CN106653206A - 一种多用智能电缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电缆检测技术领域，具体涉及一种多用智能电缆，包括三芯电力电缆，还包括第一光纤、第二光纤和光电转换装置；第一光纤、第二光纤安置于三芯电力电缆中心，光电转换装置与第一光纤连接。该多用智能电缆实现了三芯电力电缆各点的温度测定及受力检测，采用内置光纤排除了外界干扰，将光纤安装于三芯电缆中央，提升了测量温度与受力的均匀程度与准确性。同时提升了光纤的使用寿命。对电力电缆故障检测、载流量控制、防盗报警、电力通讯方面提供实现依据。

Description

一种多用智能电缆

技术领域

本发明属于电缆检测技术领域，尤其涉及一种多用智能电缆。

背景技术

电缆故障检测主要是温度检测和防盗报警。温度检测中应用较为广泛的技术有热电偶测温以及光纤测温。热电偶测温的原理是热电偶的电阻会随着温度的变化而变化，以此将温度的信号转换为电信号，并进行测量。热电偶测温结构简单、造价低廉、技术成熟，但由于热电偶只能进行点式测温，无法对整条电缆线路进行温度的在线监测，所以具有一定的局限性。光纤具有成本低廉、不受电磁干扰、体积小重量轻、测量精度高、便于敷设等优点，分布式光纤测温技术利用一条光纤就可实现对数公里的线路进行长期监测，现阶段光纤测温电缆多停留在实验室阶段，实际应用较少。现有的光纤测温电缆主要对电缆的接头处进行检测，并将光纤敷设于电缆外部。其主要存在以下问题：

（1）电力电缆温度升高主要受载流量影响，载流量升高会导致电缆多处温度升高，只对电缆接头部分进行测温存在安全隐患；

（2）电力电缆敷设环境复杂，光纤敷设在电缆外部易对光纤物理结构造成损坏；

（3）电力电缆敷设沟槽多有多条电缆，光纤敷设在电缆外部所测温度会受到其他电缆温升影响；

（4）电力电缆发生弯曲，则会导致测量精度下降；

（5）不能实现测温、防盗报警的双重功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种多用智能电缆,实现了三芯电力电缆各点的温度测定、受力检测与常规通信功能，采用内置光纤排除了外界干扰，将光纤安装于三芯电缆中央，提升了测量温度与受力的均匀程度与准确性。同时提升了光纤的使用寿命。对电力电缆故障检测、载流量控制、防盗报警、电力通讯方面提供实现依据。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多用智能电缆，包括三芯电力电缆，还包括第一光纤、第二光纤和光电转换装置；第一光纤、第二光纤安置于三芯电力电缆中心，光电转换装置与第一光纤连接。

在上述的多用智能电缆中，光电转换装置包括光模块和电模块，光模块与第一光纤连接，用于发射光信号并接收设定的散射光信号，电模块与光模块相连，用于将散射光信号转化为电信号并实现储存与报警；光电转换装置安装于三芯电力电缆的起始段。

在上述的多用智能电缆中，光模块包括依次连接的激光器、光耦合器，以及光耦合器上连接的第一光滤波器、第二光滤波器；第一光滤波器与第一光纤、第二光纤连接，第二光滤波器与电模块连接；激光器发射脉冲光，光耦合器实现光的分路与合路，第一、二光滤波器选择相应设定波长的入射光及散射光。

在上述的多用智能电缆中，第一、二光滤波器采用拉曼散射与布里渊散射设定，用于筛选出斯托克斯散射光信号、反斯托克斯散射光信号和布里渊散射光信号。

在上述的多用智能电缆中，电模块包括：第一光电检测器依次连接第一放大器、第一A/D采样模块和第一SRAM模块，第二光电检测器依次连接第二放大器、第二A/D采样模块和第二SRAM模块，第三光电检测器依次连接第三放大器、第三A/D采样模块、比较模块和报警器；第一、二、三光电检测器与第二光滤波器连接；第一、第二光电检测器用于检测斯托克斯散射光信号和反斯托克斯散射光信号，且将光信号转化为电压信号输出，第一、二放大器将接收到的电压信号进行放大后输出，第一、二A/D采样模块将信号进行A/D转换，并将输出储存于第一、二SRAM模块中，供进一步调用；第三光电检测器用于检测布里渊散射光信号，且将光信号转化为电压信号输出，第三放大器将接收到的电压信号进行放大后输出，第三A/D采样模块将信号进行A/D转换且输出送入比较模块，比较模块用于比较输出电压值与设定值的大小关系，若输出电压值大于设定值，则启动报警器。

