配电网电缆线路的传输性能提升系统及方法与流程

本发明涉及智能电网技术领域，特别是涉及配电网电缆线路的传输性能提升系统及方法。

背景技术：

目前，城市中心地区的地下电缆化率不断提高，电力电缆的运行管理、监测维护工作非常重要；近年来，各大城市供电公司所辖的相关配电网电缆线路，在用电高峰期间经常处于重载甚至过载运行状态。

面对电缆通道资源紧张的情况，如果需要新增电缆线路，其建设成本很高，且建设周期较长。

因此，如何在现有线路资源基础上，通过挖掘潜力，提升既有线路的输电能力，已成为业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供配电网电缆线路的传输性能提升系统及方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种配电网电缆线路的传输性能提升系统，所述系统包括：第一温度测量光纤，紧贴电缆敷设，用于测量电缆护套轴向各个位置的第一温度值；第二温度测量光纤，在所述电缆外且等距沿其设置，用于测量电缆外沿所述轴向的平行方向的各个环境位置的第二温度值；处理设备，通信连接所述第一温度测量光纤及第二温度测量光纤，用于执行以下方案：根据电缆中轴向上各个预设长度的导体段处的第一温度值和第二温度值推算该导体段的导体温度值，并从各个导体温度值中获取导体温度最大值及对应的瓶颈位置；根据所述导体温度最大值与第一预设上限温度值间的差距计算所述电缆的当前最大负载安全冗余量，根据所述当前最大负载安全冗余量来增大或限制增大所述电缆的负载增大；所述处理设备，还用于根据不同段的电缆相接的一或多种类型的电缆电缆中间接头和母排连接部件的运行状态(例如：局部放电、温度等参数)是否正常来对应形成一或多种限制条件来允许或限制所述电缆的负载增大。

于本发明的一实施例中，所述电缆通过所述母排连接部件连接所述馈线柜；所述系统包括：第一温度传感器，设于所述母排连接部件，用于测量所述母排连接部件处的第三温度值；所述处理设备，通信连接所述第一温度传感器，用于根据所述第三温度值与第二预设上限温度值的比较结果作为第一限制条件来允许或限制所述电缆的负载增大。

于本发明的一实施例中，所述第一温度传感器为非接触式红外阵列测温传感器。

于本发明的一实施例中，所述电缆包括：通过一或多个所述电缆中间接头电性相连的多个电缆段；所述系统包括：一或多个第二温度传感器，设于各所述电缆中间接头，用于测量所在电缆中间接头的第四温度值；一或多个局部放电监测器，设于各所述电缆中间接头，用于测量其所在电缆中间接头处的局部放电量；所述处理设备，通信连接所述第二温度传感器及局部放电监测器，用于根据各所述第四温度值和第三预设上限温度值的比较结果、和/或各所述局部放电量与预设上限放电量的比较结果作为第二限制条件来允许或限制增大所述电缆的负载。

于本发明的一实施例中，所述处理设备连接有报警装置，所述限制增大所述电缆的负载的方式包括：控制所述报警装置进行报警。

于本发明的一实施例中，所述处理设备周期性执行所述方案。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种配电网电缆线路的传输性能提升方法，所述方法包括：获取电缆护套轴向各个位置的第一温度值、及电缆外沿所述轴向的平行方向的各个环境位置的第二温度值；根据电缆中轴向上各个预设长度的导体段处的第一温度值和第二温度值推算该导体段的导体温度值；从各个导体温度值中获取导体温度最大值及对应的瓶颈位置；根据所述导体温度最大值与第一预设上限温度值间的差距计算所述电缆的当前最大负载安全冗余量；根据所述当前最大负载安全冗余量来增大或限制增大所述电缆的负载，并且根据不同段电缆相接的一或多种类型的电缆电缆中间接头和母排连接部件的运行状态是否正常来对应形成一或多种限制条件来允许或限制所述电缆的负载增大。

