一种温度阈值执行装置以及温度监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的温度阈值执行装置，包括第一腔室和第二腔室，第一腔室用于被执行部件穿过，第二腔室中设置有形状记忆合金弹簧，弹簧的一端固定，活动端与被执行部件通过联动杆联动连接。该方案中，当被监测环境温度升高时,执行器温度将迅速升高，一旦形状记忆合金弹簧温度达到转变温度时,其会迅速延长，此时弹簧的活动端通过联动带动被执行部件运动延伸至所述第二腔体内，使得被执行部件产生较大的弯曲，从而使得弯曲造成的损耗超过阈值，实现了对被监测环境温度变化的及时感知。该装置结构简单、可靠性高，可以稳定工作在潮湿、粉尘等恶劣环境。
【专利说明】
一种温度阈值执行装置以及温度监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及光纤温度检测技术领域，具体涉及一种温度阈值执行装置以及温度监测系统。【背景技术】
[0002]电力电缆在发生故障之前以及故障中一般都会伴随着局部温度的升高，温度是反应电缆运行情况的重要参数，因此对电力电缆的温度监测是监测电力电缆运行情况，保障电力电缆安全运行的重要手段。
[0003]目前常用的电缆温度监测方法有:感温电缆式测温系统、热敏电阻式测温系统、分布式光纤测温系统等。分布式光纤测温系统主要通过布放于电缆的感温光缆的光纤拉曼散射温度效应实现对电缆温度监测，其结合0TDR技术得到整条敷设电缆沿程连续的温度分布，实现了电缆温度的在线监控。分布式光纤测温系统的光纤既是传输媒介又是感知媒介， 与其它电缆测温方法相比大大节省敷设线路，并且具有绝缘性好、抗电磁干扰等优点，是目前电缆测温主要方向。然而，基于拉曼散射的分布式光纤测温技术对激光器、感光器件及信号处理技术要求较高，后期维护技术复杂，有效使用寿命相对较短，价格较高等，极大限制它的推广使用。
[0004]准分布式光纤温度传感器是基于分布式光纤温度传感原理，在重点温度监测区域对沿光纤分布的多点温度变化状态进行在线监测的光纤传感技术。它不仅具有成本低的特点，并且兼具点式和分布式传感器的特征，因而在测量精度要求不高，而只需关注温度变化状态的应用场合有重要而广泛的应用前景。
[0005]在中国专利文献CN203811295U中公开了一种基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器，该执行器内对称设置有两根金属臂，金属臂中间凸起形成夹角，金属臂的两端分别连接有对称分布的两个支撑弹簧，两弹簧在金属臂凸起的上端固定连接，执行器外设置有金属外壳，金属外壳底部设置有多个小孔，传光光纤设置于金属臂下，并穿过执行器外的金属外壳，传光光纤与金属臂的末端处经固定件固定。该方案中的执行器，需要使用多根弹簧和记忆合金，且结构复杂。【实用新型内容】
[0006]因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的光纤温度报警阈值执行器使用的部件多、结构复杂的缺陷。
[0007]本实用新型提供一种温度阈值执行装置，包括:
[0008]第一腔室，横向延伸设置，被执行部件从第一腔室穿过；
[0009]第二腔室，所述第二腔室纵向设置，与所述第一腔室通过开口连通，在第二腔室内设置有弹簧，所述弹簧靠近所述第一腔室的一端为固定端，所述固定端固定在所述第二腔室的内壁上，所述弹簧远离所述第一腔室的一端为活动端，所述活动端能够随着温度的变化延长或缩短，所述活动端与所述开口处对应的被执行部件通过联动杆联动连接。
[0010]优选地，所述被执行部件为光纤。
[0011]优选地，所述弹簧由记忆合金材料制成。
[0012]优选地，所述第一腔室的内壁为波浪形，所述开口对应的第一腔室的位置为所述波浪形的凸起。
[0013]优选地，所述联动杆为T型，其横向端与所述弹簧的活动端固定在一起，所述联动杆的另一端与套设在所述被执行部件上的环钩固定连接。
[0014]优选地，所述开口从第一腔室至第二腔室呈倒弧形漏斗形状。
