CN113109641A - 一种基于预测试的线路增容安全管控*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种基于预测试的线路增容安全管控***，包括预测试***、监控***和控制中心，预测试***获得电缆外护套温度与导体温度的函数关系；监控***包括沿电缆布设的温度监控器和环境监控器；控制中心与调度中心通信连接，周期性读取目标电缆的实时负载L，将电缆负载L与监控***获得的电缆外护套温度Tf、环境温度Te及湿度Da关联，获得样本数据，获得电缆的动态最大负载Ld作为增容上限。本发明的实质性效果是：通过预测试获得电缆外护套温度与导体温度之间的函数关系，不仅能够快速获得电缆增容上限，并能够通过监控电缆状态保证电缆的安全可靠。

Description

一种基于预测试的线路增容安全管控***

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种基于预测试的线路增容安全管控***。

背景技术

由于输电线路回路长、通道环境复杂，在一条线路设计时，设计单位往往根据环境情况采用多种截面的导线。导致部分线路导线截面选择不合理，无法满足快速增长的负荷需求，成为限制区域电网供电能力的制约性设备。动态增容技术是在输电线路上安装在线监测装置，对导线状态和气象条件进行监测，在不突破现行技术规程规定的前提下，根据数学模型计算出导线的最大允许载流量，充分利用线路客观存在的隐性容量，提高输电线路的输送容量。

如中国专利CN105162156B，公开日2018年12月18日，一种基于双MMC换流器的电网输电增容改造方法，包括：构建电压源换流器和电压电流调节器；电压源换流器包括送端电压源换流器和受端电压源换流器，电压电流调节器包括送端电压电流调节器和受端电压电流调节器；将送端电压源换流器接入送端交流***和送端电压电流调节器之间，以及将受端电压源换流器接入受端交流***和受端电压电流调节器之间；将送端电压电流调节器和受端电压电流调节器通过交流电缆连接。但其不能有效挖掘已有线路的输电潜能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前缺乏有效电缆增容技术的问题。提出了一种基于预测试的线路增容安全管控***，本***根据预测试以及在线监测提供电缆增容的容量，在保证电缆安全的前提下提高已有电缆的输电能力。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于预测试的线路增容安全管控***，包括预测试***、监控***和控制中心，所述预测试***构建电缆运行的环境温度Te及湿度Da，获得电缆外护套温度与导体温度的函数关系Tc =H(Tf,Te,Da),其中Tc为导体温度，Tf为电缆外护套温度；所述监控***包括沿电缆布设的温度监控器和环境监控器，温度监控器监测电缆外护套温度，环境监控器监控电缆附近的环境温度Te及湿度Da，温度监控器以及环境监控器均与控制中心连接；所述控制中心与调度中心通信连接，周期性读取目标电缆的实时负载L，将电缆负载L与监控***获得的电缆外护套温度Tf、环境温度Te及湿度Da关联，获得样本数据，获得足够的样本数据后构建函数Tc=G(L,Te,Da)，依据当前环境温度Te及湿度Da，获得电缆的动态最大负载Ld，动态最大负载Ld使得G(Ld,Te,Da)= Tc_max，Tc_max为线缆工作温度上限值，控制中心周期性将动态最大负载Ld反馈给调度中心，作为增容上限，控制中心周期性根据(Tf,Te,Da)，计算导体温度Tc，若Tc> k•Tc_max，k为安全系数，k<1,则控制中心向调度中心发出告警，并指示调度中心降低电缆的负载L。通过预测试获得电缆外护套温度与导体温度之间的函数关系，相对于建立热模型计算更能够适应复杂多变的环境，且效率更高，通过实时监控电缆外护套温度和环境，能够实时获得电缆导体的温度，并将温度和负载L关联，能够直接获得电缆负载与导体温度之间的函数关系，进而获得使得导体温度达到上限时电缆的负载，即为电缆增容上限。本方案不仅能够快速获得电缆增容上限，并能够通过监控电缆状态保证电缆的安全可靠。

作为优选，所述电缆包括架空电缆和穿井电缆，所述监控***包括红外温度监测器和热电偶温度监测器，所述红外温度监测器安装在塔架上，所述红外温度监测器包括红外图像测温单元和通信模块，所述红外图像测温单元拍摄塔架两侧电缆的红外图像并转换为温度分布图，红外图像测温单元与通信模块连接，所述通信单元与控制中心连接；所述热电偶温度监测器包括控制单元、电压表、电流源、电阻R0、汇集带和若干个环线带，所述汇集带包括橡胶外皮、正极线、负极线和接地线，所述汇集带与电缆平行设置，所述环线带包括橡胶环带、穿刺头、检测电路和热敏电阻，所述橡胶环带环绕绑在电缆外，所述热敏电阻位于橡胶环带和电缆之间，所述穿刺头以及热敏电阻均与检测电路连接，穿刺头均刺穿汇集带的橡胶外皮，所述穿刺头设有三个，三个所述穿刺头分别与正极线、负极线和接地线连接，所述正极线与电阻R0连接，电阻R0与电压表和电流源的正极连接，负极线、接地线、电压表负极以及电流源的负极均接地，所述电压表集电流源均与控制单元连接。红外温度监测器和热电偶温度监测器能够监测电缆外护套的温度。通过汇集带和环线带的方式，适合电缆全线进行温度监控，汇集带沿电缆敷设，每间隔一段距离将环线带绕在电缆上，并通过穿刺头将环线带和汇集带连通，提高布设效率。