于本发明的一实施例中，所述电缆通过所述母排连接部件连接所述馈线柜；所述方法包括：获取所述母排连接部件处的第三温度值；根据所述第三温度值与第二预设上限温度值的比较结果来允许或限制所述电缆的负载增大。

于本发明的一实施例中，所述电缆包括：通过一或多个所述电缆中间接头电性相连的多个电缆段；所述方法包括：获取各所述电缆中间接头的第四温度值，并获取各所述电缆中间接头处的局部放电量；根据各所述第四温度值和第三预设上限温度值的比较结果、和/或各所述局部放电量与预设上限放电量的比较结果来允许或限制增大所述电缆的负载。

于本发明的一实施例中，所述处理设备连接有报警装置，所述限制增大所述电缆的负载的方式包括：控制所述报警装置进行报警。

如上所述，本发明的提供配电网电缆线路的传输性能提升系统及方法，通过获取电缆护套层轴向各个位置的第一温度值、及电缆外沿所述轴向的平行方向的各个环境位置的第二温度值；根据电缆中轴向上各个预设长度的导体段处的第一温度值和第二温度值推算该导体段的导体温度值；从各个导体温度值中获取导体温度最大值及对应的瓶颈位置；根据所述导体温度最大值与第一预设上限温度值间的差距计算所述电缆的当前最大负载安全冗余量；根据所述当前最大负载安全冗余量来增大或限制增大所述电缆的负载，并且根据不同段的电缆相接的一或多种类型的电缆中间接头及末端母排连接部件的运行状态是否正常来对应形成一或多种限制条件来允许或限制所述电缆的负载增大；在确保线路设施安全的限制条件下，实现输电能力的最大效能的提升。

附图说明

图1显示为本发明于一实施例中的配电网电缆线路的传输性能提升系统的结构示意图。

图2显示为本发明于一实施例中的配电网电缆线路的传输性能提升方法的流程示意图。

元件标号说明

101馈线柜

102电缆

103母排连接部件

104电缆中间接头

105第一温度测量光纤

106第二温度测量光纤

107处理设备

108第一温度传感器

109第二温度传感器

110局部放电监测器

s201～s205步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在电网系统中，电缆的额定载流量是用于决定其最大运行负载的标准，也就是说，电缆在额定载流量以内运行表示其是安全运行；但是，由于电缆的额定载流量是预先即设计好的，属于理论值，但是，实际上，电缆的载流量与环境限制条件有着密切的关系，在电缆敷设后长时间的使用中，环境限制条件是不断变化，其载流量也会有变化；同时，目前电缆所设计的额定载流量相比于实际情况会有较大冗余度；本发明的设计思想是通过对所安装电缆及其线路设备、环境进行实时、精确的监测，从而在确保线路设施安全的限制条件下，挖掘电缆载流量冗余度，以实现输电能力的最大效能的提升。

请参阅图1，本发明提供一实施例中电网系统的结构示意图，其中展示了馈线柜101及连接在馈线柜101之间的电缆102，所述馈线柜101和电缆102之间通过母排连接部件103连接；另外，所述电缆102可以是单根，也可以是通过电缆中间接头104电性连接的多个电缆102段构成。

所述电缆102中穿设有第一温度测量光纤105，所述第一温度测量光纤105用于测量电缆102内轴向各个位置的第一温度值；所述电缆102外沿其布设方向布设有第二温度测量光纤106，所述第二温度测量光纤106用于测量电缆102外沿所述轴向的平行方向的各个环境位置的第二温度值

所述电网系统中还设有一处理设备107，通信连接所述第一温度测量光纤105及第二温度测量光纤106，用于执行以下方案：根据电缆102中轴向上各个预设长度的导体段处的第一温度值和第二温度值推算该导体段的导体温度值，并从各个导体温度值中获取导体温度最大值及对应的瓶颈位置；根据所述导体温度最大值与第一预设上限温度值间的差距计算所述电缆102的当前最大负载安全冗余量，根据所述当前最大负载安全冗余量来增大或限制增大所述电缆102的负载增大。

