用于监测导电体温度的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及用于监测导电体温度的系统和方法，并且具体地，涉及用于监测被包围在至少(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和方法。
【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，电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，监测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至高约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”指制品可以热量方式彼此交换能量。
[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，其中电缆10的两个节段为拼接的。如图1所示，电缆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(例如为金属层)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，监测被包围在至少(半)导电层中的导电体的温度的需求。
【发明内容】
[0011]根据本公开的一个方面，公开了一种用于监测被包围在至少第一(半)导电层中的导电体的温度的系统。该系统包括温度传感器单元和收发器单元。温度传感器单元被定位于第一(半)导电层的内部，并且包括微控制器、温度传感器、能量获取子单元和无线发射器。温度传感器被适配为检测表示导电体的温度的第一信号并且将该第一信号供应至微控制器。收发器单元被定位于该第一(半)导电层的外部并且包括能量发射器和无线接收器。能量获取子单元被适配为从能量发射器获取电磁功率并且将电力提供至微控制器。无线发射器被适配为在微控制器的控制下与无线接收器接合，以便将由第一信号转换的第二信号传输至无线接收器。能量获取子单元和无线发射器被设计为具有不同的工作频率。
[0012]根据本公开的另一个方面，公开了一种监测被包围在至少第一(半)导电层中的导电体的温度的方法，并且该方法包括以下步骤:
[0013]由在第一工作频率下工作的能量获取子单元获取电力并将电力提供至第一微控制器，所述第一微控制器和能量获取子单元位于第一(半)导电层的内部；
[0014]由位于第一(半)导电层的内部的温度传感器单元检测表示导电体的温度的第一信号；
[0015]由第一微控制器将第一信号转换成适于经由无线方式传输的第二信号；
[0016]由无线发射器将第二信号传输至位于第一(半)导电层的外部的无线接收器，无线发射器位于第一(半)导电层的内部并且在不同于第一工作频率的第二工作频率下工作。
[0017]在一些实施例中，无线发射器的工作频率与能量获取子单元的工作频率的比率大于100。例如，能量获取子单元被设计为具有数十KHz至数百KHz的范围内的工作频率。无线发射器被设计为具有数十MHz至数千MHz的范围内的工作频率。
[0018]所述系统的电力获取和信号传输可单独地并且在双重结构(S卩，能量获取子单元加上能量发射器作为一个结构并且无线发射器加无线接收器作为另一个结构)的不同工作频率下实现。因此，收发器单元的无线接收器的天线具有更大的安装自由并且不需要安装在无线发射器的天线的正上方；同时可实现良好的信号传输质量。因此，现场安装系统将会更加容易。
【附图说明】
[0019]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:
[0020]图1是现有技术线缆拼接组件的部分切除示意图；
[0021]图2是根据本发明实施例的用于监测导电体温度的系统的示意性框图；
[0022]图3是根据本发明实施例的用于监测导电体温度的系统在线缆拼接组件中的应用的部分切除示意图。
[0023]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、其材料、其形状、其相对排列等等，而是仅作为实施例的示例来公开。
【具体实施方式】
[0024]在下文中将会参考附图详细地描述本公开的示例性实施例，其中类似的参考编号是指类似的元件。然而，本公开可以许多不同形式体现并且不应该理解为限于本文示出的实施例。
[0025]本公开提供用于例如在线缆接头或结点处，监测电缆的导电体温度的系统的实施例。在一些实施例中，这种系统能够远程地监测线缆内导体的温度。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。
[0026]图2是根据本公开的一个实施例的用于监测被包围在至少第一(半)导电层中的导电体(未示出)温度的系统100的示意图。常常，第一(半)导电层可紧紧地包围导电体并且可能不允许除了用于导电体进出的那些端口之外在其上存在任何端口或间隙。系统100包括温度传感器单元10a和收发器单元100b。温度传感器单元10a被适配为测量导电体的温度并且向收发器单元10b供应表示该温度的信号。收发器单元10b被适配为允许温度传感器单元10a能够工作，并且接收信号，并且进一步基于所接收的信号来确定导电体的温度。温度传感器单元10a位于第一(半)导电层的内部，而收发器单元10b位于第一(半)导电层的外部。
[0027]温度传感器单元10a包括温度传感器110、微控制器(在下文中称为“第一微控制器”)120、无线发射器130和能量获取子单元140。温度传感器110被适配为检测表示导电体的温度的第一信号SI并且将第一信号SI供应至第一微控制器120。第一微控制器120被适配为控制温度传感器110工作，并且接收第一信号SI，并且然后处理该第一信号SI，以便获得适于由无线发射器130传输的第二信号S2。无线发射器130