专利名称：电缆线故障位置检测系统的光纤布设结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用分布型温度传感器特别是喇曼反向散射光纤分布型温度传感器测定一条电力电缆线中的故障出现位置的系统，更具体地涉及在其中的分布型温度传感器的温度检测器的光纤是沿一条电力电缆线布设的一种结构。
最近，作为测定诸如在一条电力电缆线中的接地故障(由于电力电缆线的绝缘破损而导致的在电力电缆线与地之间的短路)等故障的出现位置的一个系统，一种使用喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的系统已研制成功，例如，在已公布的未决日本专利申请号1-267428中所公开的。更准确地说，喇曼反向散射光纤分布型温度传感器能够测定在其温度检测器的光纤的纵向上的温度分布，当该光纤是沿一条电力电缆布设的时，对由于诸如接地故障等故障导致的温度升高的电力电缆线上的一个位置进行检测以确定其故障出现位置。
以上述喇曼反向散射光纤分布型温度传感器测定温度分布的原理如下。当光线入射到一条光纤中射，由于光纤的折射率的细微变动，光纤的分子、原子对光线的吸收或重发射，光线被散射。作为散射光线，有与入射光相同波长的雷利散射光，及与入射光不同波长的喇曼反向散射光。后者喇曼反向散射光是由光纤的分子，原子的热振动产生的，其强度在很大程度上取决于其温度。所以，当具有特定波长的脉冲光(一般为激光脉冲)被用作入射光时，对作为散射光返回的光线的延迟时间间隔以及喇曼反向散射光的强度进行测定，便可以测出对应方向上光纤的位置上的温度。
为了布设一条电力电缆线，一般顺序地连接具有预定长度(单位电缆)的电力电缆。所以，沿该电力电缆总有连接部位。另一方面，为了对电力电缆进行维护，极少对长距离的整条电力电缆进行维护与监视。通常是将电力电缆分成多个维护段并且由各段或负责维护的人员对各维护段进行维护。在这一情况中，通常在电力电缆的连接部位上在维护段之间设置一个界限(维护界限点)。
所以，作为将一条检测光纤沿一条电力电缆线布设并实际应用，使用上述光纤分布型温度传感器的电力电缆线故障出现位置测定系统的传统的方法，其所使用的一种方法如
图1所示。
在图1中，一条具有多个单位电缆3A，3B，3C，与3D的电力电缆线1，通过连接部位2A，2B及2C将各单位电缆串联在一起。该电力电缆线1以各单位电缆3A至3D的连接部位2A至2C的中间位置作为界限分成多个维护段4A至4D。独立的光纤5A，5B，5C与5D分别在维护段4A至4D的单位电缆3A至3D处沿单位电缆3A，3B，3C与3D布设。光纤5A至5D的端点分别连接到分布型温度传感器处理单元6A至6D，后者本身又连接到一台主计算机9。
在上述的系统中，电力电缆线上的一个温度峰值位置，即诸如该电力电缆线的一个接地故障的故障出现位置，可以在各对应单位电缆，即对应的维护段上检测到。
由于沿上述电力电缆线各维护段的负责维护与监视的部门和人员是不同的，有必要知道在维护段中产生故障的位置，尤其需要精确地测定在维护段之间的界限附近相邻的维护段中出现的故障的位置。另一方面，维护段之间的界限经常设置在单位电缆的连接部位上。在单位电缆的连接部位上出现诸如接地故障之类故障的频率远高于在电力电缆的正常部位的频率。所以，有强烈的愿望来改进对单位电缆的连接部位的故障出现位置的检测精度。
喇曼反向散射光纤分布型温度传感器由于其特征能够相当精确地测定温度峰值位置，及使用该温度传感器的电力电缆线故障出现位置检测系统能够相当精确地测定诸如接地故障之类的故障出现。然而，它还不足于精确地测定在上段之间的界限附近的故障出现位置是属于哪一边的段上的，并且从精确地测定具有故障出现高发率的单位电缆的连接部位上的故障出现位置的观点上来看，它还是不够的。
从而，本发明的一个目的是为一个电力电缆线故障检测系统提供一种检测光纤布设结构，它能够消除传统的系统的上述问题，并能够精确地测定在一条电力电缆线的维护段之间的界限位置附近或在单位电缆之间的连结部位上的诸如一个接地故障的故障出现位置。
