一种高载流性能供电系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及供电技术领域，具体涉及一种高载流性能供电系统及其控制方法。


背景技术：

2.在对传统电力电缆的认知领域中，电力电缆的载流能力是一定的，且常规电力电缆容易受到受敷设环境温度的影响，造成电力电缆载流能力的变化，无法保证电力系统的运行稳定。而传统方案中提升电力电缆的载流能力是通过增大导体截面的方式实现的，这种提升载流量的大小的方法存在局限性，容易造成电力系统造价高。


技术实现要素：

3.发明要解决的技术问题
4.针对传统供电系统载流能力受温度影响较大且不便提升的技术问题，本发明提供了一种高载流性能供电系统及其控制方法，它由改进的电力电缆和循环冷却部构成，可以实现对电力电缆温度的检测，并利用控制终端根据测得的温度数据，控制循环冷却部的工作，利用流体介质实现电力电缆整体的温度控制，减小了温度对载流性能的影响，提升了载流性能。
5.技术方案
6.为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
7.一种高载流性能供电系统，包括电力电缆和循环冷却部；所述电力电缆包括若干导体部和若干测温光纤；若干所述导体部环绕阵列设置，所述测温光纤设置于相邻所述导体部交界处，以及导体部的环绕轴心；所述导体部外侧包覆有内包络层，所述内包络层外侧环绕设置有若干降温载体通道，所述降温载体通道内设置有流体介质；所述降温载体通道外侧包覆有外包络层；所述循环冷却部与降温载体通道连通，还包括控制终端，所述测温光纤与控制终端电连接，所述循环冷却部与控制终端电连接。
8.可选的，相邻所述降温载体通道的一端连通，相邻两路所述降温载体通道的另一端分别与循环冷却部的输入端和输出端连通。
9.可选的，所述内包络层内设置有填充物，所述填充物分布于导体部、测温光纤以及内包络层之间的间隙内。
10.可选的，所述填充物为聚丙烯填充绳。
11.可选的，所述内包络层包括双面阻水带，所述双面阻水带包覆于导体部外周，所述双面阻水带外侧包覆有隔离套，所述降温载体通道环绕于隔离套外侧；所述外包络层包括内护套，所述内护套包络于降温载体通道外侧，所述内护套外侧包覆有金属铠装层，所述金属铠装层外侧包覆有外护套。
12.可选的，所述导体部包括线芯导体，所述线芯导体外侧包络有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层外侧包络有交联聚乙烯绝缘层，所述交联聚乙烯绝缘层外侧包络有绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层外侧设置有金属带屏蔽层，所述金属带屏蔽层与测温光纤相接触。
13.可选的，所述流体介质为液氮。
14.可选的，所述降温载体通道为铝合金空心管。
15.一种控制方法，用于上述的一种高载流性能供电系统，各所述测温光纤检测电力电缆不同位置的实时温度，并反馈至控制终端，所述控制终端内预设有电力电缆工作温度阈值，控制终端比较实时温度与工作温度阈值；当实时温度低于工作温度阈值时，控制终端控制循环冷却部待机工作，循环冷却部控制循环流量与循环流速保持不变，全部或部分降温载体通道内流通有流体介质；当实时温度大于或等于工作温度阈值时，判断电力电缆局部弧度范围内温度大于工作温度阈值，或电力电缆整体温度大于工作温度阈值；当电力电缆整体温度大于工作温度阈值，控制终端控制循环冷却部，在电力电缆圆周方向均匀增加通入流体介质的降温载体通道的数量；或提升已通入流体介质的降温载体通道内，流体介质的流速；或既均匀增加通入流体介质的降温载体通道的数量，又提升已通入流体介质的降温载体通道内的流体介质的流速；当需要对电力电缆局部弧度范围内进行降温时，控制终端控制循环冷却部，增加局部弧度范围内通入流体介质的降温载体通道的数量；或提升对应弧度范围内，已通入流体介质的降温载体通道内的，流体介质的流速；或既增加对应弧度范围内，通入流体介质的降温载体通道的数量，又提升已通入流体介质的降温载体通道内的流体介质的流速。
16.可选的，各所述降温载体通道的输入端与循环冷却部的各输出端连接，控制终端控制所述循环冷却部各输出端的启闭，控制通入流体介质的降温载体通道的数量。
17.有益效果
