用于監(jiān)測導(dǎo)電體溫度的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及用于監(jiān)測導(dǎo)電體溫度的系統(tǒng)和方法，并且具體地，涉及用于監(jiān)測被包圍在至少(半)導(dǎo)電層中的導(dǎo)電體，例如高壓配電系統(tǒng)中的電力線纜的導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓配電系統(tǒng)在現(xiàn)代社會(huì)中扮演了重要的角色。對(duì)于此類高壓配電系統(tǒng)的“健康”來說，安全和保障始終是重要的因素。因此，應(yīng)存在能夠監(jiān)測高壓配電系統(tǒng)的“健康”的技術(shù)。
[0003]在高壓配電系統(tǒng)中，電纜的導(dǎo)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(tǒng)中，可通過例如在可為弱點(diǎn)的線纜接頭或結(jié)點(diǎn)處，監(jiān)測在線導(dǎo)電體的溫度來評(píng)估此類系統(tǒng)的“健康”。通常，流過線纜接頭或結(jié)點(diǎn)的正常電流可產(chǎn)生至高約90攝氏度的溫度。如果線纜接頭或結(jié)點(diǎn)的溫度增加超過那個(gè)溫度，那么可能指示該配電系統(tǒng)中發(fā)生某種錯(cuò)誤。另一方面，知道現(xiàn)有配電系統(tǒng)是否處于最大載流容量、知道是否能夠使用現(xiàn)有系統(tǒng)可靠地分配額外的電力或者知道是否需要額外的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)支出也是有用的。
[0004]高壓配電系統(tǒng)中的在線電力線纜以及線纜接頭和結(jié)點(diǎn)通常被多個(gè)絕緣和(半)導(dǎo)電層絕緣和保護(hù)，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(jié)點(diǎn)處，監(jiān)測在線導(dǎo)電體的溫度并不容易。
[0005]如本說明書中所用:
[0006]“(半)導(dǎo)電的”指根據(jù)特定構(gòu)造，該層可為半導(dǎo)電的或?qū)щ姷摹?br>[0007]兩個(gè)制品之間的“熱接觸”指制品可以熱量方式彼此交換能量。
[0008]兩個(gè)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(biāo)準(zhǔn)高壓線纜拼接組件30，其中電纜10的兩個(gè)節(jié)段為拼接的。如圖1所示，電纜10包括導(dǎo)電體31、絕緣層33和(半)導(dǎo)電層35。連接器12同心地圍繞拼接的導(dǎo)電體31。第一(半)導(dǎo)電(或電極)層13(例如為金屬層)同心地圍繞拼接的導(dǎo)電體31和連接器12，從而圍繞連接器12和導(dǎo)電體31形成屏蔽法拉第籠。絕緣層11(包含幾何形的應(yīng)力控制元件16)圍繞第一(半)導(dǎo)電層13。上述構(gòu)造被設(shè)置在用作屏蔽和接地層的第二 (半)導(dǎo)電層14(在這種情況下為金屬外殼)的內(nèi)部。樹脂17通過端口 18中的一個(gè)被傾注到金屬外殼14中，以填充圍繞絕緣層11的區(qū)域。并且，可收縮的套管層15充當(dāng)最外層。
[0010]因此，存在開發(fā)解決方案以例如在高壓配電系統(tǒng)中，監(jiān)測被包圍在至少(半)導(dǎo)電層中的導(dǎo)電體的溫度的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，公開了一種用于監(jiān)測被包圍在至少第一(半)導(dǎo)電層中的導(dǎo)電體的溫度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括溫度傳感器單元和收發(fā)器單元。溫度傳感器單元被定位于第一(半)導(dǎo)電層的內(nèi)部，并且包括微控制器、溫度傳感器、能量獲取子單元和無線發(fā)射器。溫度傳感器被適配為檢測表示導(dǎo)電體的溫度的第一信號(hào)并且將該第一信號(hào)供應(yīng)至微控制器。收發(fā)器單元被定位于該第一(半)導(dǎo)電層的外部并且包括能量發(fā)射器和無線接收器。能量獲取子單元被適配為從能量發(fā)射器獲取電磁功率并且將電力提供至微控制器。無線發(fā)射器被適配為在微控制器的控制下與無線接收器接合，以便將由第一信號(hào)轉(zhuǎn)換的第二信號(hào)傳輸至無線接收器。能量獲取子單元和無線發(fā)射器被設(shè)計(jì)為具有不同的工作頻率。
[0012]根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，公開了一種監(jiān)測被包圍在至少第一(半)導(dǎo)電層中的導(dǎo)電體的溫度的方法，并且該方法包括以下步驟:
[0013]由在第一工作頻率下工作的能量獲取子單元獲取電力并將電力提供至第一微控制器，所述第一微控制器和能量獲取子單元位于第一(半)導(dǎo)電層的內(nèi)部；
[0014]由位于第一(半)導(dǎo)電層的內(nèi)部的溫度傳感器單元檢測表示導(dǎo)電體的溫度的第一信號(hào)；
[0015]由第一微控制器將第一信號(hào)轉(zhuǎn)換成適于經(jīng)由無線方式傳輸?shù)牡诙盘?hào)；
