一种电力电缆涡流损耗监测系统的制作方法

本发明涉及电力设备监测领域，更具体地，涉及一种电力电缆涡流损耗监测系统。

背景技术：

随着城市现代化进程的加速、国民经济的快速发展和人民对生活质量要求的提高，电力电现凭借其市容友好、供电安全可靠的特点而越来越受到城市供电建设部口的青睐，除此之外，城市供电网络原有的架空明线也正在逐步往地下电缆发展，从而进一步推动了我国城市地下电维化的进程。

电力电缆在运行中必然会产生损耗，从而引起发热，电缆温度升高。电缆工作温度过高，会加速绝缘材料的老化，缩短电缆使用寿命。电缆绝缘性能降低甚至失效，可引起火灾等事故，严重电缆铺设周围环境的安全，所以准确掌握电缆损耗及导体的温度是非常必要的。在电缆的实际使用过程中，由于敷设环境非常复杂，准确测量电缆损耗和导体温度是非常困难的。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的准确测量电缆损耗和导体温度是非常困难的缺陷，提供一种电力电缆涡流损耗监测系统。

所述监测系统包括上级指挥中心、中级数据处理中心、下级监测装置；

所述下级监测装置设置于待监测的电缆表面；下级监测装置通过导线与中级数据处理中心连接；中级数据处理中心与上级指挥中心通信连接；

优选地，上级指挥中心与n个中级数据处理中心连接，n≥1；一个中级数据处理中心与m个下级监测装置连接，且m为2的倍数。

中级数据处理中心与上级指挥中心连接形式可选择有线、无线连接形式；有线形式采用屏蔽线与上级连接；无线形式可使用蓝牙、wlan、dtu(datatransferunit)与无线终端设备，即上级指挥中心连接；无线终端设备是可安装app的智能手机、平板、pc等。

优选地，下级监测装置结构包括：外壳、永磁体、陶瓷压电结构、磁致伸缩结构、导线；外壳附着于待监测的电缆外表面；永磁体、陶瓷压电结构、磁致伸缩结构依次排列且设置在外壳内；外壳上在对应陶瓷压电结构的位置设有通孔，陶瓷压电结构通过导线穿过外壳上预留的通孔与中级数据处理中心连接。

优选地，外壳与待监测的电缆接触的面为与待监测的电缆外表面相匹配的弧形，使得外壳与待监测的电缆贴合。优选地，陶瓷压电结构包括依次邻接的左绝缘层、左导电层、压电陶瓷层、右导电层、金属导片和右绝缘层；

导线的一端与中级数据处理中心连接，另一端分别与左导电层、金属导片连接；

优选地，外壳的材质采用非导磁材料；永磁体的材质为高性能铝铁硼永磁材料；陶瓷压电结构内左绝缘层和右绝缘层采用高材质采用内掺入纳米级粉料的聚合物树脂，左导电层和右导电层材质采用银材料，压电陶瓷层的材质为pmn.pt单晶元件，金属导片采用铜材料；磁致伸缩结构的材质采用tb0.3dy0.7fe2合金；导线采用屏蔽线。

优选地，压电陶瓷层陶瓷材料内部晶粒的极化方向指向永磁体的s极。

优选地，永磁体、陶瓷压电结构、磁致伸缩结构通过环氧胶进行固定；陶瓷压电结构中左导电层和右导电层通过真空蒸镀覆盖在压电陶瓷层上，右导电层和金属导片采用环氧树脂导电胶粘合；左绝缘层和右绝缘层为采用纳米技术在左导电层和右导电层上形成的膜状层；

优选地，左导电层和金属导片分别与导线采用焊接的方式连接。

优选地，下级监测装置两个为一对，并沿待监测的电缆径向对立的附着在待监测的电缆上。

本发明公开了一种电力电缆涡流损耗监测装置。所述系统由上级指挥中心、中级数据处理中心、下级监测装置组成；一个上级指挥中心可同时获取n个中级数据处理中心的数据，一个中级数据处理中心可同时获取m个下级监测装置的数据；上级指挥中心和中级数据处理中心之间可采用有线/无线形式连接，对于远程或现场监测具有一定的便利性；电力电缆外表面附着着下级监测装置，装置由外壳、永磁体、陶瓷压电、磁滞伸缩材料、导线组成；陶瓷压电结构采用左绝缘层、左导电层、压电陶瓷层、右导电层、金属导片和右绝缘层合成；下级监测装置更换其它形状后可用于其他由于交变磁场导致的算好的检测；所提出的装置能够有效的监测待监测的电缆的交变磁场变化、预估穿墙套管中的涡流损耗分布，对完善电缆损耗监测具有重要研究意义及工程应用价值。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明采用永磁体+陶瓷压电材料+磁致伸缩结构复合阵列的结构，通过装置结构的设计，可实现电力电缆内交变磁场的监测和损耗的实时监控，可准确测量电缆损耗和导体温度，且可用于施工现场或事故现场工作人员及时监测电力电缆状态提供技术支持；所提出的下级监测装置具有组装部件少，易于拆卸、更换部件等特点；除了可以监测电缆以外，更换下级监测装置外壳，可以拓展到架空电线、电柜外壳等损耗的检测；所述的系统，一个上级可控制n个中级，一个中级可控制m个下级，可实现长距离电力电缆的监控；中级与上级的连接方式多样性，可根据实际安装环境及需求实现现场或远程检测电力电缆状态，灵活多变。