18.采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
19.针对传统供电系统载流能力受温度影响较大且不便提升的技术问题，本发明由改进的电力电缆和循环冷却部构成，可以实现对电力电缆温度的检测，并利用控制终端根据测得的温度数据，控制循环冷却部的工作，利用流体介质实现电力电缆整体的温度控制，减小了温度对载流性能的影响，提升了载流性能。
附图说明
20.图1为本发明实施例提出的电力电缆的结构示意图。
具体实施方式
21.为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
22.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。本发明中所述的第一、第二等词语，是为了描述本发明的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本发明的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本发明要求保护的范围内。
23.实施例1
24.结合附图1，本实施例提出了一种高载流性能供电系统，包括电力电缆和循环冷却部；所述电力电缆包括若干导体部100和若干测温光纤6；若干所述导体部100环绕阵列设置，所述测温光纤6设置于相邻所述导体部100交界处，以及导体部100的环绕轴心；所述导体部100外侧包覆有内包络层200，所述内包络层200外侧环绕设置有若干降温载体通道10，所述降温载体通道10内设置有流体介质；所述降温载体通道10外侧包覆有外包络层300；所述循环冷却部与降温载体通道10连通，还包括控制终端，所述测温光纤6与控制终端电连接，所述循环冷却部与控制终端电连接。
25.本实施例的一种高载流性能供电系统，由改进的电力电缆和循环冷却部构成，可以实现对电力电缆温度的检测，并利用控制终端根据测得的温度数据，控制循环冷却部的工作，利用流体介质实现电力电缆整体的温度控制，减小了温度对载流性能的影响。
26.本实施例中的电力电缆，改进了传统的电缆结构，通过测温光纤6合理布局，更好地起到对多芯电缆的温度检测，并通过降温载体通道10承载流体介质，将导体部100温度控制在合适工作范围内，减小了环境温度以及工作温度的影响，提升了载流性能。
27.本实施例中，导体部100设置有多路，以使得电力电缆具备满足较大载流能力的基础。导体部100环绕阵列设置，以使得电力电缆整体结构更为紧凑和合理。一种实施方式中，导体部100至少有三路，测温光纤6对应设置为与导体部100对应环绕的三路以及位于环绕中心的一路，共四路。
28.基于导体部100环绕阵列设置，本实施例进一步改进了测温光纤6的布局，测温光纤6设置于相邻导体部100交界处，以及导体部100的环绕轴心。这种设置方式有利于实现如下更精确的温度检测：(2)测温光纤6设置于相邻导体部100交界处，因此以相邻导体部100为一组，可以实现对各组导体部100的温度检测；(2)测温光纤6设置于体部的环绕轴心，由此可以对导体部100整体的中心温度实现精确测量；(3)部分测温光纤6由于设置于相邻导体部100交界处，也相当于环绕阵列设置，因此测温光纤6还可以检测电力电缆局部弧度范围内的各处温度，以进一步判断电力电缆整体圆周上的温度分布。
29.本实施例中，内包络层200用于包络环绕阵列布置的导体部100，以及相应的测温光纤6，使得二者的布局被包裹固定，也起到一定的防护效果。
30.本实施例中，内包络层200外侧环绕设置有若干降温载体通道10，降温载体通道10内的流体介质可以通过自身流动带走导体部100的热量，以使得导体部100温度保持在合适的工作温度范围内，进而使得电力电缆的载流能力进一步提升，且具备更好的温度适应性。可想到的，降温载体通道10外接循环冷却部，循环冷却部可以为常规的液冷循环设备，或气体循环设备，流体介质通过循环冷却部实现循环冷却。