[0015]优选地，所述第二腔室的内壁上设置有卡口，所述弹簧的固定端通过所述卡口固定。
[0016]优选地，所述被执行部件与所述第一腔室入口和出口处分别通过密封圈密封连接，使得所述第一腔室和第二腔室形成的连通空间与外部密封。
[0017]优选地，所述第一腔室和所述第二腔室的外壁由导热材料制成。
[0018]本实用新型提供一种温度监测系统，包括:
[0019]—个或多个所述的温度阈值执行装置，设置在光纤上；
[0020]光时域反射仪，与所述光纤连接；
[0021]通讯模块，与所述光时域反射仪连接，传输所述光纤中的信号；
[0022]监测服务器，根据温度阈值执行装置的动作，判断故障发生位置；[〇〇23] 监控终端，显示所述故障发生位置。
[0024]本实用新型技术方案，具有如下优点:
[0025]1.本实用新型提供的温度阈值执行装置，包括第一腔室和第二腔室，第一腔室用于被执行部件穿过，第二腔室中设置有形状记忆合金弹簧，弹簧的一端固定，活动端能够随着温度的变化延长或缩短，该活动端与被执行部件通过联动杆联动连接。该方案中，当被监测环境环境温度升高时，执行器温度将迅速升高，一旦形状记忆合金弹簧温度达到转变温度时，其会迅速延长，此时弹簧的活动端延长，通过联动带动被执行部件运动延伸至所述第二腔体内，使得被执行部件产生较大的弯曲，从而使得弯曲造成的损耗超过阈值，实现了对被监测环境温度变化的及时感知。该装置结构简单、可靠性高，可以稳定工作在潮湿、粉尘等恶劣环境。
[0026]2.本实用新型所述的温度阈值执行装置，所述第一腔室的内壁为波浪形，所述开口对应的第一腔室的位置为所述波浪形的凸起，将第一腔室内壁设置为波浪形，使得第一腔室内的光纤具有一定的活动空间，此外，波浪形具有更大的弯折程度，使得温度变化时弯曲损耗增大，从而该执行装置的可靠性更强。
[0027]3.本实用新型所述的温度阈值执行装置，所述开口从第一腔室至第二腔室呈倒弧形漏斗形状，倒弧形漏斗使得光纤在运动时阻力更小，对光纤的磨损更小，在保证检测结果准确的前提下提高了光纤的使用寿命。
[0028]4.本实用新型所述的温度阈值执行装置，第一腔室和第二腔室形成的连通空间与外部密封，所述第一腔室和所述第二腔室的外壁由导热材料制成，因此监测环境发热时，热量可以迅速的传导至由记忆合金制成的弹簧，从而弹簧延伸带动光纤发生较大的弯曲，通过密封的腔体不仅提高了温度检测的速度和精度，还使得该装置可以工作在潮湿、粉尘等恶劣环境。【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本实用新型实施例1的温度阈值执行装置未动作的剖视图；
[0031]图2为本实用新型实施例1的温度阈值执行装置动作后的剖视图；
[0032]图3为本实用新型实施例2的温度监测系统的系统结构图；[〇〇33]图4为本实用新型实施例2中的0TDR曲线示意图。[〇〇34] 附图标记说明:
[0035]1-外壳，2-光纤，3-第一腔室，4-第二腔室，5-弹簧，6-联动杆，7-环钩，8-密封圈， 9_固定孔，10-温度阈值执行装置，11-0TDR及通信模块，12-电力通信专网，13-监测服务器， 14-监控终端。【具体实施方式】
[0036]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0037]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0038]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0039]此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0040]实施例1