于本发明的一实施例中，所述处理设备107可以是服务器、台式机等，也可以是笔记本电脑、智能手机、平板电脑等移动终端。

具体来讲，由于电缆102中的结构尺寸都是按标准设计，基本上都是固定的，例如，电缆102中心是导体，导体外套设绝缘体层，绝缘体层外套设护套层，导体、绝缘体层、护套层的直径都是固定的，例如所述第一温度测量光纤105可以设在绝缘体层和护套层之间，所述第二温度测量光纤106可以与所述护套层相邻设置，因此，在设计过程中，第一温度测量光纤105和第二温度测量光纤106的位置信息是已知的；从而，根据电缆102轴向上的每个轴向位置的第一温度测量光纤105测量到的电缆102内部的第一温度值、两个测量光纤已知的位置信息、以及已知的导体位置信息，即可推算出该轴向位置预设长度段(例如1米)的导体段的初步温度值，从电缆102内部测量导体温度值能实现较高的导体温度测算精度，以及更好的系统响应速度；进而，通过第二温度测量光纤106测量到的外部环境的第二温度值(受气候环境温度变化等)来补偿修正该初步温度值从而得到最终的导体温度值，就能够结合环境气候变化、电缆102热阻限制条件变化等因素来实现逐段逐米高精度地动态测算和修正初始导体温度，以得到更接近真实的导体温度值。

根据木桶原理，在得到电缆102上每个预设长度的导体段的导体温度值后，查找其中的最大值来与第一预设上限温度值比对，若该最大值小于第一预设上限温度值，则计算当前最大负载安全冗余量，并据以允许增大电缆102的负载以提升性能。例如，各导体段中最大的导体温度值为50摄氏度，而第一预设上限温度值为70摄氏度(对应额定载流量)，则该电缆102具有20摄氏度对应的当前最大负载安全冗余量。

可选的，所述第一温度测量光纤105和第二温度测量光纤106可以是高导热性能的特种温度探测光缆。

通过上述方式，不需花费大量投入做模拟试验来建立修正数据库表。就达到实时实地实况地修正电缆102载流数值，显著改善和提高现有的电缆102安全载流监测的技术性能指标之目的。

然而，电网中影响电缆102允许载流量的因素并非仅限于电缆102内部导体的温度，与电缆102相接的各种连接部件的运行状态也会起到影响作用，例如，前述的母排连接部件103、电缆中间接头104等。

因此，所述处理设备107，还用于根据与电缆102相接的一或多种类型的连接部件的运行状态是否正常来对应形成一或多种限制条件来允许或限制所述电缆102的负载增大。

具体的，所述母排连接部件103设有第一温度传感器108，用于测量所述母排连接部件103处的第三温度值；所述处理设备107，通信连接所述第一温度传感器108，用于根据所述第三温度值与第二预设上限温度值的比较结果作为第一限制条件来允许或限制所述电缆102的负载增大。

于本发明的一实施例中，所述第一温度传感器108为非接触式红外阵列测温传感器。

具体的，在之前判断出该电缆102具有20摄氏度对应的当前最大负载安全冗余量的情况下，假设预先设定母排连接部件103当前的第三温度值为70摄氏度，其允许的第二预设上限温度也是70摄氏度或接近70摄氏度，此时，若要提升电缆102载流量，则必然会对母排连接部件103造成伤害，故该处理设备107根据预先设定的“母排连接部件103第三温度值需小于70摄氏度”限制条件，限制所述电缆102的负载增大，也就是说，即使根据电缆102本身来测得还有当前最大负载安全冗余量的情况下，若其它限制条件不允许，则也不允许增加负载，从而有效保证电网设备的运行安全。

同理，也可以根据该电缆中间接头104的运行状态来生成对电缆102增加负载的限制限制条件，具体的每个所述电缆中间接头104可设置有第二温度传感器109以及局部放电监测器110，所述第二温度传感器109用于测量其所在电缆中间接头104的第四温度值，所述局部放电监测器110，用于测量其所在电缆中间接头104处的局部放电量。

