用于监测导电体温度的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明整体涉及用于监测导电体温度的系统，并且具体地，涉及用于监测包围在 至少（半）导电层中的导电体，例如高压配电系统中的电力线缆的导电体的温度的系统。
【背景技术】
[0002] 高压配电系统在现代社会中扮演了重要的角色。对于此类高压配电系统的"健康" 来说，安全和保障始终是重要的因素。因此，应存在能够监测高压配电系统的"健康"的技 术。
[0003] 在高压配电系统中，线缆的导体的温度将随着由线缆携载的电流的增加而增加。 因此，在此类系统中，可通过例如在可为弱点的线缆接头或结点处，监视在线导电体的温度 来评估此类系统的"健康"。通常，流过线缆接头或结点的正常电流可产生最高90摄氏度的 温度。如果线缆接头或结点的温度增加超过那个温度，那么可能指示该配电系统中发生某 种错误。另一方面，知道现有配电系统是否处于最大载流容量、知道是否能够使用现有系统 可靠地分配额外的电力或者知道是否需要额外的基础结构支出也是有用的。
[0004] 高压配电系统中的在线电力线缆以及线缆接头和结点通常被多个绝缘和（半）导 电层绝缘和保护，并且常常被埋在地下或者被架在高空。因此，例如直接在线缆接头或结点 处，监测在线导电体的温度并不容易。
[0005] 如本说明书中所用：
[0006] "（半）导电的"指根据特定构造，该层可为半导电的或导电的。
[0007] 两个制品之间的"热接触"指制品可彼此以热量方式交换能量。
[0008] 两个制品之间的"直接接触"指物理接触。
[0009] 图1示出一种类型的标准高压线缆拼接组件30,其中线缆10的两个节段为拼接 的。如图1所示，线缆10包括导电体31、绝缘层33和（半）导电层35。连接器12同心地 围绕拼接的导电体31。第一（半）导电（或电极）层13(在这种情况下为金属层）同心地 围绕拼接的导电体31和连接器12,从而围绕连接器12和导电体31形成屏蔽法拉第笼。绝 缘层11 (包含几何形的应力控制元件16)围绕第一（半）导电层13。上述构造被设置在用 作屏蔽和接地层的第二（半）导电层14(在这种情况下为金属外壳）的内部。树脂17通 过端口 18中的一个被倾注到金属外壳14中，以填充围绕绝缘层11的区域。并且，可收缩 的套管层15充当最外层。
[0010] 因此，存在开发解决方案以例如在高压配电系统中，监测包围在至少（半）导电层 中的导电体的温度的需求。
【发明内容】
[0011] 在本发明的一个方面，公开了一种用于监测包围在至少第一（半）导电层中的导 电体的温度的系统。该系统包括无源感应单元，以及收发器单元和控制单元。该系统任选 地还包括控制单元。无源感应单元包括至少一个温度感应部件，并且被构造成具有随导电 体的温度变化的谐振频率和/或Q值。温度感应部件具有随温度变化的特征参数，并且适 于与导电体热接触。收发器单元被构造成电磁親接到无源感应单元，并且发出表示无源感 应单元的谐振频率和/或Q值的信号。收发器单元被进一步构造成与控制单元通信，该控 制单元探知表示谐振频率和Q值中的一个或两者的信号，并且基于所探知到的表示谐振频 率和Q值中的一个或两者的信号确定导电体的温度值。控制单元被构造成与收发器单元通 信以探知表示谐振频率和/或Q值的信号，并且基于所探知到的表示谐振频率和/或Q值 的信号确定导电体的温度值。
[0012] 在运行期间，如果存在监测导电体的温度的需求，那么控制单元可向收发器单元 发出指令信号。一旦收发器单元接收到指令信号，其就向感应单元发射激励信号。感应单 元从而将通过激励信号的激励而振荡。收发器单元将检测来自感应单元的振荡信号并且然 后向控制单元发出反馈信号。振荡信号和反馈信号包含表示随导电体的温度变化的感应单 元的谐振频率和/或Q值的信息。因此，控制单元能够基于所探知到的反馈信号确定导电 体的温度值。
[0013] 在本公开中，导电体（例如与连接器相邻）的温度是通过检测类似无源感应单元 的谐振频率和/或Q值的其他参数而探知到的，这些参数体现导电体的温度信息。相比之 下，本领域中的许多现有的解决方案使用安装在线缆的外表面上的温度传感器，并且估计 导体处的温度。此外，本发明的无源感应单元不需要电力并且构成具有长使用寿命的无源 电元件。从而使得该系统能够在长生命周期中更加可靠。
【附图说明】
[0014] 通过下文结合附图对本发明的优选实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面 和优点将是显而易见的并且更易于理解，其中：
[0015] 图1是现有技术线缆拼接组件的部分切除示意图；
[0016] 图2是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统的示意性框图；
[0017] 图3是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统的L-C回路的示意性电 路图；
[0018] 图4是示出导电体的温度、温度敏感感应线圈的电感以及如图3所示的L-C回路 中的谐振频率之间的关系的图；