作为优选，所述检测电路包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电子开关K1和电子开关K2，电阻R1与电子开关K1串联构成第一检测臂，热敏电阻Rf与电子开关K2串联构成第二检测臂，第一检测臂和第二检测臂两端分别与正极线和负极线连接，电阻R3、电阻R4及电阻R5串联构成分压电阻串，分压电阻串连接在正极线和接地线之间，电阻R3靠近正极线，电阻R5靠近接地线，电子开关K1的控制端连接在电阻R3和电阻R4之间，电子开关K2的控制端连接在电阻R4和电阻R5之间。通过电阻R3、R4和R5进行分压，使得当电流源给出的电流值由小到大时，电子开关K1和电子开关K2先后获得足够的分压而先后导通，先后导通时，电压表检测到的电压值除以电流源给出的电流即为总电阻，总电阻的变化即为电阻R1和热敏电阻Rf并联前后的电阻值变化量，电阻R1已知，进而能够得出热敏电阻Rf的值，即获得热敏电阻Rf处的温度值。

作为优选，所述预测试***包括测试电缆、注液头、注液管、回液头、回液管、液箱、注液泵、加热器、箱内温度传感器、入口温度传感器、出口温度传感器、若干个护套温度传感器和控制器，所述测试电缆具有预设的长度L，所述测试电缆的两端裸露，所述测试电缆的导体中部加工有通孔，加工通孔后的电缆导体壁厚记为σ，所述注液管一端与注液泵连接，注液泵与液箱连接，所述注液头将注液管与电缆导体一端的通孔连通，所述回液头将回液管与电缆导体另一端的通孔连通，所述回液管与液箱连接，所述加热器安装在液箱内，所述箱内温度传感器安装在液箱内，检测液箱内液体的温度，所述入口温度传感器安装在注液头上，检测注液头内液体的温度，所述出口温度传感器安装在回液头上，检测回液头内液体的温度，若干个护套温度传感器安装在厕所电缆外护套上，检测外护套上的温度，所述注液泵、加热器、箱内温度传感器、入口温度传感器、出口温度传感器以及若干个护套温度传感器均与控制器连接。使用加热到预设温度的液体使电缆的导体温度达到预设温度，不用通过大电流加热导体，节省了能源，且提高了安全性。将加热到预设温度的液体通入测试电缆，并维持一段时间，即可使电缆的温度达到稳态，此时进行温度的检测即能够获得测试电缆的散热情况，进而获得电缆的散热模型。通过流速计以及对注液泵的反馈控制，能够稳定液体的流速，减少试验的干扰和误差。

作为优选，所述液箱内还安装有搅拌器，所述搅拌器包括搅拌棒、搅拌叶和搅拌电机，所述搅拌棒与液箱转动连接，所述搅拌电机安装在液箱外，所述搅拌叶安装在所述搅拌棒上，所述搅拌棒穿过液箱与搅拌电机连接。

作为优选，所述加热器包括前置加热片组和后置加热片组，所述箱内温度传感器包括入箱温度传感器和中部温度传感器，所述入箱温度传感器安装在回液管与液箱连接口附近，所述中部温度传感器安装在液箱中部，所述前置加热片组安装在入箱温度传感器和中部温度传感器之间，所述后置加热片组安装在中部温度传感器和注液泵之间，所述入箱温度传感器和中部温度传感器均与控制器连接。前置加热片组附近是刚回流的较冷的液体，应当快速升温，后置加热片组则能够避免加热不均匀，提升温度的均衡性。

作为优选，所述前置加热片组以及后置加热片组均包括若干个平行排列的加热片，所述前置加热片组的加热片排列间距大于后置加热片组，所述前置加热片组的加热片横截面积大于后置加热片组，所述后置加热片组的加热片数量大于前置加热片组。

