基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置的制作方法

本发明涉及基于光纤测温的发热电缆温度场，具体为一种基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置。

背景技术：

1、随着城市建设和工业现代化的进步，对电力工业的需求越来越大，作为电力传输重要基础设施之一的电缆，现在已经广泛应用在送变电各种环境中，发挥着重要的作用。面对城市电网中增设越来越多的电力电缆，电缆负载的电压和电流不断增大，可能导致温度升高和出现异常温度。如果长期处在高压和高电流的环境，电缆会出现过热故障，引起火灾，造成一定的经济损失和人身伤亡，造成大量的资源浪费。因此，研究电缆的温度场分布情况，采用有效的方式实时准确地监测电缆在运行过程的温度变化，保证电缆的安全工作，免除传统运维人员现场检测工作，对有效防止事故发生、快速排查电缆故障、保障人民的生命和财产安全具有非常重要的意义。

2、当前，通常使用热电偶的方法来测量发热电缆周围的温度分布情况。然而热电偶作为单点测温传感器，只能测量到发电电缆周围单点的温度变化情况，无法测量整根发热电缆附近的温度场的分布情况。

3、分布式光纤测温系统作为一种分布式温度测量装置，能够获取到整根光纤沿线的温度情况。因此将光纤与电缆沿同一条线路布置的情况下，光纤能够有效测量电缆附近的温度场分布。然而，目前市面上对该方法的使用存在两种情况。一种为对光纤和电缆进行加工，将其在制造阶段置于同一根线缆内部，从而通过光纤测量电缆的温度分布情况，然而该方法成本较高，同时需要重新敷设专门制作的电缆。另一种为将光纤沿电缆敷设，光纤与电缆之间的距离较为随意。根据空气的传热原理，空气热阻较大，光纤与电缆之间不同距离会带来不同的传热情况，从而导致温度测量误差较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置，能够测量出发热电缆和光纤之间的距离变化对测温效果的影响，得到发热电缆周围距离与温度场分布的关系图，从而为实际安装过程中的安装位置提供数据指导，优化安装位置，而不必敷设成本过高的专用光纤电缆。

2、为此，本发明采用以下技术方案：

3、基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置，其特征在于：

4、包括上位机、数据线、激光发射采集装置、测温光纤和电缆发热模拟测量装置；上位机通过数据线与激光发射采集装置连接，激光发射采集装置与测温光纤连接，测温光纤安装在电缆发热模拟测量装置中；

5、电缆发热模拟测量装置包括固定架、线性发热模块和滑动模块；线性发热模块固定在固定架上，所述线性发热模块设置有发热控制装置和长条形的电缆仿真电热机构，所述发热控制装置与电缆仿真电热机构连接而能改变其流经电流，从而控制发热功率，模拟不同电缆的发热；

6、滑动模块中设置连接板，用于放置所述测温光纤，所述连接板与驱动电机连接而能被驱动改变与电缆仿真电热机构之间的距离。

7、在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：

8、所述固定架包括固定框架，并在固定框架的顶部形成实验平台；所述电缆仿真电热机构由陶瓷管、电热丝组合而成，所述陶瓷管固定在实验平台上；电热丝和发热控制装置连接。

9、所述固定架包括固定框架，并在固定框架的顶部形成实验平台；其中，实验平台沿纵向设置有刻度，用于显示测温光缆与所述线性发热模块之间的间距。

10、所述固定架包括固定框架，并在固定框架的顶部形成实验平台；滑动模块包括卡线片、连接板和丝杆电机；所述连接板呈长条形，用于放置测温光纤，连接板可移动地位于实验平台上并与电缆仿真电热机构平行，连接板沿其长度方向依次连接多块压线片，在压线片上设置压线槽，测温光纤依次穿过压线片的半圆形压线槽，连接板与螺母座连接，螺母座的中间有一个螺纹孔而与丝杆电机中的丝杆螺纹连接。

11、上位机、数据线、激光发射采集装置、测温光纤形成分布式光纤测温系统，分布式光纤测温系统能依据所述光纤的光时域反射原理和光纤拉曼散射效应对温度的敏感的特性，探测出所述光纤不同位置的温度场分布情况。

12、本发明的有益效果是：

13、(1)能够通过电机精准移动光纤，测量线性发热模块不同径向距离下的温度场分布情况，从而模拟出发热电缆周围的温度场分布情况。

14、(2)能够根据现场电缆型号的不同，改变装置内线性发热模块的温度，从而模拟出不同电缆的发热情况。

技术特征：

1.基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置，其特征在于：

2.如权利要求1所述的基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置，其特征在于：所述固定架包括固定框架，并在固定框架的顶部形成实验平台；所述电缆仿真电热机构由陶瓷管、电热丝组合而成，所述陶瓷管固定在实验平台上；电热丝和发热控制装置连接。

3.如权利要求1所述的基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置，其特征在于：所述固定架包括固定框架，并在固定框架的顶部形成实验平台；其中，实验平台沿纵向设置有刻度，用于显示测温光缆与所述线性发热模块之间的间距。

4.如权利要求1所述的基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置，其特征在于：所述固定架包括固定框架，并在固定框架的顶部形成实验平台；滑动模块包括卡线片、连接板和丝杆电机；所述连接板呈长条形，用于放置测温光纤，连接板可移动地位于实验平台上并与电缆仿真电热机构平行，连接板沿其长度方向依次连接多块压线片，在压线片上设置压线槽，测温光纤依次穿过压线片的半圆形压线槽，连接板与螺母座连接，螺母座的中间有一个螺纹孔而与丝杆电机中的丝杆螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置，其特征在于：上位机、数据线、激光发射采集装置、测温光纤形成分布式光纤测温系统，分布式光纤测温系统能依据所述光纤的光时域反射原理和光纤拉曼散射效应对温度的敏感的特性，探测出所述光纤不同位置的温度场分布情况。

技术总结
本发明提供了一种基于光纤测温的发热电缆的温度场测量实验装置，包括上位机、数据线、激光发射采集装置、测温光纤和电缆发热模拟测量装置；上位机通过数据线与激光发射采集装置连接，激光发射采集装置与测温光纤连接，测温光纤安装在电缆发热模拟测量装置中。本发明能够通过电机精准移动光纤，测量线性发热模块不同径向距离下的温度场分布情况，从而模拟出发热电缆周围的温度场分布情况。并且，能够根据现场电缆型号的不同，改变装置内线性发热模块的温度，从而模拟出不同电缆的发热情况。

技术研发人员：徐豪,储峰,沈萌,姚成启,瞿潇,董宇鸣,李顺芳,徐建华,戴云斌,徐正国,周柯江,许壮伟,郑宇斌,徐腾
受保护的技术使用者：浙江浙能长兴发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8