所述处理设备107，通信连接所述第二温度传感器109及局部放电监测器110，用于根据各所述第四温度值和第三预设上限温度值的比较结果、和/或各所述局部放电量与预设上限放电量的比较结果作为第二限制条件来允许或限制增大所述电缆102的负载。

该些对增大电缆102负载的限制条件之间，可以是以“与”的逻辑运算方式来形成综合条件以允许或限制增大所述电缆102的负载。

于本发明的一实施例中，所述处理设备107连接有报警装置，所述限制增大所述电缆102的负载的方式包括：控制所述报警装置进行报警；所述报警装置可以是声/光报警装置，例如警报灯及鸣叫器等，当处理设备107检测到电缆102中有导体段的温度达到第一预设上限温度、各所述连接部件达到所述第一限制条件和第二限制条件限定的上限温度值或上限放电量时，发送报警信号至报警装置以令其报警。

于本发明的一实施例中，所述处理设备107周期性执行所述方案，其周期可以以秒、分、小时等为单位，视需求来定，以适应电缆102的电性状态及周边环境动态变化，提升精准度。

以上描述内容中的各种通信连接，可以是有线连接，即两个装置之间通过有线通信模块进行互通，例如有线网卡间通过rj45接口的网线连接，或者usb公、母接口的连接；也可以是无线通信连接，例如两个wifi、lora或zigbee等无线通信模块之间的连接。

对应于上述系统，如图2所示，本发明提供一种配电网电缆线路的传输性能提升方法，其应用于图1实施例中的处理设备，所述方法包括：

步骤s201：获取电缆护套层轴向各个位置的第一温度值、及电缆外沿所述轴向的平行方向的各个环境位置的第二温度值；

步骤s202：根据电缆中轴向上各个预设长度的导体段处的第一温度值和第二温度值推算该导体段的导体温度值；

步骤s203：从各个导体温度值中获取导体温度最大值及对应的瓶颈位置；

步骤s204：根据所述导体温度最大值与第一预设上限温度值间的差距计算所述电缆的当前最大负载安全冗余量；

步骤s205：根据所述当前最大负载安全冗余量来增大或限制增大所述电缆的负载，并且根据不同段的电缆相接的一或多种类型的电缆中间接头及末端母排连接部件的运行状态是否正常来对应形成一或多种限制条件来允许或限制所述电缆的负载增大。

于本发明的一实施例中，所述电缆通过所述母排连接部件连接所述馈线柜；所述方法包括：获取所述母排连接部件处的第三温度值；根据所述第三温度值与第二预设上限温度值的比较结果来允许或限制所述电缆的负载增大。

于本发明的一实施例中，所述电缆包括：通过一或多个所述电缆中间接头电性相连的多个电缆段；所述方法包括：获取各所述电缆中间接头的第四温度值，并获取各所述电缆中间接头处的局部放电量；根据各所述第四温度值和第三预设上限温度值的比较结果、和/或各所述局部放电量与预设上限放电量的比较结果来允许或限制增大所述电缆的负载。

于本发明的一实施例中，所述处理设备连接有报警装置，所述限制增大所述电缆的负载的方式包括：控制所述报警装置进行报警。

综上所述，本发明的提供配电网电缆线路的传输性能提升系统及方法，通过获取电缆护套层轴向各个位置的第一温度值、及电缆外沿所述轴向的平行方向的各个环境位置的第二温度值；根据电缆中轴向上各个预设长度的导体段处的第一温度值和第二温度值推算该导体段的导体温度值；从各个导体温度值中获取导体温度最大值及对应的瓶颈位置；根据所述导体温度最大值与第一预设上限温度值间的差距计算所述电缆的当前最大负载安全冗余量；根据所述当前最大负载安全冗余量来增大或限制增大所述电缆的负载，并且根据不同段的电缆相接的一或多种类型的电缆中间接头及末端母排连接部件的运行状态是否正常来对应形成一或多种限制条件来允许或限制所述电缆的负载增大；在确保线路设施安全的限制条件下，实现输电能力的最大效能的提升。

本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。