为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，为一个用于测定故障出现位置的电力电缆线故障出现位置检测系统以沿一条电力电缆线布设一条喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤并测定该电力电缆的一个温度升高位置来提供一种光纤布设结构，其特征在于，该电力电缆是分成多个段的，在各段中沿该电力电缆线布设独立的光纤，以及在这些段的各对应界限附近，沿相邻的段之一布设的光纤的一部分是叠设在沿相邻段的另一段布设的光纤的一部分上的。
为了达到上述目的，根据本发明的第二方面，为一个用于测定故障出现位置的电力电缆线故障出现位置检测系统，以沿一条电力电缆线布设喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的一条光纤并测定该电力电缆线的温度升高位置来提供一种光纤布设结构，其特征在于，该电力电缆线包括多个串联的单位电缆，沿所述单位电缆布设的独立光纤，以及沿相邻的单位电缆布设的光纤的一部分是叠设有沿单位电缆的一个连接部位处的相邻单位电缆布设的光纤的一部分上。
根据本发明的第一方面的光纤布设结构中，沿两个相邻的段中的一个布设的检测光纤的部分在电力电缆线的界限的附近(此后称作“界限区域”)的一个区域中是叠设在沿另一段布设的光纤部分上的。所以，由于诸如一个接地故障所引发的一个温度升高如果出现在界限区域中，则温度峰值位置，即故障出现位置，能为两条不同的光纤所检测到。如上所述，当一个故障出现位置被两条不同的光纤检测到时，与该事故只被一条光纤检测到的情况相比，其检测精度是可观地增进了。例如，即使由一条光纤所得到的温度峰值位置并不总是清楚地出现，它可以通过叠加来自两条光纤的数据而得到澄清，或者即使从光纤得到的温度峰值数据偏离了其真实位置，可以通过将两条光纤所得到的位置数据进行平均来减少误差。所以，在界限区域中的故障出现位置得以精确地测定，并且该故障出现位置究竟属于两段中的哪一段也能够精确地判定。
根据本发明的第二方面的光纤布设结构中，沿两条单位电缆之一布设的检测光纤的部分是叠设在具有多条通过连接部位串联的电力电缆线的各连接部分上沿另一条单位电缆布设的检测光纤的部分上的。因此，当由于诸如接地故障这样的故障引发的一个温度升高出现在单位电缆的连接部位上时，该温度峰值位置，即该故障出现位置是被两条不同的光纤检测到的，从而精确地测定在连接部位中的故障出现位置。
如上面已经说明过的，在实际的电力电缆线中，单位电缆的连接部位通常就是维护段之间的界限。因此，在这一情况中，本发明的第一方面中由两条光纤对界限区域中的故障出现位置的测定等价于本发明的第二方面中由两条光纤对连接部位中的故障出现位置的测定。换言之，在这一情况中，在界限区域部分中出现的诸如接地故障这样的故障同在连接部位中出现的这样的故障一样，能够精确地测定其出现的位置。
根据本发明的第三方面，以沿一条电力电缆线布设一条喇曼反射散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤并测定电力电缆线的温度升高位置向用于测定故障出现位置的一个电力电缆线故障出现位置检测系统提供一种光纤布设结构，其特征在于，该电力电缆线是分成多个段的，以及使光纤的一部分沿光纤纵方向形成一个盈余部分，该盈余部分与电缆线的纵向上的位置无关，且这些盈余部分是至少设置在该电力电缆线的段的界限附近的电力电缆线的一部分上的。
根据本发明的第四方面，以沿一条电力电缆线布设一条喇曼反射散射光纤分布型温度传感的温度检测器的光纤并检测该电力电缆线的温度升高位置向用于测定故障出现位置的一个电力电缆线故障出现位置检测系统提供一种光纤布设结构，其特征在于，该电力电缆线包括多个串联的单位电缆，以及使光纤的至少一部分沿光纤纵方向形成一个盈余部分，该盈余部分与电缆线纵向上的电力电缆线的位置(距离)无关，且这些盈余部分是至少设置在单位电缆的各连接部位附近的一部分电力电缆线上的。
在本发明的第三方面光纤布设结构中，与电力电缆线的纵向位置无关地，检测光纤纵向上的一部分被设置为盈余部分，这些盈余部分是至少设置在电力电缆线的界限附近的区域中的部分上的。换言之，在这一型式的电力电缆线故障出现位置检测系统中，光纤是沿电力电缆线布设的，使得光纤的纵向位置对应于电力电缆线的纵向位置(距离)来为光纤要测定的温度峰值位置提供对应于电力电缆线的位置(距离)，借此，测定温度峰值位置，即电力电缆线的故障出现位置。在本发明的第四方面的情况中，盈余部分是在光纤上至少在界限区域附近的一部分上提供的，以消除该部分对于电力电缆线的纵向位置的对应关系。由于盈余部分是与电力电缆线的温度峰值无关的，在界限附近的可见距离测定精度由于盈余部分的存在而得以提高。