作为优选，所述预测试***还包括温度补偿器，所述温度补偿器安装在注液管上，所述温度补偿器包括壳体、补偿筒、滑塞、补偿弹簧、补液管、锁定头、前置温度传感器、前端温度传感器和后端温度传感器，所述壳体安装在注液管上，所述补偿筒安装在壳体内，所述补偿筒一端开口一端封闭，所述补偿筒开口端与注液管连通，所述滑塞安装在补偿筒内，所述滑塞与补偿筒内壁抵接，所述补偿弹簧一端与滑塞固定连接，补偿弹簧另一端与补偿筒封闭端固定连接，所述补液管一端连通筒靠近封闭端的部分，补液管另一端与注液管连通，所述锁定头安装在补偿筒外壁，所述锁定头用于锁定及解锁滑塞，所述补偿弹簧两端通过导线与电子开关K1和电源VT1连接，所述前置温度传感器安装在注液管上，所述前置温度传感器位于补偿筒靠近注液泵的一侧，所述前端温度传感器安装在补偿筒靠近注液管的位置，所述后端温度传感器安装在补偿筒靠近补液管的位置，所述电子开关K1控制端、锁定头、前置温度传感器、前端温度传感器以及后端温度传感器均与控制器连接。通过温度补偿器能够使液体温度更加均匀，提高电缆散热模型的准确度。通过对液箱内的液体进行加热，使其达到预设的温度，由于加热器不可能加热每个部位的液体，导致液体的温度存在分布不均匀的情况。但温度差异并不大，采用温度补偿器能够补偿温度分布的不均匀。弹簧通电收缩，其收缩量与通过的电流大小有关。通过PWM方式控制电子开关K1闭合的占空比，能够控制流过补偿弹簧的电流大小，进而控制补偿弹簧的收缩量，前端温度传感器所在位置为低温液体，后端温度传感器所在位置为高温液体，补偿弹簧收缩量增大时，会将高温液体压入注液管，反之，当补偿弹簧收缩量减小时，会将低温液体压入注液管，进而补偿注液管内温度的分布不均匀性。将锁定头锁紧，使滑塞不能移动，锁定头可以使用电磁锁、电动推杆等，而后给补偿弹簧通电，使补偿弹簧发热，实现加热后端温度传感器所在位置的液体的作用。

作为优选，所述锁定头包括锁定管、锁定块和锁定弹簧，所述锁定管安装在补偿筒上，所述锁定块与锁定管滑动连接，所述锁定弹簧一端与锁定块固定连接，锁定弹簧另一端与锁定管固定连接，所述补偿筒开有用于锁定块通过的孔，所述锁定块位置与滑塞对应，所述锁定弹簧两端通过导线与电子开关K2和电源VT2连接，所述电子开关K2控制端与控制器连接。

作为优选，所述预测试***还包括压力调节器，所述压力调节器安装在注液管上，所述压力调节器包括基体和液压传感器，所述基体上加工有若干个并排的调节筒，所述调节筒一端开口一端封闭，所述调节筒开口端与注液管连通，所述液压传感器安装在注液管上，检测注液管内的液体压力，所述调节筒内设有调节弹簧和调节滑块，所述调节滑块滑动安装在调节筒内，调节滑块与调节筒内壁抵接，所述调节弹簧一端与调节滑块固定连接，调节弹簧另一端与调节筒封闭端连接，所述调节弹簧两端通过导线与电子开关K3和电源VT3连接，所述调节筒位于调节滑块和注液管之间的部分为储液段，所述液压传感器及电子开关K3控制端均与控制器连接。

作为优选，所述预测试***还包括环境模拟箱，所述环境模拟箱包括箱体、风扇、循环风道、热风机、冷风机、加湿器、除湿器、温湿度传感器、风速计和控制模块，所述箱体密闭，所述循环风道两端分别连接箱体的两端，所述风扇、热风机以、冷风机、加湿器以及除湿器均安装在循环风道内，所述温湿度传感器安装在箱体内，检测箱体内空气的温湿度，所述风速计安装在箱体内，所述风速计检测箱体内空气的流速，所述风扇、循环风道、热风机、冷风机、加湿器、除湿器、温湿度传感器以及风速计均与控制模块连接。环境模拟箱能够模拟环境温湿度和风速，提供贴近真实的试验环境。

作为优选，所述预测试***执行以下步骤：A）在预测试***中设置多组测试参数，测试参数包括环境温度、环境湿度、风速以及液体温度，检测每组测试参数下的外护套温度，将外护套温度和测试参数作为样本数据；B）步骤A）获得足够数量的样本数据后，进行函数拟合，获得导体温度对外护套温度、环境温度、环境湿度及风速的函数，作为检测函数，导体温度即液体温度；C）在实际监测中，获得目标电缆的环境温度、环境湿度、风速以及外护套温度，根据检测函数获得电缆的导体温度，读取此时电缆的负荷，记录环境温度、环境湿度、风速、负荷以及导体温度，将导体温度与环境温度、环境湿度、风速以及负荷关联，作为第二样本数据，若导体温度超过设定阈值，则发出报警；D）获得足够的第二样本数据后，进行函数拟合，获得导体温度对负荷、环境温度、环境湿度及风速的函数，作为推导函数；E）根据推导函数，获得当导体温度等于上限温度时，负荷对环境温度、环境湿度及风速的函数，作为上限推导函数；F）周期性获得目标电缆的环境温度、环境湿度以及风速，根据上限推导函数，获得此周期内电缆的动态最大负载，动态最大负载即为动态增容上限。

