专利名称：基于线型感温技术的电缆载流量分析系统及计算方法
技术领域：
本发明涉及一种基于线型感温技术的电缆载流量分析系统及计算方法。
背景技术：
随着国家的发展以及伴随而来电网改造和实施，尤其是城网改造和建设的不断深入，电力电缆的使用量大幅增加，城市中心地区的地下电缆化率不断提高，这导致电力电缆的运行管理、分析维护工作变得原来越重要，工作量也与日俱增。电缆运行时的导体温度，是确定电缆符合达到额定载流量以及是否安全运行的依据。当电缆在额定负荷下运行时，线芯温度处于允许值。电缆一旦过负荷，线芯温度将急剧上升，加速绝缘老化，甚至发生热击穿。例如，研究发现，当交联聚乙烯(XLPE)电缆的工作温度超过允许值的8%时，其寿命将减半；如果超过15%，电缆寿命将只省下1/4。所以，必须对电缆的运行温度进行控制。但如电缆这类长距离、线型发热体，传统热电偶等温度传感技术无法完整测量沿线温度场分布，因此需要选用线型感温技术作为温度监测手段。此外由于电缆运行的特殊性，目前只能对电缆的外护套温度数据或者绝缘屏蔽层温度数据进行测量，无法直接测量电缆的导体温度数据。通常的做法是:通过经验数据或稳态载流量下的温度对应关系，对电缆导体温度做出估算，无法精确计算电缆的实时导体温度。但是在电缆线路实际运行条件下，尤其在城市中心电网中使用时，其日负荷运行曲线的时效特性与稳态相比存在较大差别的。同时负荷的阶段性、季节性的变化均未考虑。因此，直接使用稳态载流量作为电缆线路运行管理的限制性指标是具有一定局限性的
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无盲点、无损电缆传输且安全系数高的基于线型感温技术的电缆载流量分析系统。本发明采用如下技术方案:
本发明包括服务器以及与服务器相连接的分布式线性感温系统和电缆负荷检测装置，所述分布式线性感温系统由敷设于被测电缆上的感温光缆以及与感温光缆相连接的波长可调谐激光器和光强探测器组成。所述电缆负荷检测装置为分布式分布式线性感温系统，其型号为WUT0S-DTS-4004。所述感温光缆为光纤感温光缆，其型号为DTS-3.3-62.5/125-2A1。所述激光器的型号为LDM5S514。基于线型感温技术的电缆载流量分析系统的计算方法，其特征在于其计算方法如下:
一、输入数值
I: 一根导体中流过的电流，其单位为A ;
Δ Θ:高于环境温度的导体温升，其单位为K;R:最高工作温度下导体单位长度的交流电阻，其单位为Ω/m;
R’:最高工作温度下导体单位长度的直流电阻，其单位。C ;Ω/πι;
Wd:导体绝缘单位长度的介质损耗，其单位为W/m;
Tl: 一根导体和金属套之间单位长度热阻，其单位为K*m/W ；
T2:金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻，其单位为K*m/W ；
T3:电缆外护层单位长度热阻，其单位为K*m/W ；
T4:电缆表面和周围介质之间单位长度热阻，其单位为K*m/W ； η:电缆中载有负荷的导体数；
Al:电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率； λ 2:电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率； σ:日光照射于电缆表面时的吸收系数；
H:太阳辐射强度，取1000W/m2或当地推荐的数值，其单位为W/m2 ；
T*4:考虑到日光照射时的电缆外部热阻，其单位为K*m/W ；
D*e:电缆外径，m，对于皱纹金属套D*e = (d +2t3) *10-3 ； t3:外护层厚度，其单位为mm ;
d-:正好与皱纹金属套波峰相切的假想同心圆柱体的直径，其单位 mmDυ:干燥和潮湿土壤域热阻系数之比率，U =Pd/p W ;
P d:干燥土壤的热阻系数，其单位K*m/W ；
P W:自然土壤的热阻系数，其单位K*m/W ；
θχ: 土壤临界温度，即干燥与潮湿土壤之边界的温度，其单位。C ；
Θ0:环境温度，其单位。C ；
Δ θχ: 土壤临界温升，即高于环境温度的干燥与潮湿土壤之边界的温升ΘΧ - Θ0 Mc:线芯在年时的电阻，其单位为Ω/m。右:线芯在各时的电阻，其单位为Ω/m。&:连续负荷时线芯的最高允许工作温度，其单位。C ;:过负荷运行时线芯的最高允许工作温度，其单位。C ；
t:过负荷运行时间，其单位s ;
Γ:电缆时间常数；
im:电缆额定载流量，其单位A ;