更具体地说，当由于诸如接地故障这样的故障引发的温度升高出现在电力电缆线的界限附近时，如果盈余部分设有像上面所说的那样在光纤上设置，有可能不能清楚地判定温度峰值位置，即故障出现位置出现在界限的哪一侧，但当设置了上述盈余部分时，例如正好在对应于该界限的位置的光纤处，检测精度便提高了对应于该盈余部分的长度的量以清楚地判定温度峰值位置属于界限的哪一侧。
在本发明的第四方面的光纤布设结构中，与电力电缆线纵向位置无关的盈余部分是至少设置在具有通过单位电缆的连接部位串联的多个单位电缆的电力电缆线的各连接部位附近的部分上的。从而，在连接部位附近的可见距离测定精度由于该盈余部分的存在而得以提高。
更具体地说，当例如在连接部位的中央位置上，设置了光纤的盈余部分时，便能够清楚地判定温度峰值位置，即故障出现位置属于作为界限的连接部位的中央位置的哪一侧。当例如在连接部位的两端位置上都设置了光纤的盈余部分时，便可以清楚地判定温度峰值位置，即故障出现位置是位于连接部位中还是位于连接部位的外方。
在实际的电力电缆线中，如上面已经说明的，单位电缆的连接部位经常就是维护段之间的界限。因此，在这一情况中，在本发明的第一方面中至少在界限附近的电力电缆线的一个部分上设置光纤的盈余部分等价于在本发明的第二方面中至少在连接部位附近的电力电缆的一部分中设置光纤的盈余部分。换言之，在这一情况中，能够精确地测定在界限附近以及连接部位的部分中的诸如接地故障这样的故障出现位置。
根据本发明的第五方面，以沿一条电力电缆线布设一条喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤并测定该电力电缆线的一个温度升高位置向用于测定故障出现位置的一个电力电缆线故障出现位置检测系统提供一种光纤布设结构，其特征在于，该电力电缆线是分成多个段的，并且在纵向上的同一光纤的两个或两个以上的部分是叠合地布设在这些段的界限附近的。
根据本发明的第六方面，以沿一条电力电缆布设一条喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤及测定该电力电缆的一个温度升高位置向用于测定故障出现位置的一个电力电缆线故障出现位置检测系统提供一种光纤布设结构，其特征在于，该电力电缆线包括多个串联的单位电缆，并且在纵向上的同一光纤的两个或两个以上不同部分是叠合布设在各单位电缆的连接部位中的。
在根据本发明的第五方面的光纤布设结构中，同一检测光纤的不同的两个或两个以上部分是叠合布设在该电缆线的界限附近的一个区域中的。因此，如果由于诸如接地故障这样的故障引发的温度上升出现在该界限区域，该温度峰值位置，即故障出现位置能够被同一光纤的两个或两个以上部分测出。如上所述，当该故障出现位置被同一光纤的两个或两个以上部分测出时，与该故障被光纤的仅仅一个部分测出的情况相比，其检测精度是可观地提高了。例如，即使光纤在界限区域内得到的温度峰值位置并不总是清楚地出现的，它能够通过叠加来自对应于该界限区域的光纤的两个或两以上部分的数据而得到澄清，或者即使在从光纤得到的温度峰值位置数据偏离其真实位置，通过对光纤的两个或两个以上部分得来的位置数据进行平均，便可减少误差。因此，在界限区域内的故障出现位置便能够精确地测定，并且可以精确判定该故障出现位置属于哪一个段。
在根据本发明的第六方面的光纤布设结构中，在纵向上同一检测光纤的两个或两个以上部分是叠合布设在具有通过连接部位串联的多条单位电缆的电力缆线的各连接部位处的。因此，当由于诸如接地故障这样的故障引发的温度升高出现在单位电缆的连接部位上时，该温度峰值，即故障出现位置是被同一光纤的不同的两个或两个以上部分测得的，借此，以上述相同的方式精确地测定了在连接部位内的故障出现位置。
在实际的电力电缆线中，在本发明的第五方面中同一光纤的两个或两个以上部分测定在界限区域内的故障出现位置是等价于本发明的第六方面中由同一光纤的两个或两个以上部分测定在连接部位中的故障出现位置的。换言之，在这种情况中，诸如接地故障这样的故障出现位置可以精确地在界限区域以及连接部位的部分中测定。
本发明的其它目的与优点将在随后的说明中提出，并且从说明中多少有些是不言而喻的，或者可以通过对本发明的实践而了解的。本发明的目的与优点可通过在所附的权利要求书中所具体地指出的手段与系统实现并获得。