在上述的多用智能电缆中，三芯电力电缆包括导线、填充物质、光纤放置沟槽。

在上述的多用智能电缆中，导线包括：线芯、内屏蔽层、绝缘物质、外屏蔽层、保护套和金属屏蔽层；线芯选用铜线或铝线，内屏蔽层由半导体材料构成，环绕于线芯表面，与线芯等电位，防止线芯与绝缘物质之间产生局部放电，绝缘物质采用交联聚乙烯，环绕于线芯和内屏蔽层外部，外屏蔽层由半导体材料构成，环绕于绝缘物质表面，防止绝缘物质与保护套之间产生局部放电，金属屏蔽层环绕于保护套外部，将泄漏电流接入接地网；填充物质选用无纺布；光纤放置沟槽安装于三芯电力电缆的轴心。

在上述的多用智能电缆中，第一光纤、第二光纤放置于光纤放置沟槽内。

在上述的多用智能电缆中，第二光纤为通信光纤，用于电力通讯、自动化传输。

本发明的有益效果：实现了三芯电力电缆各点的温度测定及受力检测，采用内置光纤排除了外界干扰，将光纤安装于三芯电缆中央，提升了测量温度与受力的均匀程度与准确性。同时提升了光纤的使用寿命。对电力电缆故障检测、载流量控制、防盗报警、电力通讯方面提供实现依据。

附图说明

图1为本发明一个实施例的外部结构示意图；

图2为本发明一个实施例的截面图；

图3为本发明一个实施例的内部结构示意图；

其中，1-三芯电力电缆，2-第一光纤，3-第二光纤，4-光电转换装置，5-光模块，6-电模块，7-导线，8-填充物质，9-光纤放置沟槽，71-线芯，72-内屏蔽层，73-绝缘物质，74-外屏蔽层，75-保护套，76-金属屏蔽层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实施例采用如下技术方案，一种多用智能电缆，包括三芯电力电缆，还包括第一光纤、第二光纤和光电转换装置；第一光纤、第二光纤安置于三芯电力电缆中心，光电转换装置与第一光纤连接。

进一步，光电转换装置包括光模块和电模块，光模块与第一光纤连接，用于发射光信号并接收设定的散射光信号，电模块与光模块相连，用于将散射光信号转化为电信号并实现储存与报警；光电转换装置安装于三芯电力电缆的起始段。

进一步，光模块包括依次连接的激光器、光耦合器，以及光耦合器上连接的第一光滤波器、第二光滤波器；第一光滤波器与第一光纤、第二光纤连接，第二光滤波器与电模块连接；激光器发射脉冲光，光耦合器实现光的分路与合路，第一、二光滤波器选择相应设定波长的入射光及散射光。

进一步，第一、二光滤波器采用拉曼散射与布里渊散射设定，用于筛选出斯托克斯散射光信号、反斯托克斯散射光信号和布里渊散射光信号。

进一步，电模块包括：第一光电检测器依次连接第一放大器、第一A/D采样模块和第一SRAM模块，第二光电检测器依次连接第二放大器、第二A/D采样模块和第二SRAM模块，第三光电检测器依次连接第三放大器、第三A/D采样模块、比较模块和报警器；第一、二、三光电检测器与第二光滤波器连接；第一、第二光电检测器用于检测斯托克斯散射光信号和反斯托克斯散射光信号，且将光信号转化为电压信号输出，第一、二放大器将接收到的电压信号进行放大后输出，第一、二A/D采样模块将信号进行A/D转换，并将输出储存于第一、二SRAM模块中，供进一步调用；第三光电检测器用于检测布里渊散射光信号，且将光信号转化为电压信号输出，第三放大器将接收到的电压信号进行放大后输出，第三A/D采样模块将信号进行A/D转换且输出送入比较模块，比较模块用于比较输出电压值与设定值的大小关系，若输出电压值大于设定值，则启动报警器。

