進(jìn)行計(jì)算得到與溫度有關(guān)的電信號，同時(shí)根據(jù)公式2和公式3進(jìn)行距離定 位，CPU7把計(jì)算后的溫度信息通過顯示模塊8顯示出來，在實(shí)時(shí)監(jiān)測的過程中，如果溫度超 過設(shè)定報(bào)警值，則由報(bào)警輸出模塊9就會輸出報(bào)警信號，及時(shí)處理超溫情況，保障被測高壓 電纜10的正常運(yùn)行。
[0032] 本實(shí)用新型使用光拉曼散射技術(shù)測量高壓電纜溫度，解決了城市中高壓供電電纜 的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測問題;全部使用測溫光纜3測量溫度，光信號具有在光纜中傳輸不受電磁干 擾，不受外界惡劣環(huán)境影響，傳輸距離遠(yuǎn)，不需要遠(yuǎn)距離供電等特點(diǎn)，在城市高壓電纜隧道 的溫度監(jiān)測中具有很強(qiáng)的必要性和可行性。
[0033] 本使用新型使用光時(shí)域反射技術(shù)，可準(zhǔn)確定位發(fā)熱點(diǎn)的距離，解決了查找故障點(diǎn) 困難的問題，定位精度可W達(dá)到一米，提高了高壓電纜的維護(hù)效率。
[0034] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而 且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠W其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新 型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新 型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含 義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制 所設(shè)及的權(quán)利要求。
[0035] 此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加 W描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包 含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的運(yùn)種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可W經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員 可W理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光纖分布式高壓電纜測溫裝置，包括脈沖激光器（1)、光波分復(fù)用器(2)、測溫光 纜(3)、斯托克斯光探測器(4)、反斯托克斯光探測器(5)、雙通道同步數(shù)字采集卡(6)和CPU (7)，其特征在于，所述脈沖激光器（1)的輸出端連接光波分復(fù)用器(2)的公共端;光波分復(fù) 用器(2)的輸出端分別連接斯托克斯光探測器(4)的輸入端和反斯托克斯光探測器(5)的輸 入端;斯托克斯光探測器(4)的輸出端和反斯托克斯光探測器(5)的輸出端連接雙通道同步 數(shù)字采集卡(6 )的輸入端;雙通道同步數(shù)字采集卡(6 )的輸出端連接CPU( 7 )的輸入端;測溫 光纜(3)連接光波分復(fù)用器(2)的端口。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖分布式高壓電纜測溫裝置，其特征在于，所述CPU(7)的輸 出端連接顯示模塊(8)的輸入端和報(bào)警輸出模塊(9)的輸入端。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖分布式高壓電纜測溫裝置，其特征在于，所述測溫光纜 (3)敷設(shè)在被測高壓電纜(10)上，且用扎帶束緊。
【文檔編號】G01K11/32GK205670054SQ201620544560
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月4日
【發(fā)明人】霍佃恒, 霍佃星, 徐青, 趙倩
【申請人】濟(jì)南星冉信息技術(shù)有限公司