包括在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明目前的较佳实施例，并且结合上面所述的一般性说明与下面给出的对较佳实施例的详细说明，用于解释本发明的原理。
图1是示出一个用于传统电力电缆故障出现位置检测系统的检测光纤布设结构的例子的示意图;
图2示出根据本发明的用于一个电力电缆线故障出现位置检测系统的一个检测光纤布设结构的一个实施例的总体布置的示意图;
图3A与3B为分别展示图2中的实施例的主要部分的正视图;
图4为图2中用于电力电缆线故障出现位置检测系统的处理单元的布置的框图;
图5与6分别为图2的检测光纤布设结构的其它实施例的主要部分的正视图;
图7为展示根据本发明的用于一个电力电缆线故障出现位置检测系统的一种检测光纤布设结构的另一实施例的总体布置的示意图;
图8为示出用于图8的电力电缆线故障出现位置检测系统的一个处理单元的布置的框图;
图9为展示图7的布置中的光纤纵向位置间的关系与检测温度的示图;
图10为展示图7的检测光纤布设结构的另一实施例的示意图;
图11为展示图10中的布置的光纤的纵向位置之间的关系与检测温度的示图;
图12为展示图7的检测光纤布设结构的另一实施例的示意图;
图13为展示根据本发明的用于一个电力电缆线故障出现位置检测系统的一种光纤布设结构的另一实施例的总体布置的示意图;
图14为展示用于图13的电力电缆线故障出现位置检测系统的一个处理单元的布置的框图;
图15为展示图13中的布置中的光纤的纵向位置之间的关系与检测温度的示图;
图16至18为展示图13所示的检测光纤布设结构的主要部分的若干实施例的正视图;以及图19为展示图13的检测光纤布设结构的另一实施例的示意图。
图2示意性地展示了根据本发明的第一与第二方面的一个实施例的总体布置。
在图2中，类似图1中所示的先有技术，一条电力电缆线1具有多条通过连接部位2A，2B，与2C串联的单位电缆3A至3D。该电力电缆线1是在作为段界限7A至7C的连接部位的中点2A至2C处分成多个维护段4A至4D的。因而，连接部位2A至2C分别成为这些段的界限区域8A至8C。光纤5A至5D是分别在单位电缆3A至3D上沿维护段4A至4D的单位电缆3A至3D布设的。光纤5A至5D分别连接到分布型温度传感器测量单元6A至6D，而单元6A至6D本身又连接到一台主计算机9。光纤5A至5D是分别在沿连接部位2A至2C，即界限区域8A至8C的部分的部分上，即端点部分或沿电力电缆线1要布设的初始布设部分布设的。这样，两条光纤分别沿连接部位2A至2C，即界限区域8A至8C布设。更具体地说，两条光纤5A与5B或5C与5D对电力电缆线1的初始布设部分是叠复布设在沿电力电缆线1的连接部位2A(即段界限区域8A)或连接部位2C(即段界限区域8C)上的，如图3A所示，而两条光纤5A与5C的端部是叠复地布设在连接部位2B(即段界限区域8B)上的，如图3B所示。
分别连接到光纤5A至5D的分布型温度传感器处理单元6A至6D的配置可以和通常所用的一样，且通常设置成图3A与3B中所示的那样。更具体地说，处理单元6A至6D发射激光脉冲光作为对光纤5A至5D的入射光，分离从光纤返回的喇曼反向散射光，光测该喇曼反向散射光，放大并平均这些同一光线。如图4所示，各处理单元包括一个激光源10用于振荡出一个激光脉冲作为对光纤的入射光，一个驱动电路11用于驱动该激光源10，一个分支单元12用于从各条光纤5A至5D返回的反射的散射光中分离出喇曼反向散射光，一个截止滤光器13用于去掉除喇曼反向散射光中的喇曼光以外的光成份，一个光测器14用于将从截止滤光器13输出的喇曼反向散射光转换成电信号，一个放大器15用于放大来自光测器14的电信号，以及一个平均电路16用于提高电信号的S/N比(信噪比)。来自各处理单元6A至6D的输出信号(来自平均电路16的输出信号)施加在主计算机9上，而主计算机9则发送一个控制信号到各处理单元6。主计算机9计算来自处理单元6A至6D的输出信号以得到光纤5A至5D的纵向上的温度分布并进一步得到温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置。此时，如上所述，由于两条光纤的部分是叠加地沿连接部位2A至2C(段界限区域8A至8C)布设的，主计算机9计算从两条光纤的部分来的信号所得出的数据，而能够精确地得到温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置。
