弯曲敷设条件下的电缆运行热机械力的测量方法及系统与流程

本发明涉及电缆运行状态量监测技术领域，具体而言，涉及一种弯曲敷设条件下的电缆运行热机械力的测量方法及系统。

背景技术

目前，由于电力电缆线路通常长达几公里甚至几十公里，具有大长度弯曲分布的特性，当电缆在通道内敷设时会随着电缆通道的转弯而采取弯曲敷设，特别是在电缆由地下转到地面上的电缆终端时，必然会出现弯曲的情况。

当电缆处于较小弯曲半径的弯曲敷设条件下运行时，会在电缆结构层出现热机械应力集中的情况，相关的电缆标准也规定电缆弯曲敷设时的最小弯曲半径(15d或20d，d为电缆外径)，但有时由于通道条件所限，电缆处于最小弯曲半径或邻近最小弯曲半径条件下敷设运行，由于电缆是圆柱形多层结构，弯曲使得电缆结构层受到额外的热机械力，成为电缆线路安全运行的瓶颈点。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种弯曲敷设条件下的电缆运行热机械力的测量方法及系统，旨在解决实时测量电缆弯曲段所承受的热机械量数据，以提高电缆运行安全性能的问题。

一个方面，本发明提出了一种弯曲敷设条件下的电缆运行热机械力的测量方法，包括：在电缆弯曲段中间位置或弯曲半径最小的位置安装热机械力传感器，通过所述热机械力传感器以采集所述弯曲段中间位置或弯曲半径最小位置的温度和压力数据；设置一测量装置，与所述热机械力传感器连接，接收所述热机械力传感器输出的所述温度和压力数据；通过所述测量装置输出所述电缆弯曲段的热机械力数据。

进一步地，所述热机械力传感器与所述电缆弯曲段的护套层接触。

进一步地，所述热机械力传感器包括温度传感器和压力传感器。

进一步地，设置一传感器安装支架，用于将所述热机械力传感器与所述电缆弯曲段的护套层固定为一体，所述传感器安装支架沿所述电缆弯曲段的外侧壁围设。

进一步地，所述安装支架为一方形支架，所述方形支架的其中一侧壁与所述热机械力传感器连接，并使得所述热机械力传感器与所述护套层紧密接触；所述方形支架的另外三侧壁同时与所述护套层紧密接触。

另一方面，本发明提出了一种弯曲敷设条件下的电缆运行热机械力的测量系统，包括：机械力传感器，设置在电缆弯曲段中间位置或弯曲半径最小的位置，所述机械力传感器用于采集所述弯曲段中间位置或弯曲半径最小位置的温度和压力数据；测量装置，与所述热机械力传感器连接，所述测量装置用于接收所述热机械力传感器输出的所述温度和压力数据，并输出所述电缆弯曲段的热机械力数据。

进一步地，所述热机械力传感器与所述电缆弯曲段的护套层接触。

进一步地，所述热机械力传感器包括温度传感器和压力传感器。

进一步地，所述测量系统还包括传感器安装支架，所述传感器安装支架与所述热机械力传感器连接，所述传感器安装支架沿所述电缆弯曲段的外侧壁围设，所述传感器安装支架用于将所述热机械力传感器与所述电缆弯曲段的护套层固定为一体。

进一步地，所述安装支架为一方形支架，所述方形支架的其中一侧壁与所述热机械力传感器连接，并使得所述热机械力传感器与所述护套层紧密接触；所述方形支架的另外三侧壁同时与所述护套层紧密接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过设置温度传感器和压力传感器，实时采集弯曲敷设的电缆在运行过程中电缆护套层的温度和压力数据，并实时分析及输出电缆结构层所承受的热机械力，进而通过对电缆结构层所承受的热机械力进行实时监测，当电缆结构层所承受的热机械力超过规范要求时可及时进行相应处理，从而极大地提高了弯曲敷设的电缆的运行安全性能，有效地防止了电力事故的发生。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的电缆运行热机械力的测量方法流程图；

图2为本发明实施例提供的电缆安装结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电缆结构层示意图；

图4为本发明实施例提供的弯曲段电缆结构示意图；

图5为本发明实施例提供的测量系统结构示意图；

图6为本发明实施例提供的热机械力传感器组成示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，本实施例提供了一种弯曲敷设条件下的电缆运行热机械力的测量方法，包括以下步骤：

步骤s101、在电缆弯曲段中间位置或弯曲半径最小的位置安装热机械力传感器，通过所述热机械力传感器以实时采集所述弯曲段中间位置或弯曲半径最小位置的温度和压力数据；

步骤s102、设置一测量装置，与所述热机械力传感器连接，接收所述热机械力传感器输出的所述温度和压力数据；

步骤s103、通过所述测量装置实时输出所述电缆弯曲段的热机械力数据。

具体而言，所述热机械力传感器与所述电缆弯曲段的护套层接触。所述热机械力传感器包括温度传感器和压力传感器。

具体而言，弯曲电缆热机械力的测量方法，即在弯曲段中间位置或弯曲半径小的位置的电缆结构层上安装具有能够测量温度和力学的传感器，实现对电缆运行过程的电缆结构层的温度和压力的测量，进而计算出电缆结构层的热机械力。