附图说明

图1为下级监测装置安装示意图。

图2为下级监测装置外观主视图。

图3为下级监测装置外观俯视图。

图4为下级监测装置外观左视图。

图5为下级监测装置剖面图。

图6为下级监测装置内部结构图。

图7为本实施例所述电力电缆涡流损耗监测系统结构示意图。

其中，1-待监测的电缆，2-外壳，3-永磁体，4-陶瓷压电结构，5-磁致伸缩结构，6-导线，4.1-左绝缘层，4.2-左导电层，4.3-压电陶瓷层，4.4-右导电层，4.5-金属导片，4.6-右绝缘层。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

本实施例提供一种电力电缆涡流损耗监测系统，如图1-7所示：监测系统包括上级指挥中心、中级数据处理中心、下级监测装置；

下级监测转置设置于待监测的电缆1表面；下级监测装置通过导线6与中级数据处理中心连接；中级数据处理中心与上级指挥中心通信连接；

上级指挥中心与n个中级数据处理中心连接，n为大于等于1的正整数；一个中级数据处理中心与m个下级监测装置连接，m为大于等于1的正整数，且m为2的倍数。

中级数据处理中心与上级指挥中心连接形式可选择有线、无线连接形式；有线形式采用屏蔽线与上级连接；无线形式可使用蓝牙、wlan、dtudatatransferunit与无线终端设备，即上级指挥中心连接；无线终端设备可安装app的智能手机、平板、pc等。

如图5所示，下级监测装置结构包括：外壳2、永磁体3、陶瓷压电结构4、磁致伸缩结构5、导线6；外壳2附着于待监测的电缆1外表面；永磁体3、陶瓷压电结构4、磁致伸缩结构5依次排列且设置在外壳2内；外壳2上在对应陶瓷压电结构4的位置设有通孔，陶瓷压电结构4通过导线6穿过外壳2上预留的通孔与中级数据处理中心连接。

外壳2与待监测的电缆1接触的面为与待监测的电缆1外表面相匹配的弧形，使得外壳2与待监测的电缆1贴合。

如图6所示，陶瓷压电结构4包括依次邻接的左绝缘层4.1、左导电层4.2、压电陶瓷层4.3、右导电层4.4、金属导片4.5和右绝缘层4.6；

导线6的一端与中级数据处理中心连接，另一端分别与左导电层4.2、金属导片4.5连接；

外壳2的材质采用非导磁材料；永磁体3的材质为高性能铝铁硼永磁材料；陶瓷压电结构4内左绝缘层4.1和右绝缘层4.6采用高材质采用内掺入纳米级粉料的聚合物树脂，左导电层4.2和右导电层4.4材质采用银材料，压电陶瓷层4.3的材质为pmn.pt单晶元件，金属导片4.5采用铜材料；磁致伸缩结构5的材质采用tb0.3dy0.7fe2合金；导线6采用屏蔽线。

压电陶瓷层4.3陶瓷材料内部晶粒的极化方向指向永磁体3的s极，如图4所示。

永磁体3、陶瓷压电结构4、磁致伸缩结构5通过环氧胶进行固定；陶瓷压电结构4中左导电层4.2和右导电层4.4通过真空蒸镀覆盖在压电陶瓷层4.3上，右导电层4.4和金属导片4.5采用环氧树脂导电胶粘合；左绝缘层4.1和右绝缘层4.6为采用纳米技术在左导电层4.2和右导电层4.6上形成的膜状层；

左导电层4.2和金属导片4.5分别与导线6采用焊接的方式连接。

下级监测装置两个为一对，并沿待监测的电缆1径向对立的附着在待监测的电缆1上。

待监测的电缆1内部流过交流电时，在待监测的电缆1周围产生交变的磁场，磁感应强度为b，对于磁致伸缩结构5而言，在永磁体3产生的磁感应强度为b0和交变磁场b的叠加，而且b<<b0，磁致伸缩结构5发生形变挤压陶瓷压电结构4；由于金属导片4.5的屈服强度较大，挤压立的相互作用下，压电陶瓷层4.3收到一个与晶体极化方向相反的力，压电陶瓷层4.3发生形变，在压电陶瓷层4.3表面出现放电现象自由电荷的移动，通过左导电层4.2、右导电层4.4和金属导片4.5，在左导电层4.2和金属导片4.5产生电势差v；将电势差v数据通过导线6传输到中级数据处理中心进行下一步处理。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。