光纤5A至5D沿单位电缆3A至3D与连接部位2A至2C的布设的具体布置是可选择的。例如，如图3A与3B所示，光纤可以由适当的支承装置(未示出)支承，使之沿单位电缆与连接部位的纵向线性地布设，或者如图5所示，光纤可以螺旋地绕在电力电缆线1上。两条光纤的部分是叠加地沿连接部位2A至2C布设这一事实并不局限于两条光纤是相邻接地叠加或设置在连接部位2A至2C的同一侧这一情况。例如，如图6所示，它也包括两条光纤的部分是设置在连接部位2A至2C的相对表面这一情况。
此外，在上述图2与3A，3B所示的实施例中，界限7A至7C是设置在连接部位2A至2C的中心的。然而，本发明并不局限于该特殊实施例。例如，界限7A至7C可以设置在连接部位2A至2C的端部。在这一情况中，界限区域8A至8C可以正常地确定，类似于上述实施例，为由连接部位2A至2C所构成的区域所组成的。另外，包含连接部位2A至2C的端点的界限7A至7C两侧的部分的区域，即包含连接部位以及连接到该连接部位的单位电缆的端部的区域，可确定为段区域。
此外，界限7A至7C可以设置在与连接部位2A至2C各自独立的位置上。在这一情况中，由于界限区域8A至8C是设置在离开连接部位2A至2C的位置上的，这一实施例是与本发明的第一与第二方面不同的。
根据本发明的第一方面的电力电缆线故障出现位置检测系统的光纤布设结构，独立的测量单元的两条检测光纤的部分是沿该电力电缆线的界限附近的区域重叠布设的。因此，温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置在该区域中是由独立测量单元的两条光纤测出的，从而，该位置能被精确地测定，且因而能够容易地判定该故障出现在相邻段的哪一个中。
根据本发明的第二方面的电力电缆线故障出现位置检测系统的检测光纤布设结构，独立测量单元的两个光纤部分是沿该电力电缆线的单位电缆的连接部位重叠布设的。因此，温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置是在该连接部位由两条独立的光纤测出的，从而在具有高故障(诸如接地故障)出现频率的连接部位上的故障出现信号能够精确地测出。
图7示意性地示出根据本发明的第三与第二方面的一个实施例的总体布置。
在图7中，一条电力电缆线1具有通过连接部位2A与2B串联的多个单位电缆3A至3C。该电力电缆线1是在作为界限7A与7B的连接部位2A与2B的中心处分成多个维护段4A至4C的。因此，该连接部位2A与2B分别成为界限区域8A到8B。一条光纤与沿整条电力电缆线1布设的。该光纤5被连接至一个分布型温度传感器处理单元6，后者本身又连接到一台主计算机9。光纤5绕在纵向部分上并在连接部位2A(即界限区域8A)的中央位置，即界限7A上成环形，从而该部分构成一个盈余部分52。成环形绕成的盈余部分51与52都是与连接部位2A与2B隔离的。
连接到光纤5上的分布型温度传感器处理单元6的配置可以是常规形式的，并通常如图8所示那样构成。更具体地说，处理单元6发射一条激光脉冲光作为对光纤5的入射光，从光纤返回的光中分离出一个喇曼反向散射光，光测该喇曼反向散射光，放大并平均这一同一光线。如图8所示，该处理单元包括一个激光源10用于振荡出一条激光作为对光纤的入射光，一个驱动电路11用于驱动该激光源10，一个分支滤光器12用于从光纤与返回的反射的散射光中分离出喇曼反向散射光，一个截止滤光器13用于去掉除喇曼反向散射光中的喇曼光以外的光成份，一个光测器14用于将从截止滤光器13输出的喇曼反射散射光转换成一个电信号，一个放大器15用于放大来自光测器14的电信号，以及一个平均电路15用于提高电信号的S/N比。处理单元6的输出信号(平均电路16的输出信号)被施加在主计算机9上，而来自主计算机9的一个控制信号则施加在处理单元6上。主计算机9计算来自处理单元6的输出信号以得到光纤5的纵向上的一个温度分布并进一步得到温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置。此时，如上所述，由于盈余部分51，52是在连接部位2A与2B(界限区域8A与8B)的中央位置上，即界限7A与7B上的纵向光纤部分上形成的，计算机9事先存储了盈余部分51与52的长度数据，计算从光纤得来的信号所获得的数据以得到温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置，并能精确地测定该位置属于连接部位2A与2B的中点(界限7A与7B)的哪一侧。例如，如果由于在连接部位2A(界限区域8A)的中点的界限7A的右侧(维护段4B一侧)的一个接地故障引发了一个温度峰值，它能够精确地测定该温度峰值位置P是位于光纤5的盈余部分51的右侧的。