[0019] 图5是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统的L-C回路的示意性电 路图；
[0020] 图6是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统的L-C回路的示意性电 路图；
[0021] 图7是示出导电体的温度、温度敏感电阻器的电阻以及如图6所示的L-C回路中 的谐振频率之间的关系的图；
[0022] 图8是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统的L-C回路的示意性电 路图；
[0023] 图9是示出导电体的温度、温度敏感电阻器的电阻以及如图8所示的L-C回路中 的谐振频率之间的关系的图；
[0024] 图10是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统的示意性电路图；
[0025] 图11是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统在线缆拼接组件中的 应用的部分切除示意图；
[0026] 图12是线缆拼接组件中的导电体的一部分的剖面图，根据本发明的一个实施例 的无源感应单元被应用于该线缆拼接组件；
[0027] 图13是图11的、但具有不同可收缩的套管层的线缆拼接组件的一部分的部分截 面透视图；
[0028] 图14(a)是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统在线缆拼接组件 中的应用的部分切除示意图；
[0029] 图14(b)是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统在线缆拼接组件 中的应用的部分切除示意图；
[0030] 图15是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统在线缆拼接组件中的 应用的部分切除示意图；
[0031] 图16是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统在线缆拼接组件中的 应用的部分切除示意图；以及
[0032] 图17是根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统在线缆拼接组件中的 应用的部分切除示意图。
[0033] 本发明的范围将决不限于附图的简单示意图、构成部件的数量、材料、形状、相对 排列等等，而是仅作为实施例的示例来公开。
【具体实施方式】
[0034] 在下文中将会参考附图详细地描述本发明的示例性实施例，其中类似的参考编号 是指类似的元件。然而，本公开可以多种不同形式体现，并且不应理解为限于本文示出的实 施例；相反，这些实施例的提供旨在让本公开周密完整，并将本公开的原理完整地传达给本 领域的技术人员。
[0035] 本公开提供用于例如在线缆接头或结点处，监测线缆的导电体的温度的系统的实 施例。在一些实施例中，此类系统和方法能够远程地监测线缆内导体处的温度。如上所述， 线缆接头或结点在高压配电系统中可能具有最弱载流容量，并且在电流过载时可能具有较 高故障可能性。根据本发明实施例的用于监测导电体的温度的系统可被用于监测位于线缆 接头或结点中的导电体的温度，使得可根据该温度判断导电体以及线缆接头或结点是否工 作良好。
[0036] 图2是根据一个实施例的用于监测导电体31的温度的系统100的示意图。系统 100包括无源感应单元20、收发器单元40和控制单元50。无源感应单元20被构造成包括 至少一个温度感应部件，例如，如下文所述的温度敏感电容器、温度敏感电感器、温度敏感 开关或温度敏感电阻器。温度感应部件具有随温度变化的特征参数，并且被构造成例如通 过与导电体31的外表面直接接触来与导电体31热接触。无源感应单元20被进一步构造 成具有随导电体31的温度变化的谐振频率和/或Q值。收发器单元40被构造成电磁耦接 到无源感应单元20,并且发出表示感应单元20的谐振频率和/或Q值的信号。控制单元 50被构造成与收发器单元40通信以探知表示谐振频率和/或Q值的信号，并且基于所探知 到的表示谐振频率和/或Q值的信号确定导电体31的温度值。
[0037] 在运行期间，如果存在监测导电体31的温度的需求，那么控制单元50可向收发器 单元40发出指令信号S1。一旦收发器单元40接收到指令信号S1，其就向感应单元20发 射激励信号S2。激励信号S2将引起感应单元20振荡。收发器单元40将检测来自感应单 元20的振荡信号S3并且然后向控制单元50发出反馈信号S4。振荡信号S3和反馈信号 S4包含表示随导电体31的温度变化的感应单元20的谐振频率和/或Q值的信息。因此， 控制单元50能够基于所探知到的反馈信号S4确定导电体31的温度值。
[0038] 另选地，如图2所示，系统100可还包括能量获取单元60。能量获取单元60适于 在AC电流流过导电体31时获取