用于監測導電體溫度的系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明整體涉及用于監測導電體溫度的系統，并且具體地，涉及用于監測包圍在 至少（半）導電層中的導電體，例如高壓配電系統中的電力線纜的導電體的溫度的系統。
【背景技術】
[0002] 高壓配電系統在現代社會中扮演了重要的角色。對于此類高壓配電系統的"健康" 來說，安全和保障始終是重要的因素。因此，應存在能夠監測高壓配電系統的"健康"的技 術。
[0003] 在高壓配電系統中，線纜的導體的溫度將隨著由線纜攜載的電流的增加而增加。 因此，在此類系統中，可通過例如在可為弱點的線纜接頭或結點處，監視在線導電體的溫度 來評估此類系統的"健康"。通常，流過線纜接頭或結點的正常電流可產生最高90攝氏度的 溫度。如果線纜接頭或結點的溫度增加超過那個溫度，那么可能指示該配電系統中發生某 種錯誤。另一方面，知道現有配電系統是否處于最大載流容量、知道是否能夠使用現有系統 可靠地分配額外的電力或者知道是否需要額外的基礎結構支出也是有用的。
[0004] 高壓配電系統中的在線電力線纜以及線纜接頭和結點通常被多個絕緣和（半）導 電層絕緣和保護，并且常常被埋在地下或者被架在高空。因此，例如直接在線纜接頭或結點 處，監測在線導電體的溫度并不容易。
[0005] 如本說明書中所用：
[0006] "（半）導電的"指根據特定構造，該層可為半導電的或導電的。
[0007] 兩個制品之間的"熱接觸"指制品可彼此以熱量方式交換能量。
[0008] 兩個制品之間的"直接接觸"指物理接觸。
[0009] 圖1示出一種類型的標準高壓線纜拼接組件30,其中線纜10的兩個節段為拼接 的。如圖1所示，線纜10包括導電體31、絕緣層33和（半）導電層35。連接器12同心地 圍繞拼接的導電體31。第一（半）導電（或電極）層13(在這種情況下為金屬層）同心地 圍繞拼接的導電體31和連接器12,從而圍繞連接器12和導電體31形成屏蔽法拉第籠。絕 緣層11 (包含幾何形的應力控制元件16)圍繞第一（半）導電層13。上述構造被設置在用 作屏蔽和接地層的第二（半）導電層14(在這種情況下為金屬外殼）的內部。樹脂17通 過端口 18中的一個被傾注到金屬外殼14中，以填充圍繞絕緣層11的區域。并且，可收縮 的套管層15充當最外層。
[0010] 因此，存在開發解決方案以例如在高壓配電系統中，監測包圍在至少（半）導電層 中的導電體的溫度的需求。
【發明內容】
[0011] 在本發明的一個方面，公開了一種用于監測包圍在至少第一（半）導電層中的導 電體的溫度的系統。該系統包括無源感應單元，以及收發器單元和控制單元。該系統任選 地還包括控制單元。無源感應單元包括至少一個溫度感應部件，并且被構造成具有隨導電 體的溫度變化的諧振頻率和/或Q值。溫度感應部件具有隨溫度變化的特征參數，并且適 于與導電體熱接觸。收發器單元被構造成電磁親接到無源感應單元，并且發出表示無源感 應單元的諧振頻率和/或Q值的信號。收發器單元被進一步構造成與控制單元通信，該控 制單元探知表示諧振頻率和Q值中的一個或兩者的信號，并且基于所探知到的表示諧振頻 率和Q值中的一個或兩者的信號確定導電體的溫度值。控制單元被構造成與收發器單元通 信以探知表示諧振頻率和/或Q值的信號，并且基于所探知到的表示諧振頻率和/或Q值 的信號確定導電體的溫度值。
[0012] 在運行期間，如果存在監測導電體的溫度的需求，那么控制單元可向收發器單元 發出指令信號。一旦收發器單元接收到指令信號，其就向感應單元發射激勵信號。感應單 元從而將通過激勵信號的激勵而振蕩。收發器單元將檢測來自感應單元的振蕩信號并且然 后向控制單元發出反饋信號。振蕩信號和反饋信號包含表示隨導電體的溫度變化的感應單 元的諧振頻率和/或Q值的信息。因此，控制單元能夠基于所探知到的反饋信號確定導電 體的溫度值。
[0013] 在本公開中，導電體（例如與連接器相鄰）的溫度是通過檢測類似無源感應單元 的諧振頻率和/或Q值的其他參數而探知到的，這些參數體現導電體的溫度信息。相比之 下，本領域中的許多現有的解決方案使用安裝在線纜的外表面上的溫度傳感器，并且估計 導體處的溫度。此外，本發明的無源感應單元不需要電力并且構成具有長使用壽命的無源 電元件。從而使得該系統能夠在長生命周期中更加可靠。
【附圖說明】
[0014] 通過下文結合附圖對本發明的優選實施例的描述，本發明的這些和/或其他方面 和優點將是顯而易見的并且更易于理解，其中：
[0015] 圖1是現有技術線纜拼接組件的部分切除示意圖；
[0016] 圖2是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統的示意性框圖；
[0017] 圖3是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統的L-C回路的示意性電 路圖；
[0018] 圖4是示出導電體的溫度、溫度敏感感應線圈的電感以及如圖3所示的L-C回路 中的諧振頻率之間的關系的圖；