图10示出本发明的第四方面的另一个实施例。
在图10的实施例中，环状边界部分51A，51B;52A，52B是形成在光纤5上对应于连接部位2A与2B的两端的位置上的。
在这一实施例中，如果温度峰值出现在连接部位2A与2B附近，它能够精确地判定该温度峰值位置属于连接部位2A，2B的内部还是连接部位2A，2B的外部。图11示出了当温度峰值位置P出现在连接部位2A中时光纤的纵向位置与测出的温度之间的关系。
图12示出了图1与10中的实施例的结合的实施例。在这一情况中，环状盈余部分51，51A，51B，52，52A，52B形成在光纤5上三个位置上，连接部位2A与2B(界限区域8A与8B)的两端以及中点(界限7A与7B)。根据这一实施例，它能够容易而精确地判定温度峰值位置属于界限7A与7B的右侧还是左侧，这是由于在连接部位2A与2B的中点(界限7A与7B)上存在着盈余部分51与52的缘故，并且它也能够容易而精确地判定该温度峰值益属于连接部位2A与2B的内部还是连接部位2A与2B的外部，这是由于在连接部位2A与2B的两端同时存在着盈余部分51A，51B;52A，52B的缘故。
在上述图7中所示的实施例中，界限7A与7B是设置在连接部位2A与2B的中点上的。然而，本发明并不局限于这一特殊实施例。例如，界限7A与7B可设置在连接部位2A与2B的端部。在这一情况中，为了精确地判定温度峰值位置属于界限7A与7B的哪一侧，较为理想的是将光纤的盈余部分形成在连接部位2A与2B的端部的界限上。
此外，界限7A与7B可以设置在完全与连接部位2A与2B各自独立的位置上。在这一情况中，这一实施例是与根据本发明的第三与第四方面的实施例不同的。
根据本发明的第三方面的电力电缆线故障出现位置检测系统的检测光纤布设结构，盈余部分是形成在光纤的纵向部分上至少在电力电缆线的界限附近的一部分上的。因此，在界限附近的温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置的测定精度是高的，并且因此，能够容易地判定故障出现发生在邻接的段中的哪一个中。
根据本发明的第四方面的电力电缆线故障出现位置检测系统的检测光纤布设结构，盈余部分是形成在光纤的纵向部分上的至少该电力电缆线的单位电缆的连接部位的一个部分上的。因此，在该连接部位附近的温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置的测定精度是高的，并且因而能够精确地测定在具有诸如接地故障的故障高出现率的连接部位上的故障出现位置。
图13示意性地示出根据本发明的第五与第六方面的一个实施例的总体布置。
在图13中，一条电力电缆线1具有多条通过连接部位2A与2B串联的单位电缆3A至3C。该电力电缆线1是在作为界限7A与7B的连接部位2A与2B的中点上分成多个维护段4A至4C和。因此，连接部位2A与2B分别成为界限区域8A至8B。一条光纤与沿整个电力电缆线1布设。光纤5连接到一个分布型温度传感器处理单元6，后者本身又连接到一台主计算机9。以预定的间隔在光纤5的纵向上设置的两个部分51与52是沿光纤5重叠地布设在连接部位2A(即界限区域8A)上的。换言之，在光纤5沿连接部位2A布设在部分51上以后，一个盈余部分52是以离开该连接部位2A的状态返回的，并且再次设在沿连接部位2A的部分52上。以预定的间隔在光纤5的纵向上设置的两个部分54与55以类似的方式重叠地沿连接部位2B(即界限区域8B)布设，并且一个类似地离开连接部位2B的盈余部分56形成在光纤5的部分54与55之间。