进一步，三芯电力电缆包括导线、填充物质、光纤放置沟槽。

进一步，导线包括：线芯、内屏蔽层、绝缘物质、外屏蔽层、保护套和金属屏蔽层；线芯选用铜线或铝线，内屏蔽层由半导体材料构成，环绕于线芯表面，与线芯等电位，防止线芯与绝缘物质之间产生局部放电，绝缘物质采用交联聚乙烯，环绕于线芯和内屏蔽层外部，外屏蔽层由半导体材料构成，环绕于绝缘物质表面，防止绝缘物质与保护套之间产生局部放电，金属屏蔽层环绕于保护套外部，将泄漏电流接入接地网；填充物质选用无纺布；光纤放置沟槽安装于三芯电力电缆的轴心。

进一步，第一光纤、第二光纤放置于光纤放置沟槽内。

更进一步，第二光纤为通信光纤，用于电力通讯、自动化传输。

以下对本实施例作详细说明，如图1所示，一种多用智能电缆，包括三芯电力电缆1、第一光纤2、第二光纤3、光电转换装置4。

而且，第一光纤2、第二光纤3、安置于三芯电力电缆1中心。

而且，三芯电力电缆1包括导线7、填充物质8、光纤放置沟槽9；

而且，导线7包括线芯71、内屏蔽层72、绝缘物质73、外屏蔽层74、金属屏蔽层75、填充物质76。线芯71材质为铜。绝缘物质73为交联聚乙烯。填充物质76为无纺布。

而且，光电转换装置4安装于三芯电力电缆1起始段，包括光模块5和电模块6。

而且，光模块5包括：激光器、光耦合器、第一、第二光滤波器。激光器能够产生入射光。

而且，第一、第二光滤波器采用的是拉曼散射与布里渊散射设定，可筛选出斯托克斯散射光信号、反斯托克斯散射光信号和布里渊散射光信号。

而且，电模块6包括第一、第二、第三光电检测器、第一、第二、第三放大器、第一、第二、第三A/D采样模块、第一、第二SRAM模块、比较模块和报警器。第一、第二光电检测器可检测斯托克斯散射光信号和反斯托克斯散射光信号，并将光信号转化为电信号。第三光电检测器可检测布里渊散射光信号，并将光信号转化为电信号。

而且，电模块6包括第一、第二SRAM模块，能将采集的电信号进行存储。

而且，电模块6包括比较模块，能够比较转换后的电信号与设定值的大小，并启动报警器。

而且，第三光纤为通信光纤，能够实现电力通讯、自动化传输等通讯功能。

具体实施方式如下，如图1所示，本实施例的多用智能电缆，包括三芯电力电缆1、第一光纤2、第二光纤3、光电转换装置4。光电转换装置4安装于三芯电力电缆1的起始段，包括：光模块5和电模块6，光模块5与第一光纤2、第二光纤3连接，能够发射光信号并接收设定的散射光信号，电模块6与所述的光模块5相连，能够将散射光信号转化为电信号并实现储存与报警。

如图2所示，三芯电力电缆1包括导线7、填充物质8、光纤放置沟槽9。导线7包括：线芯71、内屏蔽层72、绝缘物质73、外屏蔽层74、保护套75、金属屏蔽层76。线芯71材质为铜线或铝线，导电性能良好。绝缘物质73材质为交联聚乙烯，绝缘性能良好，环绕于所述的线芯71和所述的内屏蔽层72外部。内屏蔽层72由半导体材料构成，环绕于所述线芯71表面，与所述线芯71等电位，防止所述线芯71与所述绝缘物质73之间发生局部放电。外屏蔽层74由半导体材料构成，环绕于所述绝缘物质73表面，防止绝缘物质73与保护套75之间产生局部放电。金属屏蔽层76环绕于所述保护套75外部，可将泄漏电流接入接地网。填充物质8材质为无纺布。光纤放置沟槽9安装于三芯电力电缆的轴心，第一光纤2、第二光纤3、放置于光纤放置沟槽9内部。