[0041]本实施例中提供一种温度阈值执行装置，用于在温度变化时增大宏弯损耗，从而使得光纤的损耗达到预定阈值被检测到。其中，结合瑞利后向散射的0TDR技术及记忆合金的温度阈值执行装置是一种重要的的准分布光纤温度报警系统，其将单模光纤沿被监测电缆布放，在重点监测点(如电缆接头处)放置温度阈值执行装置，当监测点温度达到阈值温度时，执行装置动作，造成该点光纤损耗突然增大，结合0TDR技术，可迅速判断电缆故障点的位置，因此该系统准确及可靠性，主要取决于执行装置。
[0042]基于此，本实施例中提供一种温度阈值执行装置，如图1所示，包括
[0043]第一腔室3,横向延伸设置，被执行部件从第一腔室3穿过。本实施例中被执行部件为光纤，在其他的实施方案中，也可以选择其他对温度敏感且具有弯曲损耗特性的其他与光纤相似的部件作为被执行部件。第一腔室3是一个横向的延伸腔，光纤2可以从该腔体中横向延伸设置。作为优化的实施方案，第一腔室3的内壁为波浪形，与第二腔室4连通的开口处对应的第一腔室3的位置为所述波浪形的凸起。将第一腔室3内壁设置为波浪形，使得第一腔室3内的光纤2具有一定的活动空间，此外，波浪形具有更大的弯折程度，使得温度变化时弯曲损耗增大，从而该执行装置的可靠性更强。
[0044]第二腔室4，所述第二腔室4纵向设置，与所述第一腔室3通过开口连通，本实施例中所述开口从第一腔室至第二腔室呈倒弧形漏斗形状。在第二腔室4内设置有弹簧5,所述弹簧5靠近所述第一腔室3的一端为固定端，所述固定端固定在所述第二腔室5的内壁上，所述弹簧5远离所述第一腔室3的一端为活动端，所述活动端能够随着温度的变化延长或缩短，所述活动端与所述开口处对应的被执行部件通过联动杆6联动连接。
[0045]该方案中，当被执行部件温度升高时，弹簧4随温度升高而延长，因此弹簧的活动端延长，通过联动带动被执行部件运动延伸至所述第二腔体4内，使得被执行部件产生较大的弯曲，如图2所示，从而使得弯曲造成的损耗超过阈值，实现了对执行器环境温度变化的及时感知。该装置结构简单、可靠性高，可以稳定工作在潮湿、粉尘等恶劣环境。
[0046]为了保证弹簧在温度变化时具有较大的形变，弹簧可以由记忆合金材料制成。当温度升高时，弹簧延长。当然，也可以选用现有技术中其他具有该特性的材料来制备弹簧。
[0047]本实施例中呈倒弧形漏斗的第一腔室和第二腔室的连通开口，能够使得光纤在运动时阻力更小，对光纤的磨损更小，在保证检测结果准确的前提下提高了光纤的使用寿命。
[0048]进一步优选地，所述联动杆6为T型，其横向端与所述弹簧的活动端固定在一起，所述联动杆的另一端与套设在所述被执行部件上的环钩7固定连接。
[0049]作为一种具体的实现方案，所述第二腔室的内壁上设置有卡口，所述弹簧的固定端通过所述卡口固定。
[0050]为保证光纤纤电缆的温度及时被弹簧感知，所述被执行部件与所述第一腔室3入口和出口处分别通过密封圈8密封连接，使得所述第一腔室3和第二腔室4形成的连通空间与外部密封。此外，所述第一腔室3和所述第二腔室4的外壁由导热材料制成，如该装置外壳由导热良好的铝质材料制成，外壳有固定孔9,可将装置固定于电缆上。因此被监测环境发热时，热量可以迅速的传导至由记忆合金制成的弹簧5,从而弹簧5延伸带动光纤发生较大的弯曲，通过密封的腔体不仅提高了温度检测的速度和精度，还使得该装置可以工作在潮湿、粉尘等恶劣环境。[〇〇51]该温度阈值执行装置可置于重点监测电力电缆点，同时沿被监测电缆布放的光纤穿过装置的第一腔室3,光纤在第一腔室3内延W形腔体被动呈波浪状，为执行装置的动作提供光纤裕度，防止弹簧动作时因余纤不足导致光纤不能充分弯曲。当监测点电缆发生故障时，电缆温度升高，温度通过外壳传导至形状记忆合金材料的弹簧，当温度达到或超过阈值温度(即记忆合金弹簧转变温度)，记忆合金弹簧伸长，通过固定在弹簧的T形联动杆及环钩牵引光纤进入第二腔室4,腔体挤压及弹簧力的作用使光纤产生一个较大角度的弯折，如图 2所示，造成该监测点光纤的较大的宏弯损耗。结合0TDR技术，可迅速定位故障点的位置，从而实现电力电缆的温度报警。
[0052]该装置具有结构简单、可靠性高、部署方便、成本低等特点，此外，该装置采用密闭型腔体，可以稳定工作在潮湿、粉尘等恶劣环境，适合应用于准分布式光纤温度监测报警领域。[〇〇53] 实施例2:[〇〇54]本实施例中提供一种温度监测系统，如图3所示，包括:
[0055] —个或多个实施例1中所述的温度阈值执行装置10,设置在光纤上，对设置位置的光纤进行温度监控，当温度升高时，该温度阈值执行装置的联动杆6动作，将光纤拉入第二腔室4,光纤产生大的弯曲。光纤沿被监测电力电缆平行布放，光纤穿过部署在监测点的温度阈值执行装置，10光纤一端连接至0TDR及通信模块11。[〇〇56]光时域反射仪(简称0TDR)，与所述光纤连接。接收光纤中的信号，并根据0TDR技术生成损耗信号。[〇〇57]通讯模块，与所述光时域反射仪连接，传输所述光纤中的信号。通过该模块，光纤的光时域反射信息通过电力通信专网12传送到监测服务器。
[0058]监测服务器13,根据温度阈值执行装置的动作，判断故障发生位置。服务器对上述信息进行处理并存储。[〇〇59]监控终端14,显示所述故障发生位置，用户通过连接服务器的客户端监测电路监测系统告警信息。
[0060]当电力电缆某处存在安全隐患或发生故障时(假设图3中的D点位置)，电缆发热导致位于该区域的温度阈值宏弯损耗执行装置D温度升高，温度通过外壳传递给记忆合金弹簧，当记忆合金弹簧温度达到阈值温度时，如图2所示，记忆合金弹簧伸长，牵引光纤进入弹簧腔，结合腔壁的形状限制，使光纤产生一个较大角度的弯折，造成该监测点光纤的较大的宏弯损耗，此时，通过光纤的光时域反射信息，如图4可以看出光纤D处产生一个阶跃型较大的损耗，从而实现了电力电缆温度告警。
[0061]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种温度阈值执行装置，其特征在于，包括:第一腔室，横向延伸设置，被执行部件从第一腔室穿过；第二腔室，所述第二腔室纵向设置，与所述第一腔室通过开口连通，在第二腔室内设置 有弹簧，所述弹簧靠近所述第一腔室的一端为固定端，所述固定端固定在所述第二腔室的 内壁上，所述弹簧远离所述第一腔室的一端为活动端，所述活动端能够随着温度的变化延 长或缩短，所述活动端与所述开口处对应的被执行部件通过联动杆联动连接。2.根据权利要求1所述的温度阈值执行装置，其特征在于，所述被执行部件为光纤。3.根据权利要求1或2所述的温度阈值执行装置，其特征在于，所述弹簧由记忆合金材 料制成。4.根据权利要求1或2所述的温度阈值执行装置，其特征在于，所述第一腔室的内壁为 波浪形，所述开口对应的第一腔室的位置为所述波浪形的凸起。5.根据权利要求1所述的温度阈值执行装置，其特征在于，所述联动杆为T型，其横向端 与所述弹簧的活动端固定在一起，所述联动杆的另一端与套设在所述被执行部件上的环钩 固定连接。6.根据权利要求1或2或5所述的温度阈值执行装置，其特征在于，所述开口从第一腔室 至第二腔室呈倒弧形漏斗形状。7.根据权利要求1所述的温度阈值执行装置，其特征在于，所述第二腔室的内壁上设置 有卡口，所述弹簧的固定端通过所述卡口固定。8.根据权利要求1所述的温度阈值执行装置，其特征在于，所述被执行部件与所述第一 腔室入口和出口处分别通过密封圈密封连接，使得所述第一腔室和第二腔室形成的连通空 间与外部密封。9.根据权利要求1所述的温度阈值执行装置，其特征在于，所述第一腔室和所述第二腔 室的外壁由导热材料制成。10.—种温度监测系统，其特征在于，包括:一个或多个权利要求1-9任一所述的温度阈值执行装置，设置在光纤上；光时域反射仪，与所述光纤连接；通讯模块，与所述光时域反射仪连接，传输所述光纤中的信号；监测服务器，根据所述温度阈值执行装置的动作，判断故障发生位置；监控终端，显示所述故障发生位置。
【文档编号】G01K11/32GK205580620SQ201620096139
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】孟建, 黄彦, 周建波, 彭碧君, 程辉, 王金宇, 吕庆真, 姜正豪, 王红
【申请人】国网山东省电力公司青岛供电公司, 国家电网公司