[0019] 圖5是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統的L-C回路的示意性電 路圖；
[0020] 圖6是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統的L-C回路的示意性電 路圖；
[0021] 圖7是示出導電體的溫度、溫度敏感電阻器的電阻以及如圖6所示的L-C回路中 的諧振頻率之間的關系的圖；
[0022] 圖8是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統的L-C回路的示意性電 路圖；
[0023] 圖9是示出導電體的溫度、溫度敏感電阻器的電阻以及如圖8所示的L-C回路中 的諧振頻率之間的關系的圖；
[0024] 圖10是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統的示意性電路圖；
[0025] 圖11是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統在線纜拼接組件中的 應用的部分切除示意圖；
[0026] 圖12是線纜拼接組件中的導電體的一部分的剖面圖，根據本發明的一個實施例 的無源感應單元被應用于該線纜拼接組件；
[0027] 圖13是圖11的、但具有不同可收縮的套管層的線纜拼接組件的一部分的部分截 面透視圖；
[0028] 圖14(a)是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統在線纜拼接組件 中的應用的部分切除示意圖；
[0029] 圖14(b)是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統在線纜拼接組件 中的應用的部分切除示意圖；
[0030] 圖15是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統在線纜拼接組件中的 應用的部分切除示意圖；
[0031] 圖16是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統在線纜拼接組件中的 應用的部分切除示意圖；以及
[0032] 圖17是根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統在線纜拼接組件中的 應用的部分切除示意圖。
[0033] 本發明的范圍將決不限于附圖的簡單示意圖、構成部件的數量、材料、形狀、相對 排列等等，而是僅作為實施例的示例來公開。
【具體實施方式】
[0034] 在下文中將會參考附圖詳細地描述本發明的示例性實施例，其中類似的參考編號 是指類似的元件。然而，本公開可以多種不同形式體現，并且不應理解為限于本文示出的實 施例；相反，這些實施例的提供旨在讓本公開周密完整，并將本公開的原理完整地傳達給本 領域的技術人員。
[0035] 本公開提供用于例如在線纜接頭或結點處，監測線纜的導電體的溫度的系統的實 施例。在一些實施例中，此類系統和方法能夠遠程地監測線纜內導體處的溫度。如上所述， 線纜接頭或結點在高壓配電系統中可能具有最弱載流容量，并且在電流過載時可能具有較 高故障可能性。根據本發明實施例的用于監測導電體的溫度的系統可被用于監測位于線纜 接頭或結點中的導電體的溫度，使得可根據該溫度判斷導電體以及線纜接頭或結點是否工 作良好。
[0036] 圖2是根據一個實施例的用于監測導電體31的溫度的系統100的示意圖。系統 100包括無源感應單元20、收發器單元40和控制單元50。無源感應單元20被構造成包括 至少一個溫度感應部件，例如，如下文所述的溫度敏感電容器、溫度敏感電感器、溫度敏感 開關或溫度敏感電阻器。溫度感應部件具有隨溫度變化的特征參數，并且被構造成例如通 過與導電體31的外表面直接接觸來與導電體31熱接觸。無源感應單元20被進一步構造 成具有隨導電體31的溫度變化的諧振頻率和/或Q值。收發器單元40被構造成電磁耦接 到無源感應單元20,并且發出表示感應單元20的諧振頻率和/或Q值的信號。控制單元 50被構造成與收發器單元40通信以探知表示諧振頻率和/或Q值的信號，并且基于所探知 到的表示諧振頻率和/或Q值的信號確定導電體31的溫度值。
[0037] 在運行期間，如果存在監測導電體31的溫度的需求，那么控制單元50可向收發器 單元40發出指令信號S1。一旦收發器單元40接收到指令信號S1，其就向感應單元20發 射激勵信號S2。激勵信號S2將引起感應單元20振蕩。收發器單元40將檢測來自感應單 元20的振蕩信號S3并且然后向控制單元50發出反饋信號S4。振蕩信號S3和反饋信號 S4包含表示隨導電體31的溫度變化的感應單元20的諧振頻率和/或Q值的信息。因此， 控制單元50能夠基于所探知到的反饋信號S4確定導電體31的溫度值。
[0038] 另選地，如圖2所示，系統100可還包括能量獲取單元60。能量獲取單元60適于 在AC電流流過導電體31時獲取