本发明的实质性效果是：通过预测试获得电缆外护套温度与导体温度之间的函数关系，相对于建立热模型计算更能够适应复杂多变的环境，且效率更高，通过实时监控电缆外护套温度和环境，能够实时获得电缆导体的温度，并将温度和负载L关联，能够直接获得电缆负载与导体温度之间的函数关系，进而获得使得导体温度达到上限时电缆的负载，即为电缆增容上限。本方案不仅能够快速获得电缆增容上限，并能够通过监控电缆状态保证电缆的安全可靠。

附图说明

图1为实施例一预测试***结构示意图。

图2为实施例一测试电缆结构示意图。

图3为实施例一温度补偿器结构示意图。

图4为实施例一压力调节器结构示意图。

图5为实施例一热电偶温度监测器结构示意图。

图6为实施例一热电偶温度监测器安装示意图。

图7为实施例一检测电路示意图。

其中：100、测试电缆，101、护套层，102、铠装层，103、内衬层，104、导体，105、绝缘层，200、管道，301、注液头，302、注液管，303、回液管，400、温度补偿器，401、补偿弹簧，402、滑塞，403、补偿筒，404、锁定块，405、锁定弹簧，406、锁定管，407、补液管，408、壳体，500、压力调节器，501、调节弹簧，502、调节筒，503、调节滑块，504、储液段，505、基体，611、汇集带，612、垫块，613、负极线，614、接地线，615、正极线，621、环线带，622、热敏电阻，623、穿刺头，624、支撑块。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种基于预测试的线路增容安全管控***，包括预测试***、监控***和控制中心，预测试***构建电缆运行的环境温度Te及湿度Da，获得电缆外护套温度与导体温度的函数关系Tc =H(Tf,Te,Da),其中Tc为导体温度，Tf为电缆外护套温度；监控***包括沿电缆布设的温度监控器和环境监控器，温度监控器监测电缆外护套温度，环境监控器监控电缆附近的环境温度Te及湿度Da，温度监控器以及环境监控器均与控制中心连接；控制中心与调度中心通信连接，周期性读取目标电缆的实时负载L，将电缆负载L与监控***获得的电缆外护套温度Tf、环境温度Te及湿度Da关联，获得样本数据，获得足够的样本数据后构建函数Tc=G(L,Te,Da)，依据当前环境温度Te及湿度Da，获得电缆的动态最大负载Ld，动态最大负载Ld使得G(Ld,Te,Da)= Tc_max，Tc_max为线缆工作温度上限值，控制中心周期性将动态最大负载Ld反馈给调度中心，作为增容上限，控制中心周期性根据(Tf,Te,Da)，计算导体温度Tc，若Tc> k•Tc_max，k为安全系数，k<1,则控制中心向调度中心发出告警，并指示调度中心降低电缆的负载L。通过预测试获得电缆外护套温度与导体温度之间的函数关系，相对于建立热模型计算更能够适应复杂多变的环境，且效率更高，通过实时监控电缆外护套温度和环境，能够实时获得电缆导体的温度，并将温度和负载L关联，能够直接获得电缆负载与导体温度之间的函数关系，进而获得使得导体温度达到上限时电缆的负载，即为电缆增容上限。

如图1、图2所示，预测试***包括测试电缆100、注液头301、注液管302、回液头、回液管303、液箱、注液泵、加热器、箱内温度传感器、入口温度传感器、出口温度传感器、若干个护套温度传感器和控制器，测试电缆100具有预设的长度L，测试电缆100由外至内依次为护套层101、铠装层102、内衬层103和若干个覆盖有绝缘层105的导体104，测试电缆100的两端裸露，测试电缆100的导体中部加工有通孔，加工通孔后的电缆导体壁厚记为σ，注液管302一端与注液泵连接，注液泵与液箱连接，注液头301将注液管302与电缆导体一端的通孔连通，回液头将回液管303与电缆导体另一端的通孔连通，回液管303与液箱连接，加热器安装在液箱内，箱内温度传感器安装在液箱内，检测液箱内液体的温度，入口温度传感器安装在注液头301上，检测注液头301内液体的温度，出口温度传感器安装在回液头上，检测回液头内液体的温度，若干个护套温度传感器安装在厕所电缆外护套上，检测外护套上的温度，注液泵、加热器、箱内温度传感器、入口温度传感器、出口温度传感器以及若干个护套温度传感器均与控制器连接。使用加热到预设温度的液体使电缆的导体温度达到预设温度，不用通过大电流加热导体，节省了能源，且提高了安全性。将加热到预设温度的液体通入测试电缆100，并维持一段时间，即可使电缆的温度达到稳态，此时进行温度的检测即能够获得测试电缆100的散热情况，进而获得电缆的散热模型。通过流速计以及对注液泵的反馈控制，能够稳定液体的流速，减少试验的干扰和误差。