如图3所示，光模块5包括激光器、光耦合器、第一、第二光滤波器。激光器能发射脉冲光，所述的光耦合器能过实现光的分路与合路。第一、第二光滤波器能够选择相应设定波长的入射光及散射光。电模块6包括：第一、第二、第三光电检测器、第一、第二、第三放大器、第一、第二、第三A/D采样模块、第一、第二SRAM模块、比较模块、报警器。第一、第二光电检测器能够检测到斯托克斯散射光信号和反斯托克斯散射光信号，第三光电检测器能够检测到布里渊散射光信号，第一、第二光电检测器和第三光电检测器能够将光信号转化为电压信号输出，第一、第二、第三放大器与第一、第二、第三光电检测器电连接，将收到的电压信号进行放大后输出，第一、第二、第三A/D采样模块能够将信号进行A/D转换，并将第一、第二A/D转换的输出储存于第一、第二SRAM模块中，供进一步调用。第三A/D转换的输出送入比较模块，比较模块能够比较输出电压值与设定值的大小关系，若输出电压值大于设定值，则会启动报警器，提醒工作人员电缆有被盗隐患。第三光纤为通信光纤。

本实施例在使用时，实现了三芯电力电缆各点的温度测定、受力检测与常规通信功能，采用内置光纤排除了外界干扰，将光纤安装于三芯电缆中央，提升了测量温度与受力的均匀程度与准确性。同时提升了光纤的使用寿命。对电力电缆故障检测、载流量控制、防盗报警、电力通讯方面提供实现依据。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种多用智能电缆，包括三芯电力电缆，其特征在于，还包括第一光纤、第二光纤和光电转换装置；第一光纤、第二光纤安置于三芯电力电缆中心，光电转换装置与第一光纤连接。

2.如权利要求1所述的多用智能电缆，其特征在于，光电转换装置包括光模块和电模块，光模块与第一光纤连接，用于发射光信号并接收设定的散射光信号，电模块与光模块相连，用于将散射光信号转化为电信号并实现储存与报警；光电转换装置安装于三芯电力电缆的起始段。

3.如权利要求2所述的多用智能电缆，其特征在于，光模块包括依次连接的激光器、光耦合器，以及光耦合器上连接的第一光滤波器、第二光滤波器；第一光滤波器与第一光纤、第二光纤连接，第二光滤波器与电模块连接；激光器发射脉冲光，光耦合器实现光的分路与合路，第一、二光滤波器选择相应设定波长的入射光及散射光。

4.如权利要求3所述的多用智能电缆，其特征在于，第一、二光滤波器采用拉曼散射与布里渊散射设定，用于筛选出斯托克斯散射光信号、反斯托克斯散射光信号和布里渊散射光信号。

5.如权利要求3所述的多用智能电缆，其特征在于，电模块包括：第一光电检测器依次连接第一放大器、第一A/D采样模块和第一SRAM模块，第二光电检测器依次连接第二放大器、第二A/D采样模块和第二SRAM模块，第三光电检测器依次连接第三放大器、第三A/D采样模块、比较模块和报警器；第一、二、三光电检测器与第二光滤波器连接；第一、第二光电检测器用于检测斯托克斯散射光信号和反斯托克斯散射光信号，且将光信号转化为电压信号输出，第一、二放大器将接收到的电压信号进行放大后输出，第一、二A/D采样模块将信号进行A/D转换，并将输出储存于第一、二SRAM模块中，供进一步调用；第三光电检测器用于检测布里渊散射光信号，且将光信号转化为电压信号输出，第三放大器将接收到的电压信号进行放大后输出，第三A/D采样模块将信号进行A/D转换且输出送入比较模块，比较模块用于比较输出电压值与设定值的大小关系，若输出电压值大于设定值，则启动报警器。

6.如权利要求2所述的多用智能电缆，其特征在于，三芯电力电缆包括导线、填充物质、光纤放置沟槽。

7.如权利要求6所述的多用智能电缆，其特征在于，导线包括：线芯、内屏蔽层、绝缘物质、外屏蔽层、保护套和金属屏蔽层；线芯选用铜线或铝线，内屏蔽层由半导体材料构成，环绕于线芯表面，与线芯等电位，防止线芯与绝缘物质之间产生局部放电，绝缘物质采用交联聚乙烯，环绕于线芯和内屏蔽层外部，外屏蔽层由半导体材料构成，环绕于绝缘物质表面，防止绝缘物质与保护套之间产生局部放电，金属屏蔽层环绕于保护套外部，将泄漏电流接入接地网；填充物质选用无纺布；光纤放置沟槽安装于三芯电力电缆的轴心。

8.如权利要求7所述的多用智能电缆，其特征在于，第一光纤、第二光纤放置于光纤放置沟槽内。

9.如权利要求1所述的多用智能电缆，其特征在于，第二光纤为通信光纤，用于电力通讯、自动化传输。