31.本实施例中，由控制终端采集测温光纤6的温度数据，控制终端根据温度数据调节循环冷却部工作。可想到的，控制终端为工业控制器，例如mcu、plc或各类单片机等控制单元。循环冷却部与测温光纤6配合使用，测温光纤6实时监测电力电缆整体以及内部导体部100的温度，测温光纤6外接控制终端，控制终端根据测温光纤6传输的温度信息，对循环冷却部的工况进行调节，例如调节流体介质在降温载体通道10内的流速，或者通过改变降温载体通道10的流通数量，以对电力电缆内流体介质的流量进行调节。保证电力电缆的整体温度时刻处于合适的工作温度范围内，进而电力电缆的整体温度，与环境温度保持合适的温差，以保证电力电缆的高载流性能。
32.在高载流性能供电系统工作时，并非全部降温载体通道10内均流通有流体介质，只要电力电缆温度符合工作要求，部分降温载体通道10内可不流通流体介质。在调节电力电缆温度的过程中，可调节电力电缆局部弧度范围内的温度，以及电力电缆整体的温度。
33.高载流性能供电系统工作方法为：各测温光纤6检测电力电缆不同位置的实时温度，并反馈至控制终端，控制终端内预设有电力电缆工作温度阈值，控制终端比较实时温度与工作温度阈值。
34.当实时温度低于工作温度阈值时，控制终端控制循环冷却部待机工作，循环冷却部控制循环流量与循环流速保持不变，全部或部分降温载体通道10内流通有流体介质。
35.当实时温度大于或等于工作温度阈值时，判断电力电缆局部弧度范围内温度大于工作温度阈值，或电力电缆整体温度大于工作温度阈值。
36.当电力电缆整体温度大于工作温度阈值，控制终端控制循环冷却部，在电力电缆圆周方向均匀增加通入流体介质的降温载体通道10的数量；或提升已通入流体介质的降温载体通道10内，流体介质的流速；或既均匀增加通入流体介质的降温载体通道10的数量，又提升已通入流体介质的降温载体通道10内的流体介质的流速。
37.当需要对电力电缆局部弧度范围内进行降温时，控制终端控制循环冷却部，增加局部弧度范围内通入流体介质的降温载体通道10的数量；或提升对应弧度范围内，已通入流体介质的降温载体通道10内的，流体介质的流速；或既增加对应弧度范围内，通入流体介质的降温载体通道10的数量，又提升已通入流体介质的降温载体通道10内的流体介质的流速。
38.电力电缆作为电力输送的主要载体，其载流性能与敷设环境存在相关性，其敷设环境不同导致电力电缆的运行起始温度不一样，而影响电力电缆载流性能高低的因素包括电力电缆温度与环境温度之间的温度差，增大温度差即可增加电缆的载流性能。因此，本实施例的一种高载流性能供电系统，可以通过测温光纤6，测得敷设的环境温度，以及电力电缆自身的温度情况，并利用降温载体通道10以及内部的流体介质，实现电力电缆整体的温度控制，从而减小电力传输时温度升高的影响，以及敷设环境温度的影响，提高了电力电缆的载流能力，提升整体的安全性和稳定性。
39.作为本实施例可选的实施方式，相邻所述降温载体通道10的一端连通，相邻两路所述降温载体通道10的另一端分别与循环冷却部的输入端和输出端连通。本实施例中，相邻的降温载体通道10一端连通，相邻两路降温载体通道10的另一端分别与循环冷却部的输入端和输出端连通，由此可以构成循环回路，使得流体介质可以循环降温，易于循环冷却部与降温载体通道10之间的连接布局。
40.作为本实施例可选的实施方式，所述内包络层200内设置有填充物7，所述填充物7分布于导体部100、测温光纤6以及内包络层200之间的间隙内。本实施例中，在导体部100、测温光纤6以及内包络层200之间的间隙内设置有填充物7，使得导体部100与测温光纤6的布局保持稳定，提升了结构的稳定性。
41.作为本实施例可选的实施方式，所述填充物7为聚丙烯填充绳。本实施例为填充物7的一种设置方式，将填充物7选择为聚丙烯填充绳，具备较好柔软性，适用于线缆的使用场景，与电力电缆所要保证的柔软性相匹配。
42.作为本实施例可选的实施方式，所述内包络层200包括双面阻水带8，所述双面阻水带8包覆于导体部100外周，所述双面阻水带8外侧包覆有隔离套9，所述降温载体通道10环绕于隔离套9外侧；所述外包络层300包括内护套11，所述内护套11包络于降温载体通道10外侧，所述内护套11外侧包覆有金属铠装层12，所述金属铠装层12外侧包覆有外护套13。本实施例涉及内包络层200的一种设置方式，其中，双面阻水带8主要由聚酯纤维非织造布，粘合剂，高速膨胀吸水树脂等组成，双面阻水带8包覆于导体部100外周，可以吸收由于升温降温过程中有可能产生的水气，防止水汽侵入电力电缆内部，造成金属氧化。双面阻水带8外侧包覆有隔离套9，降温载体通道10环绕于隔离套9外侧，隔离套9以起到一定的隔离保护作用，防止降温载体通道10与双面阻水带8，或内部导体部100、测温光纤6等结构发生磨损。