液箱内还安装有搅拌器，搅拌器包括搅拌棒、搅拌叶和搅拌电机，搅拌棒与液箱转动连接，搅拌电机安装在液箱外，搅拌叶安装在搅拌棒上，搅拌棒穿过液箱与搅拌电机连接。

加热器包括前置加热片组和后置加热片组，箱内温度传感器包括入箱温度传感器和中部温度传感器，入箱温度传感器安装在回液管303与液箱连接口附近，中部温度传感器安装在液箱中部，前置加热片组安装在入箱温度传感器和中部温度传感器之间，后置加热片组安装在中部温度传感器和注液泵之间，入箱温度传感器和中部温度传感器均与控制器连接。前置加热片组附近是刚回流的较冷的液体，应当快速升温，后置加热片组则能够避免加热不均匀，提升温度的均衡性。

前置加热片组以及后置加热片组均包括若干个平行排列的加热片，前置加热片组的加热片排列间距大于后置加热片组，前置加热片组的加热片横截面积大于后置加热片组，后置加热片组的加热片数量大于前置加热片组。

预测试***还包括温度补偿器400，如图3所示，温度补偿器400安装在注液管302上，温度补偿器400包括壳体408、补偿筒403、滑塞402、补偿弹簧401、补液管407、锁定头、前置温度传感器、前端温度传感器和后端温度传感器，壳体408安装在注液管302上，补偿筒403安装在壳体408内，补偿筒403一端开口一端封闭，补偿筒403开口端与注液管302连通，滑塞402安装在补偿筒403内，滑塞402与补偿筒403内壁抵接，补偿弹簧401一端与滑塞402固定连接，补偿弹簧401另一端与补偿筒403封闭端固定连接，补液管407一端连通筒靠近封闭端的部分，补液管407另一端与注液管302连通，锁定头安装在补偿筒403外壁，锁定头用于锁定及解锁滑塞402，补偿弹簧401两端通过导线与电子开关K1和电源VT1连接，前置温度传感器安装在注液管302上，前置温度传感器位于补偿筒403靠近注液泵的一侧，前端温度传感器安装在补偿筒403靠近注液管302的位置，后端温度传感器安装在补偿筒403靠近补液管407的位置，电子开关K1控制端、锁定头、前置温度传感器、前端温度传感器以及后端温度传感器均与控制器连接。通过温度补偿器400能够使液体温度更加均匀，提高电缆散热模型的准确度。通过对液箱内的液体进行加热，使其达到预设的温度，由于加热器不可能加热每个部位的液体，导致液体的温度存在分布不均匀的情况。但温度差异并不大，采用温度补偿器400能够补偿温度分布的不均匀。弹簧通电收缩，其收缩量与通过的电流大小有关。通过PWM方式控制电子开关K1闭合的占空比，能够控制流过补偿弹簧401的电流大小，进而控制补偿弹簧401的收缩量，前端温度传感器所在位置为低温液体，后端温度传感器所在位置为高温液体，补偿弹簧401收缩量增大时，会将高温液体压入注液管302，反之，当补偿弹簧401收缩量减小时，会将低温液体压入注液管302，进而补偿注液管302内温度的分布不均匀性。将锁定头锁紧，使滑塞402不能移动，锁定头可以使用电磁锁、电动推杆等，而后给补偿弹簧401通电，使补偿弹簧401发热，实现加热后端温度传感器所在位置的液体的作用。

锁定头包括锁定管406、锁定块404和锁定弹簧405，锁定管406安装在补偿筒403上，锁定块404与锁定管406滑动连接，锁定弹簧405一端与锁定块404固定连接，锁定弹簧405另一端与锁定管406固定连接，补偿筒403开有用于锁定块404通过的孔，锁定块404位置与滑塞402对应，锁定弹簧405两端通过导线与电子开关K2和电源VT2连接，电子开关K2控制端与控制器连接。

预测试***还包括压力调节器500，如图4所示，压力调节器500安装在注液管302上，压力调节器500包括基体505和液压传感器，基体505上加工有若干个并排的调节筒502，调节筒502一端开口一端封闭，调节筒502开口端与注液管302连通，液压传感器安装在注液管302上，检测注液管302内的液体压力，调节筒502内设有调节弹簧501和调节滑块503，调节滑块503滑动安装在调节筒502内，调节滑块503与调节筒502内壁抵接，调节弹簧501一端与调节滑块503固定连接，调节弹簧501另一端与调节筒502封闭端连接，调节弹簧501两端通过导线与电子开关K3和电源VT3连接，调节筒502位于调节滑块503和注液管302之间的部分为储液段504，液压传感器及电子开关K3控制端均与控制器连接。

