[发明专利]智能电网电力电缆嵌入光纤传感器的方法及装置

说明书

技术领域：

本发明属于光纤传感技术应用领域，涉及一种智能电网电力电缆嵌入光纤传感器的方法及装置。

背景技术：

电力工业属于国民经济发展的基础行业，在经济建设中有着举足轻重的地位。随着经济的迅猛发展，各个国家对电力的需求都在日益增加，导致电力系统中额定电压和额定电流等级逐年提高。由于电力电缆应用成本的下降，以及电力电缆自身所具有的供电可靠性高、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，电力电缆供电正在成为各国输配电网发展的主流模式，特别在城市、发电厂与变电站进出线走廊拥挤地区、大江河湖泊或海峡地区，不能采用架空线路时，需要采用电力电缆输电，而且电力电缆输电又在朝着大长度、大截面方式转变。

与架空输电线路相比，电力电缆线路大多采用直埋式、构架式及水下敷设等方式，因沿途的敷设环境、热阻、临近热源等散热条件差异，往往会导致电力电缆出现局部过热点而形成载流量瓶颈效应，为后期电缆的运行和维护工作，特别是故障测距与定位带来了较大的难度，尤其是线路故障不可观测性等特点决定了电力电缆线路要求有更精确的故障监测方法；另一方面，电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行，并且如故障发现不及时，则可能导致火灾、大规模停电等较大的事故后果，因此如何快速、准确地查找电力电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。近年来不少研究者提出了电力电缆在线检测方法：

(1)热电偶、半导体温度传感器、电子式温度计测温法：由于每个监测点都需要供电、接线，布线复杂且电磁干扰严重、易损坏、维护量大；传感器不具备自检功能，需要经常校验。

(2)感温电缆式测温系统：将感温电缆与电力电缆平行安放，当电力电缆温度超过固定温度值时，感测电缆被短路。系统仅能一次性使用，不能测出电力电缆的实际温度值；由于电缆数量多，系统安装及维护工作不够方便，设备易损坏；不能进行早期故障预测，不能实时显示测量值，无温度趋势分析。

(3)红外成像测温法：主要适用于户外终端和电缆连接点及接地点等部位，易受到电力电缆周围环境变化，电磁干扰、气雾影响及物体发射率的影响。

(4)分布式光纤温度传感器：通过检测故障点附近温度变化情况来实现电缆故障定位，因所测温度是一个范围内的平均温度，精度不高，不能精确反映每个点的温度、导电线芯的温度。

上述方法对电力电缆，特别是交联聚乙烯电力电缆的运营监测有一定的参考价值。随着迅速增长的电力需求，特别是超大容量发电机组的迅速发展，促进了超导电力电缆、大截面电力电缆等技术的发展。随着电缆长度和截面的尺寸越来越大，相应的交接试验因为对象的电压等级和电容量增大给试验设备带来较大的困难。

提高用户电能质量是智能电网在当前乃至未来实现的主要目标之一，状态信息是智能电网状态监测的基础支撑，作为智能电网重要组成部分的电力电缆的实时运营监测的研究自在顺应之中。

发明内容：

本发明针对上述现有技术的不足：提供一种智能电网电力电缆嵌入光纤传感器的方法及装置。该装置可以实时监测电力电缆导电线芯和外护套的运行温度，实时定位电缆破坏点，减少事故的发生率，提高电缆载流量，最大的发挥电缆的传输能力，为电力电缆的安全运营提供保障；可以有效的监测电力电缆的运营能力，提高常规、高压及超高压电力电缆的安全性和可靠性，体积小，结构简单，本质绝缘，不需接外电源，为智能电网的建设提供服务。

本发明所采用的技术方案是：

一种智能电网电力电缆嵌入的光纤传感器装置，它包括光纤传感探头、辅助夹具、传输光纤、阻水油膏、金属套管、铠装层和外护套层组建的光纤传感器、电力电缆、数据分析与处理装置；所述的光纤传感探头经辅助夹具固定在金属套管内，在金属套管内的任意两个光纤传感探头之间放置缠绕的传输光纤并接续，在金属套管内的任意两个光纤传感探头间填满了阻水油膏，经所述的铠装层和外护套层封装成单根所述的光纤传感器；其单根传感器或多根光纤传感器嵌入在电力电缆导电线芯和外护套中，组成智能电网电力电缆，嵌入在电力电缆的导电线芯和外护套的一根或多根光纤传感器经传输光纤和数据分析与处理装置相连。

本发明的技术方案中，所述的光纤传感探头采用光纤传感器或光纤光栅传感器。

本发明的技术方案中，所述的光纤传感器的光纤传感探头、辅助夹具、传输光纤、阻水油膏、金属套管、铠装层和外护套层均采用绝缘材料绝缘。