连接到光纤5的分布型温度传感器处理单元6的配置可以是和通常所用的一样的，并且通常如图14中所示那样构成。更具体地说，该处理单元6发射一束激光脉冲光作为对光纤5的入射光，从光纤回的光中分离出一束喇曼反向散射光，光测该喇曼反向散射光，放大并平均该光束。如图14所示，该处理单元包括一个激光源10用于振荡出一个激光脉冲作为对光纤的入射光，一个驱动电路11用于驱动该激光源10，一个分支单元12用于从自光纤5返回的反射的散射光中分离出喇曼反向散射光，一个截止滤光器13用于去掉除了在喇曼反向散射光中的喇曼光以外的其它光成份，一个光测器14用于将该截止滤光器13输出的喇曼反向散射光转换成一个电信号，一个放大器15用于放大来自光测器14的电信号，以及一个平均电路16用于提高该电信号的S/N比。处理单元6的输出信号(平均电路16的输出信号)作用在主计算机9上，而来自主计算机9的一个控制信号则作用在处理单元6上。主计算机9计算处理单元6的输出信号以获得在光纤5的纵向上的温度分布，并进一步得到温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置。此时，如上所述，在光纤上具有不同的纵向方向的两个部分51，52;54，55是沿连接部位2A与2B(界限区域8A与8B)重叠布设的，主计算机9计算从来自光纤的这些部分的信号所得出的数据，并能够精确地获得温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置。例如，如果由于诸如接地故障的一个故障引发了出现在连接部位2A(界限区域8A)的一个温度峰值，如图15所示，则温度峰值P1及P2出现在光纤5的两部分51与52上。相应地，当主计算机9事先存储了盈余部分53的长度以及部分51与52的重叠长度时，计算机9便能得到连接部位2A的温度峰值位置。
光纤5沿单位电缆3A至3C及连接部位2A与2B的布设的具体配置是可选择的。例如，如图16所示，光纤5可以线性地沿电力电缆线的纵向支承在适当的支承装置(未示出)上，或者如图17所示螺旋地绕在电力电缆线上。沿光纤布设的光纤在连接部位2A与2B上的两个部分的重叠并不局限于在连接部位2A与2B的同一面两两重叠，或者互相邻接地布置。例如，如图18所示，它包括光纤的这些部分在连接部位2A与2B相对表面上布置的情况。
此外，在上述的实施例中，光纤5的两个部分51，52;54，55是沿连接部位2A与2B(界限区域8A与8B)重叠布设的。然而，本发明并不局限于这一特殊实施例。例如，三个或三个以上具有不同纵向方向的光纤部分可以沿连接部位2A与2B(界限区域8A与8B)重叠布设。例如，如图19所示，光纤5的三个部分51，52，57可以沿连接部位2A(界限区域8A)重叠布设。在图19的实施例中，在光纤的部分51，52与57之间并不专门形成一个盈余部分。
此外，在图13的上述实施例中，界限7A与7B是设置在连接部位2A与2B的中点上的。然而，本发明并不局限于这一特殊实施例。例如，界限7A与7B可以设置在连接部位2A与2B的端点上。在这一情况中，界限区域8A与8B可以类似上述实施例正常地确定为与连接部位2A与2B相同的区域。另外，包括在连接部位2A与2B的端点上的界限7A与7B两侧的区域，即包括连接部位以及连接到该连接部位的单位电缆的端部的区域可确定为界限区域。
此外，界限7A与7B也可以设置在与连接部位2A与2B各自独立的位置上。在这一情况中，由于界限区域8A与8B是设置在离开连接部位2A与2B的位置上的，本发明的第五方面的实施例是与本发明的第六方面的实施例不相同的。
根据本发明的第五方面的电力电缆线故障出现位置检测系统的光纤布设结构，同一光纤的具有不同纵向方向的两个或两个以上部分是沿电力电缆线的界限附近的区域重叠布设的。因此，温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置是由该光纤在这一区域中的两个或两个以上部分测出的，从而该位置能被精确地测定，并且因而能够容易地判定该故障出现在邻接的段中的哪一个上。
根据本发明的第六方面的电力电缆线的故障出现位置检测系统的光纤布设结构，同一光纤的具有不同纵向方向的两个或两个以上部分是沿电力电缆线的单位电缆的连接部位重叠布设的。因此，温度峰值位置，即诸如接地故障的故障出现位置是由光纤在连接部位上的两个或两个以上部分测出的，从而具有诸如接地故障的故障高出现率的连接部位的故障出现信号能被精确地测定。