预测试***还包括环境模拟箱，环境模拟箱包括箱体、风扇、循环风道、热风机、冷风机、加湿器、除湿器、温湿度传感器、风速计和控制模块，箱体密闭，循环风道两端分别连接箱体的两端，风扇、热风机以、冷风机、加湿器以及除湿器均安装在循环风道内，温湿度传感器安装在箱体内，检测箱体内空气的温湿度，风速计安装在箱体内，风速计检测箱体内空气的流速，风扇、循环风道、热风机、冷风机、加湿器、除湿器、温湿度传感器以及风速计均与控制模块连接。环境模拟箱能够模拟环境温湿度和风速，提供贴近真实的试验环境。

预测试***执行以下步骤：A）在预测试***中设置多组测试参数，测试参数包括环境温度、环境湿度、风速以及液体温度，检测每组测试参数下的外护套温度，将外护套温度和测试参数作为样本数据；B）步骤A）获得足够数量的样本数据后，进行函数拟合，获得导体温度对外护套温度、环境温度、环境湿度及风速的函数，作为检测函数，导体温度即液体温度；C）在实际监测中，获得目标电缆的环境温度、环境湿度、风速以及外护套温度，根据检测函数获得电缆的导体温度，读取此时电缆的负荷，记录环境温度、环境湿度、风速、负荷以及导体温度，将导体温度与环境温度、环境湿度、风速以及负荷关联，作为第二样本数据，若导体温度超过设定阈值，则发出报警；D）获得足够的第二样本数据后，进行函数拟合，获得导体温度对负荷、环境温度、环境湿度及风速的函数，作为推导函数；E）根据推导函数，获得当导体温度等于上限温度时，负荷对环境温度、环境湿度及风速的函数，作为上限推导函数；F）周期性获得目标电缆的环境温度、环境湿度以及风速，根据上限推导函数，获得此周期内电缆的动态最大负载，动态最大负载即为动态增容上限。

电缆包括架空电缆和穿井电缆，穿井电缆包括位于电缆管道200内的若干根并排的电缆，监控***包括红外温度监测器和热电偶温度监测器，红外温度监测器安装在塔架上，红外温度监测器包括红外图像测温单元和通信模块，红外图像测温单元拍摄塔架两侧电缆的红外图像并转换为温度分布图，红外图像测温单元与通信模块连接，通信单元与控制中心连接；如图5、图6所示，热电偶温度监测器包括控制单元、电压表、电流源、电阻R0、汇集带611和若干个环线带621，汇集带611包括橡胶外皮、正极线615、负极线613和接地线614，汇集带611与电缆平行设置，汇集带611与电缆之间设有垫块612，环线带621包括橡胶环带、穿刺头623、检测电路和热敏电阻622，橡胶环带环绕绑在电缆外，热敏电阻622位于橡胶环带和电缆之间，热敏电阻622安装在支撑块624上，支撑块624位于橡胶环带和电缆之间，穿刺头623以及热敏电阻622均与检测电路连接，穿刺头623均刺穿汇集带611的橡胶外皮，穿刺头623设有三个，三个穿刺头623分别与正极线615、负极线613和接地线614连接，正极线615与电阻R0连接，电阻R0与电压表和电流源的正极连接，负极线613、接地线614、电压表负极以及电流源的负极均接地，电压表集电流源均与控制单元连接。红外温度监测器和热电偶温度监测器能够监测电缆外护套的温度。通过汇集带611和环线带621的方式，适合电缆全线进行温度监控，汇集带611沿电缆敷设，每间隔一段距离将环线带621绕在电缆上，并通过穿刺头623将环线带621和汇集带611连通，提高布设效率。

如图7所示，检测电路包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电子开关K1和电子开关K2，电阻R1与电子开关K1串联构成第一检测臂，热敏电阻622Rf与电子开关K2串联构成第二检测臂，第一检测臂和第二检测臂两端分别与正极线615和负极线613连接，电阻R3、电阻R4及电阻R5串联构成分压电阻串，分压电阻串连接在正极线615和接地线614之间，电阻R3靠近正极线615，电阻R5靠近接地线614，电子开关K1的控制端连接在电阻R3和电阻R4之间，电子开关K2的控制端连接在电阻R4和电阻R5之间。通过电阻R3、R4和R5进行分压，使得当电流源给出的电流值由小到大时，电子开关K1和电子开关K2先后获得足够的分压而先后导通，先后导通时，电压表检测到的电压值除以电流源给出的电流即为总电阻，总电阻的变化即为电阻R1和热敏电阻622Rf并联前后的电阻值变化量，电阻R1已知，进而能够得出热敏电阻622Rf的值，即获得热敏电阻622Rf处的温度值。

本实施例的有益技术效果是：通过预测试获得电缆外护套温度与导体温度之间的函数关系，相对于建立热模型计算更能够适应复杂多变的环境，且效率更高，通过实时监控电缆外护套温度和环境，能够实时获得电缆导体的温度，并将温度和负载L关联，能够直接获得电缆负载与导体温度之间的函数关系，进而获得使得导体温度达到上限时电缆的负载，即为电缆增容上限。本方案不仅能够快速获得电缆增容上限，并能够通过监控电缆状态保证电缆的安全可靠。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (12)

