[发明专利]多相传感器模块、系统和方法

说明书

本发明能够测量多相电力电缆的相之间的电压(相间电压)，所述电力电缆例如三相电力电缆，诸如可以在海底或地下环境中进行电力传输的电缆。本发明在测量位置不需要电源，并且仅依赖于光纤(通常存在于这种电缆中)以将光传送到传感器和从传感器传送光。基于光纤布拉格光栅(FBG)的传感器对导体之间的电场进行采样并转换为光纤上的应变，由此反射光的某些波长通过待测量的相间电压的瞬时幅度被调制。实现本发明的传感器模块包含隔离物，该隔离物将所述导体保持处于预定的几何形状，并将所述FBG传感器定位在待要在其上执行相间电压测量的导体对之间。在所述电缆的端部，询问系统可以提取和解释这些波长的调制以推断测量的电压值。本发明可以结合到修复接头中用于改装目的，并且还可以结合基于FBG的电流传感器以同时测量所述导体中的电流。

技术领域

本发明涉及多相电力传输领域，例如可用于海底或地下电力传输或分配。更具体地，本发明涉及对传感装置的改进，该传感装置使得能够确定多相电缆中的相间电压(phase-to-phase voltages，“相位间的电压”)。在本发明的一个具体实施方案中，提供了一种多相传感器模块，其具有隔离物和设置在所述隔离物上的多个基于光纤布拉格光栅(Fibre Bragg Grating)的电压传感器，并且在本发明的另一个实施方案中，提供了一种包括多个多相传感器模块和光询问系统的电缆监测装置。

背景技术

从保护、控制和监测的角度来看，希望能够实时测量海底或地下电力电缆上的电压和电流。就其性质而言，这种电力电缆通常位于难以接近的位置，并且期望执行测量和/或监测电力电缆状况的点与电源或顶部民用建筑结构之间的距离通常非常远(例如50km)，或者只是很难接近。

从可靠性和安全性的角度来看，非常希望能够非侵入地并且不需要与导体直接电接触或暴露非绝缘的导体来测量电压和可选的电流。

特别地，迄今为止还没有一种方法可以在不需要电源的情况下长距离测量电力电缆内的相间电压。一般而言，测量相间电压的方法需要包含有源电子器件的传感器。向远程位置的传感器供电并确保电源的可靠性是非常重要的问题。虽然极化普克尔(Polarimetric Pockels)传感器理论上可以在没有电源的情况下实现测量，但它们仅在短距离内有效并且不能多路复用——例如每个传感器需要多个光纤。

一些方法利用容纳在电力电缆内的铜引导线来向传感器供电。这些传感器可以沿着也容纳在电力电缆内的光纤传送回测量的电压。然而，尽管光纤允许长距离传送测量数据，但是该技术依赖于沿有损电线进行的电力输送，因此不能保证在这样的长距离下进行输送。

或者，众所周知，安装将电力电缆导体电压(可以是10至30kV)变换为低电压(例如：24至240V)的变压器以驱动传感器系统。因为变压器价格昂贵，并且由于需要建造和安装海底或地下电力变压器，这种方法成本极高，并且可以理解其本质上比非接触式、非侵入式方法风险更大。

因此，本发明的至少一个方面的目的是消除和/或减轻已知的/现有的布置的一个或多个缺点。

通过阅读以下描述，本发明的其他目标和目的将变得明了。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种相间电压传感器模块，包括：

隔离物，用于保持两个导体处于预定间隔；以及

至少一个电压传感器，被设置在所述隔离物上，使得定位在所述导体之间；

其中，所述至少一个电压传感器包括与压电元件接触的光纤布拉格光栅，所述压电元件响应于所述导体之间的相间电压膨胀和收缩。

优选地，所述隔离物保持所述导体分开。

最优选地，所述至少一个电压传感器可以被配置用于测量所述导体之间的电场。所述电场取决于所述相间电压并因此代表所述相间电压。因此，可以在没有与导体进行电连接的情况下测量所述相间电压。所述压电元件可以被配置为响应于所述电场膨胀和收缩。