I输入各种情况的计算公式:
1.1空气中不受日光照射的交流电缆；土壤避免发生局部干燥场合下的直埋交流电缆；土壤中管道敷设交流电缆如式al所示:
权利要求
1.一种基于线型感温技术的电缆载流量分析系统，其特征在于其包括服务器(I)以及与服务器(I)相连接的分布式线性感温系统(2)和电缆负荷检测装置(3)，所述分布式线性感温系统(2)由敷设于被测电缆上的感温光缆(5)以及与感温光缆(5)相连接的波长可调谐激光器(4)和光强探测器(6)组成。
2.根据权利要求1所述的基于线型感温技术的电缆载流量分析系统，其特征在于所述电缆负荷检测装置(3)为分布式分布式线性感温系统，其型号为WUT0S-DTS-4004。
3.根据权利要求1所述的基于线型感温技术的电缆载流量分析系统，其特征在于所述感温光缆(5)为光纤感温光缆，其型号为DTS-3.3-62.5/125-2A1。
4.根据权利要求1或2所述的基于线型感温技术的电缆载流量分析系统，其特征在于所述激光器(4)的型号为LDM5S514。
5.一种基于线型感温技术的电缆载流量分析系统的计算方法，其特征在于其计算方法如下: 一、输入数值 I: 一根导体中流过的电流，其单位为A ; Δ Θ:高于环境温度的导体温升，其单位为K; R:最高工作温度下导体单位长度的交流电阻，其单位为Ω/m; R’:最高工作温度下导体单位长度的直流电阻，其单位。C ;Ω/πι; Wd:导体绝缘单位长度 的介质损耗，其单位为W/m; Tl: 一根导体和金属套之间单位长度热阻，其单位为K*m/W ； T2:金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻，其单位为K*m/W ； T3:电缆外护层单位长度热阻，其单位为K*m/W ； T4:电缆表面和周围介质之间单位长度热阻，其单位为K*m/W ； η:电缆中载有负荷的导体数； Al:电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率； λ 2:电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率； σ:日光照射于电缆表面时的吸收系数； H:太阳辐射强度，取1000W/m2或当地推荐的数值，其单位为W/m2 ； T*4:考虑到日光照射时的电缆外部热阻，其单位为K*m/W ； D*e:电缆外径，m，对于皱纹金属套D*e = (d夂+2t3) *10-3 ; t3:外护层厚度，其单位为mm ; d-:正好与皱纹金属套波峰相切的假想同心圆柱体的直径，其单位 mm ； U:干燥和潮湿土壤域热阻系数之比率，U =Pd /p w ； P d:干燥土壤的热阻系数，其单位K*m/W ； P W:自然土壤的热阻系数，其单位K*m/W ； θχ: 土壤临界温度，即干燥与潮湿土壤之边界的温度，其单位。C ； Θ0:环境温度，其单位。C ； Δ θχ: 土壤临界温升，即高于环境温度的干燥与潮湿土壤之边界的温升ΘΧ - Θ0Rc:线芯在θc时的电阻，其单位为Ω/m; Rs:线芯在θx时的电阻，其单位为Ω/m; θx:连续负荷时线芯的最高允许工作温度，其单位℃ ； Oc:过负荷运行时线芯的最高允许工作温度，其单位℃ ； t:过负荷运行时间，其单位S ; r:电缆时间常数； IN:电缆额定载流量，其单位A ; 1输入各种情况的计算公式: .1.1空气中不受日光照射的交流电缆；土壤避免发生局部干燥场合下的直埋交流电缆；土壤中管道敷设交流电缆如式al所示:
全文摘要
本发明涉及一种基于线型感温技术的电缆载流量分析系统及计算方法。本发明包括服务器以及与服务器相连接的分布式线性感温系统和电缆负荷检测装置，所述分布式线性感温系统由敷设于被测电缆上的感温光缆以及与感温光缆相连接的波长可调谐激光器和光强探测器组成。本发明通过在电缆运行过程中增加动态时间变量建立电缆电流量、电缆外护套表面温度、电缆环境温度与电缆自身散热之间动态的对应关系，推算电缆导体温度，为保证城市电缆安全运营及合理配置输电能力提供决策依据，为负荷的科学调度提供科学依据，具有重要的意义。
文档编号G01K11/32GK103226172SQ20131011257
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者王慧明, 赵立刚, 刘国平, 赵平, 曾军, 吴仁虎, 邢昆, 徐亚兵, 郭涛, 武彦明, 成洪刚 申请人:国家电网公司, 河北省电力公司, 石家庄供电公司