1.一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

包括预测试***、监控***和控制中心，

所述预测试***构建电缆运行的环境温度Te及湿度Da，获得电缆外护套温度与导体温度的函数关系Tc =H(Tf,Te,Da)，其中Tc为导体温度，Tf为电缆外护套温度；

所述监控***包括沿电缆布设的温度监控器和环境监控器，温度监控器监测电缆外护套温度，环境监控器监控电缆附近的环境温度Te及湿度Da，温度监控器以及环境监控器均与控制中心连接；

所述控制中心与调度中心通信连接，周期性读取目标电缆的实时负载L，将电缆负载L与监控***获得的电缆外护套温度Tf、环境温度Te及湿度Da关联，获得样本数据，获得足够的样本数据后构建函数Tc=G(L,Te,Da)，依据当前环境温度Te及湿度Da，获得电缆的动态最大负载Ld，动态最大负载Ld使得G(Ld,Te,Da)= Tc_max，Tc_max为线缆工作温度上限值，控制中心周期性将动态最大负载Ld反馈给调度中心，作为增容上限，控制中心周期性根据(Tf,Te,Da)，计算导体温度Tc，若Tc> k·Tc_max，k为安全系数，k<1,则控制中心向调度中心发出告警，并指示调度中心降低电缆的负载L。

2.根据权利要求1所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述电缆包括架空电缆和穿井电缆，所述监控***包括红外温度监测器和热电偶温度监测器，所述红外温度监测器安装在塔架上，所述红外温度监测器包括红外图像测温单元和通信模块，所述红外图像测温单元拍摄塔架两侧电缆的红外图像并转换为温度分布图，红外图像测温单元与通信模块连接，所述通信单元与控制中心连接；

所述热电偶温度监测器包括控制单元、电压表、电流源、电阻R0、汇集带和若干个环线带，所述汇集带包括橡胶外皮、正极线、负极线和接地线，所述汇集带与电缆平行设置，所述环线带包括橡胶环带、穿刺头、检测电路和热敏电阻，所述橡胶环带环绕绑在电缆外，所述热敏电阻位于橡胶环带和电缆之间，所述穿刺头以及热敏电阻均与检测电路连接，穿刺头均刺穿汇集带的橡胶外皮，所述穿刺头设有三个，三个所述穿刺头分别与正极线、负极线和接地线连接，所述正极线与电阻R0连接，电阻R0与电压表和电流源的正极连接，负极线、接地线、电压表负极以及电流源的负极均接地，所述电压表集电流源均与控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述检测电路包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电子开关K1和电子开关K2，电阻R1与电子开关K1串联构成第一检测臂，热敏电阻Rf与电子开关K2串联构成第二检测臂，第一检测臂和第二检测臂两端分别与正极线和负极线连接，电阻R3、电阻R4及电阻R5串联构成分压电阻串，分压电阻串连接在正极线和接地线之间，电阻R3靠近正极线，电阻R5靠近接地线，电子开关K1的控制端连接在电阻R3和电阻R4之间，电子开关K2的控制端连接在电阻R4和电阻R5之间。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述预测试***包括测试电缆、注液头、注液管、回液头、回液管、液箱、注液泵、加热器、箱内温度传感器、入口温度传感器、出口温度传感器、若干个护套温度传感器和控制器，

所述测试电缆具有预设的长度L，所述测试电缆的两端裸露，所述测试电缆的导体中部加工有通孔，加工通孔后的电缆导体壁厚记为σ，所述注液管一端与注液泵连接，注液泵与液箱连接，所述注液头将注液管与电缆导体一端的通孔连通，所述回液头将回液管与电缆导体另一端的通孔连通，所述回液管与液箱连接，所述加热器安装在液箱内，所述箱内温度传感器安装在液箱内，检测液箱内液体的温度，所述入口温度传感器安装在注液头上，检测注液头内液体的温度，所述出口温度传感器安装在回液头上，检测回液头内液体的温度，若干个护套温度传感器安装在厕所电缆外护套上，检测外护套上的温度，所述注液泵、加热器、箱内温度传感器、入口温度传感器、出口温度传感器以及若干个护套温度传感器均与控制器连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述液箱内还安装有搅拌器，所述搅拌器包括搅拌棒、搅拌叶和搅拌电机，所述搅拌棒与液箱转动连接，所述搅拌电机安装在液箱外，所述搅拌叶安装在所述搅拌棒上，所述搅拌棒穿过液箱与搅拌电机连接。

6.根据权利要求4所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述加热器包括前置加热片组和后置加热片组，所述箱内温度传感器包括入箱温度传感器和中部温度传感器，所述入箱温度传感器安装在回液管与液箱连接口附近，所述中部温度传感器安装在液箱中部，所述前置加热片组安装在入箱温度传感器和中部温度传感器之间，所述后置加热片组安装在中部温度传感器和注液泵之间，所述入箱温度传感器和中部温度传感器均与控制器连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述前置加热片组以及后置加热片组均包括若干个平行排列的加热片，所述前置加热片组的加热片排列间距大于后置加热片组，所述前置加热片组的加热片横截面积大于后置加热片组，所述后置加热片组的加热片数量大于前置加热片组。