[0016]由無線發(fā)射器將第二信號(hào)傳輸至位于第一(半)導(dǎo)電層的外部的無線接收器，無線發(fā)射器位于第一(半)導(dǎo)電層的內(nèi)部并且在不同于第一工作頻率的第二工作頻率下工作。
[0017]在一些實(shí)施例中，無線發(fā)射器的工作頻率與能量獲取子單元的工作頻率的比率大于100。例如，能量獲取子單元被設(shè)計(jì)為具有數(shù)十KHz至數(shù)百KHz的范圍內(nèi)的工作頻率。無線發(fā)射器被設(shè)計(jì)為具有數(shù)十MHz至數(shù)千MHz的范圍內(nèi)的工作頻率。
[0018]所述系統(tǒng)的電力獲取和信號(hào)傳輸可單獨(dú)地并且在雙重結(jié)構(gòu)(S卩，能量獲取子單元加上能量發(fā)射器作為一個(gè)結(jié)構(gòu)并且無線發(fā)射器加無線接收器作為另一個(gè)結(jié)構(gòu))的不同工作頻率下實(shí)現(xiàn)。因此，收發(fā)器單元的無線接收器的天線具有更大的安裝自由并且不需要安裝在無線發(fā)射器的天線的正上方；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)良好的信號(hào)傳輸質(zhì)量。因此，現(xiàn)場安裝系統(tǒng)將會(huì)更加容易。
【附圖說明】
[0019]通過下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的并且更易于理解，其中:
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)線纜拼接組件的部分切除示意圖；
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測導(dǎo)電體溫度的系統(tǒng)的示意性框圖；
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測導(dǎo)電體溫度的系統(tǒng)在線纜拼接組件中的應(yīng)用的部分切除示意圖。
[0023]本發(fā)明的范圍將決不限于附圖的簡單示意圖、構(gòu)成部件的數(shù)量、其材料、其形狀、其相對(duì)排列等等，而是僅作為實(shí)施例的示例來公開。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在下文中將會(huì)參考附圖詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例，其中類似的參考編號(hào)是指類似的元件。然而，本公開可以許多不同形式體現(xiàn)并且不應(yīng)該理解為限于本文示出的實(shí)施例。
[0025]本公開提供用于例如在線纜接頭或結(jié)點(diǎn)處，監(jiān)測電纜的導(dǎo)電體溫度的系統(tǒng)的實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，這種系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程地監(jiān)測線纜內(nèi)導(dǎo)體的溫度。如上所述，線纜接頭或結(jié)點(diǎn)在高壓配電系統(tǒng)中可能具有最弱載流容量，并且在電流過載時(shí)可能具有較高故障可能性。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測導(dǎo)電體溫度的系統(tǒng)可被用于監(jiān)測位于線纜接頭或結(jié)點(diǎn)中的導(dǎo)電體的溫度，使得可根據(jù)該溫度判斷導(dǎo)電體以及線纜接頭或結(jié)點(diǎn)是否工作良好。
[0026]圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的用于監(jiān)測被包圍在至少第一(半)導(dǎo)電層中的導(dǎo)電體(未示出)溫度的系統(tǒng)100的示意圖。常常，第一(半)導(dǎo)電層可緊緊地包圍導(dǎo)電體并且可能不允許除了用于導(dǎo)電體進(jìn)出的那些端口之外在其上存在任何端口或間隙。系統(tǒng)100包括溫度傳感器單元10a和收發(fā)器單元100b。溫度傳感器單元10a被適配為測量導(dǎo)電體的溫度并且向收發(fā)器單元10b供應(yīng)表示該溫度的信號(hào)。收發(fā)器單元10b被適配為允許溫度傳感器單元10a能夠工作，并且接收信號(hào)，并且進(jìn)一步基于所接收的信號(hào)來確定導(dǎo)電體的溫度。溫度傳感器單元10a位于第一(半)導(dǎo)電層的內(nèi)部，而收發(fā)器單元10b位于第一(半)導(dǎo)電層的外部。
[0027]溫度傳感器單元10a包括溫度傳感器110、微控制器(在下文中稱為“第一微控制器”)120、無線發(fā)射器130和能量獲取子單元140。溫度傳感器110被適配為檢測表示導(dǎo)電體的溫度的第一信號(hào)SI并且將第一信號(hào)SI供應(yīng)至第一微控制器120。第一微控制器120被適配為控制溫度傳感器110工作，并且接收第一信號(hào)SI，并且然后處理該第一信號(hào)SI，以便獲得適于由無線發(fā)射器130傳輸?shù)牡诙盘?hào)S2。無線發(fā)射器130