参阅图2所示，电缆的端部与电缆终端5连接，电缆处于弯曲敷设时通常在弯曲段的两端安装电缆抱箍2，为了实现对弯曲敷设电缆3的热机械力进行测量，选择在弯曲敷设电缆3中间位置，即弯曲半径最小的位置处安装热机械力传感器4。

结合图3所示，电缆结构由电缆铜导体6，围设在电缆铜导体6外侧的电缆绝缘层7，围设在电缆绝缘层7外侧的电缆护套层8组成。当电缆铜导体6中通过一定的负荷电流时，在电缆的铜导体6产生一定的温升，同时温度传导到绝缘层7和护套层8上，绝缘层7和护套层8上的温度变化导致其产生热胀冷缩的形变和应力。

结合图4和图5所示，当电缆进行弯曲敷设时，由于电缆的绝缘层7和护套层8之间存在一定的缝隙，弯曲引起的形变使得内侧的缝隙变大，外侧的缝隙变小，如图3所示。当弯曲半径较小时，外侧的绝缘层7和护套层8基本直接接触，使得由于铜导体6和绝缘层7的由于温度引起的形变直接作用在护套层8上。因此在弯曲外侧电缆的护套层8上安装可以测量温度和压力的热机械力传感器4来测量该位置的电缆结构层的温度和压力，利用测量装置10获取温度和压力测量数据，进而计算出热机械力。

具体而言，在护套层8外侧围设一传感器安装支架9，用于将所述热机械力传感器4与所述电缆弯曲段的护套层8固定为一体，所述传感器安装支架9沿所述电缆弯曲段的外侧壁围设。

具体而言，所述安装支架9为一方形支架，所述方形支架的其中一侧壁与所述热机械力传感器4连接，并使得所述热机械力传感器与所述护套层8紧密接触；所述方形支架的另外三侧壁同时与所述护套层8紧密接触。

具体而言，安装支架9还可以为菱形、圆形以及五边形等多边形结构，其只需满足能够使热机械力传感器与所述护套层8紧密接触并连接为一体即可。

可以理解的是，通过设置温度传感器和压力传感器，实时采集弯曲敷设的电缆在运行过程中电缆护套层的温度和压力数据，并实时分析及输出电缆结构层所承受的热机械力，进而通过对电缆结构层所承受的热机械力进行实时监测，当电缆结构层所承受的热机械力超过规范要求时可及时进行相应处理，从而极大地提高了弯曲敷设的电缆的运行安全性能，有效地防止了电力事故的发生。

基于上述实施例的另一种可能的实现方式中，结合图5和图6所示，本实施方式提供了一种弯曲电缆热机械力的测量系统，主要包括热机械力传感器4、安装支架9和测量装置10。测量装置10与热机械力传感器4通过导线连接，还可以通过无线的方式连接，以进行数据传输，无线方式可以为wifi、蓝牙、红外等，在此不做具体限定。

具体而言，热机械力传感器4应由温度传感器11和压力传感器12组成。温度传感器11和压力传感器12并排设置，且分别与护套层8接触，温度传感器11实时采集温度数据、压力传感器12实时采集压力数据，并将采集温度和压力数据实时传输至测量装置10。测量装置10再根据接收到的温度和压力数据实时输出热机械力数据，运维人员能够根据实时获取热机械力数据，对电缆的运行情况进行实时的监测，当电缆的热机械力数据异常时，及时的对出现问题的电缆进行相应操作及处理，有效地避免了电力安全事故的发生。

具体而言，传感器安装支架9的主要功能是实现将热机械力传感器4固定在电缆护套层8上，传感器安装支架9的侧壁与电缆结构层紧密接触。对于热机械力传感器4在弯曲敷设电缆3上的安装，采用传感器安装支架9使得热机械力传感器4与护套层8的紧密接触，便于温度和压力测量的准确性。

基于上述实施方式的另一实施方式中，测量系统还包括一显示单元，所述显示单元与测量装置10连接，用以显示测量装置10实时获取热机械力数据，以便运维人员能够实时的获知热机械力数据，进一步提高测量系统的工作效率。

基于上述实施方式的另一实施方式中，测量系统还包括一报警单元，所述报警单元与测量装置10连接，测量装置10内置比对单元，比对单元将实时获取的热机械力数据与测量装置10内置的报警阈值数据进行比对，当热机械力数据超过报警阈值数据时，立即生成报警指令，并将报警指令输出至报警单元进行报警操作，以提醒运维人员及时进行应急处理。报警阈值可以是电缆安全运行的规范数据的上限值，即可以理解为电缆所能承受的最大温度和/或最大的压力数值。可以理解的是，通过设置报警单元极大地提高了测量系统的安全性能。

具体而言，上述测量装置10可以为一终端，所述终端可以为电脑、工程机、平板或者手机等，在此不做限定，本领技术人员应当可以理解测量装置10的具体设置和实施方案。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。