8.根据权利要求4所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述预测试***还包括温度补偿器，所述温度补偿器安装在注液管上，

所述温度补偿器包括壳体、补偿筒、滑塞、补偿弹簧、补液管、锁定头、前置温度传感器、前端温度传感器和后端温度传感器，所述壳体安装在注液管上，所述补偿筒安装在壳体内，所述补偿筒一端开口一端封闭，所述补偿筒开口端与注液管连通，所述滑塞安装在补偿筒内，所述滑塞与补偿筒内壁抵接，所述补偿弹簧一端与滑塞固定连接，补偿弹簧另一端与补偿筒封闭端固定连接，所述补液管一端连通筒靠近封闭端的部分，补液管另一端与注液管连通，所述锁定头安装在补偿筒外壁，所述锁定头用于锁定及解锁滑塞，所述补偿弹簧两端通过导线与电子开关K1和电源VT1连接，所述前置温度传感器安装在注液管上，所述前置温度传感器位于补偿筒靠近注液泵的一侧，所述前端温度传感器安装在补偿筒靠近注液管的位置，所述后端温度传感器安装在补偿筒靠近补液管的位置，所述电子开关K1控制端、锁定头、前置温度传感器、前端温度传感器以及后端温度传感器均与控制器连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述锁定头包括锁定管、锁定块和锁定弹簧，所述锁定管安装在补偿筒上，所述锁定块与锁定管滑动连接，所述锁定弹簧一端与锁定块固定连接，锁定弹簧另一端与锁定管固定连接，所述补偿筒开有用于锁定块通过的孔，所述锁定块位置与滑塞对应，所述锁定弹簧两端通过导线与电子开关K2和电源VT2连接，所述电子开关K2控制端与控制器连接。

10.根据权利要求4所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述预测试***还包括压力调节器，所述压力调节器安装在注液管上，

所述压力调节器包括基体和液压传感器，所述基体上加工有若干个并排的调节筒，所述调节筒一端开口一端封闭，所述调节筒开口端与注液管连通，所述液压传感器安装在注液管上，检测注液管内的液体压力，所述调节筒内设有调节弹簧和调节滑块，所述调节滑块滑动安装在调节筒内，调节滑块与调节筒内壁抵接，所述调节弹簧一端与调节滑块固定连接，调节弹簧另一端与调节筒封闭端连接，所述调节弹簧两端通过导线与电子开关K3和电源VT3连接，所述调节筒位于调节滑块和注液管之间的部分为储液段，所述液压传感器及电子开关K3控制端均与控制器连接。

11.根据权利要求4所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述预测试***还包括环境模拟箱，所述环境模拟箱包括箱体、风扇、循环风道、热风机、冷风机、加湿器、除湿器、温湿度传感器、风速计和控制模块，

所述箱体密闭，所述循环风道两端分别连接箱体的两端，所述风扇、热风机以、冷风机、加湿器以及除湿器均安装在循环风道内，所述温湿度传感器安装在箱体内，检测箱体内空气的温湿度，所述风速计安装在箱体内，所述风速计检测箱体内空气的流速，所述风扇、循环风道、热风机、冷风机、加湿器、除湿器、温湿度传感器以及风速计均与控制模块连接。

12.根据权利要求4所述的一种基于预测试的线路增容安全管控***，其特征在于，

所述预测试***执行以下步骤：

A）在预测试***中设置多组测试参数，测试参数包括环境温度、环境湿度、风速以及液体温度，检测每组测试参数下的外护套温度，将外护套温度和测试参数作为样本数据；

B）步骤A）获得足够数量的样本数据后，进行函数拟合，获得导体温度对外护套温度、环境温度、环境湿度及风速的函数，作为检测函数，导体温度即液体温度；

C）在实际监测中，获得目标电缆的环境温度、环境湿度、风速以及外护套温度，根据检测函数获得电缆的导体温度，读取此时电缆的负荷，记录环境温度、环境湿度、风速、负荷以及导体温度，将导体温度与环境温度、环境湿度、风速以及负荷关联，作为第二样本数据，若导体温度超过设定阈值，则发出报警；

D）获得足够的第二样本数据后，进行函数拟合，获得导体温度对负荷、环境温度、环境湿度及风速的函数，作为推导函数；

E）根据推导函数，获得当导体温度等于上限温度时，负荷对环境温度、环境湿度及风速的函数，作为上限推导函数；

F）周期性获得目标电缆的环境温度、环境湿度以及风速，根据上限推导函数，获得此周期内电缆的动态最大负载，动态最大负载即为动态增容上限。

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