对于熟悉本技术的人员，其它优点与改型将是现成的。因此，本发明其更广泛的方面并不局即于在这里示出与描述的这些特定的细节及代表性设备。相应地，各种改型可以在不脱离所附的权利要求书及其等价条文所定义的总的发明构思的精视与范围的情况下构成。
权利要求
1.一种以沿一条电力电缆线(1)布设一条喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤(5A至5D)并测定该电力电缆线的一个温度升高位置来测定一个故障出现位置的一个电力电缆线故障位置检测系统的光纤布设结构，其特征在于所述电力电缆线(1)是分成多个段(4A至4D)的，独立的光纤是沿所述电力电缆线在各段上布设的，并且沿相邻的段之一布设的光纤的一部分是在这些段的各对应的界限附近重叠地布设在沿邻接的另一段布设的光纤的一部分上的。
2.一种以沿一条电力电缆线(1)布设一条喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤(5A至5D)并测定该电力电缆线的一个温度升高位置来测定一个故障出现位置的一个电力电缆线的故障位置检测系统的光纤布设结构，其特征在于所述电力电缆线(1)包括多条串联的单位电缆(3A至3D)，独立的光纤是沿所述单位电缆布设的，并且沿邻接的单位电缆之一布设的光纤的一部分是在单位电缆的一个连接部位(2A至2C)上重叠地布设在沿邻接的单位电缆的另一条布设的光纤的一部分上的。
3.一种以沿一条电力电缆线(1)布设一条喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤(5A至5D)并测定该电力电缆线的一个温度升高位置来测定一个故障出现位置的一个电力电缆线故障位置检测系统的光纤布设结构，其特征在于所述电力电缆线(1)是分成多个段(4A至4D)的，并且一个与该电力电缆线在该线的纵向上的位置无关的盈余部分(51，52)是形成在光纤的纵向上的光纤的一部分上，至少形成在该电力电缆线的段的界限(7A，7B)附近的一部分电力电缆线上。
4.一种以沿一条电力电缆线(1)布设一条喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤(5A至5C)并测定该电力电缆线的一个温度升高位置来测定一个故障出现位置的一个电力电缆线故障位置检测系统的光纤布设结构，其特征在于所述电力电缆线(1)包括多条串联的单位电缆(3A至3D)，并且一个与该电力电缆线在该线的纵向上的位置无关的盈余部分是形成在光纤的纵向上的一部分光纤上，至少形成在单位电缆的各连接部位(2A，2B)附近的一部分电力电缆线上。
5.一种以沿一条电力电缆线(1)布设一条喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤(5A至5D)并测定该电力电缆线的一个温度升高位置来测定一个故障出现位置的一个电力电缆线故障位置检测系统的光纤布设结构，其特征在于所述电力电缆线(1)是分成多个段(4A至4D)的，并且同一光纤在纵向上的不同的两个或两个以上部分(52A，52B，52)是在段的界限附近重叠地布设的。
6.一种以沿一条电力电缆线(1)布设一条喇曼反向散射光纤分布型温度传感器的温度检测器的光纤(5A至5D)并测定该电力电缆线的一个温度升高位置来测定一个故障出现位置的一个电力电缆线故障位置检测系统的光纤布设结构，其特征在于所述电力电缆线(1)包括多条串联的单位电缆(3A至3D)，并且同一光纤在纵向上的不同的两个或两个以上部分(52A，52B，52)是在各单位电缆的连接部位(2A，2B)中重叠地布设的。
全文摘要
在以沿电力电缆线1布设光纤5A至5D来测定故障出现位置的电力电缆线故障出现位置检测系统的光纤布设结构中，沿两个邻接的段4A至4D中之一的电缆布设的光纤部分是在该电缆线的界限7A至7C附近的一个区域中重叠地布设在沿另一段电缆布设的光纤部分上的。从而，如果由于在界限区域内的诸如接地故障引起温度升高时，温度峰值位置，即故障出现位置能够被该两条光纤测出。因此，在界限区域内的故障位置能精确地测出。
文档编号G01R31/08GK1058473SQ9110445
公开日1992年2月5日 申请日期1991年7月11日 优先权日1990年7月11日
发明者天野一夫, 吉田昭太朗 申请人:藤仓电线株式会社