43.本实施例还涉及外包络层300的一种设置方式，其中，内护套11作为隔绝金属铠装层12与降温载体通道10的结构，防止二者相互磨损，可想到的，内护套11可根据使用环境场合不同应选择不同的材料，比如应用在密集人口处应采用无卤低烟阻燃聚烯烃材料。
44.本实施例中，在内护套11外侧包覆有金属铠装层12，由于测温光纤6材质不耐弯折，所以在测温光纤6外部增加金属铠装层12，极大改善测温光纤6的耐弯折性能。
45.本实施例中，外护套13为电力电缆的外表面，可想到的，外护套13可根据使用环境场合不同应选择不同的材料，比如应用在密集人口处应采用无卤低烟阻燃聚烯烃材料。
46.作为本实施例可选的实施方式，所述导体部100包括线芯导体1，所述线芯导体1外侧包络有导体屏蔽层2，所述导体屏蔽层2外侧包络有交联聚乙烯绝缘层3，所述交联聚乙烯绝缘层3外侧包络有绝缘屏蔽层4，所述绝缘屏蔽层4外侧设置有金属带屏蔽层5，所述金属带屏蔽层5与测温光纤6相接触。本实施例为导体部100的一种实施方式，线芯导体1用于电能传输。线芯导体1外侧包络有导体屏蔽层2，采用交联型半导电屏蔽料，用于均化导体表面电场。导体屏蔽层2外侧包络有交联聚乙烯绝缘层3，交联聚乙烯绝缘层3外侧包络有绝缘屏蔽层4，以实现绝缘屏蔽作用。
47.绝缘屏蔽层4外侧设置有金属带屏蔽层5，金属带屏蔽层5优选为紫铜带，以屏蔽电磁场干扰和作为承载短路电流的通道。测温光纤6与金属带屏蔽层5相接触，金属的导热性能较好，可以更好地传递导体部100的热量，以更好地监测各个线芯导体1的工作温度。
48.作为本实施例可选的实施方式，所述流体介质为液氮。
49.作为本实施例可选的实施方式，所述降温载体通道10为铝合金空心管。本实施例为降温载体通道10的一种优选设置方式，降温载体通道10为铝合金空心管，以作为流体介质的流通通道，铝合金空心管具备一定的抗拉性能，可以保证降温载体通道10的完好性。
50.实施例2
51.结合实施例1，本实施例提出了一种控制方法，用于实施例1的一种高载流性能供
电系统，各所述测温光纤6检测电力电缆不同位置的实时温度，并反馈至控制终端，所述控制终端内预设有电力电缆工作温度阈值，控制终端比较实时温度与工作温度阈值；
52.当实时温度低于工作温度阈值时，控制终端控制循环冷却部待机工作，循环冷却部控制循环流量与循环流速保持不变，全部或部分降温载体通道10内流通有流体介质；
53.当实时温度大于或等于工作温度阈值时，判断电力电缆局部弧度范围内温度大于工作温度阈值，或电力电缆整体温度大于工作温度阈值；
54.当电力电缆整体温度大于工作温度阈值，控制终端控制循环冷却部，在电力电缆圆周方向均匀增加通入流体介质的降温载体通道10的数量；或提升已通入流体介质的降温载体通道10内，流体介质的流速；或既均匀增加通入流体介质的降温载体通道10的数量，又提升已通入流体介质的降温载体通道10内的流体介质的流速；
55.当需要对电力电缆局部弧度范围内进行降温时，控制终端控制循环冷却部，增加局部弧度范围内通入流体介质的降温载体通道10的数量；或提升对应弧度范围内，已通入流体介质的降温载体通道10内的，流体介质的流速；或既增加对应弧度范围内，通入流体介质的降温载体通道10的数量，又提升已通入流体介质的降温载体通道10内的流体介质的流速。
56.作为本实施例可选的实施方式，各所述降温载体通道10的输入端与循环冷却部的各输出端连接，控制终端控制所述循环冷却部各输出端的启闭，控制通入流体介质的降温载体通道10的数量。
57.以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高载流性能供电系统，其特征在于，包括电力电缆和循环冷却部；所述电力电缆包括若干导体部和若干测温光纤；若干所述导体部环绕阵列设置，所述测温光纤设置于相邻所述导体部交界处，以及导体部的环绕轴心；所述导体部外侧包覆有内包络层，所述内包络层外侧环绕设置有若干降温载体通道，所述降温载体通道内设置有流体介质；所述降温载体通道外侧包覆有外包络层；所述循环冷却部与降温载体通道连通，还包括控制终端，所述测温光纤与控制终端电连接，所述循环冷却部与控制终端电连接。2.根据权利要求1所述的一种高载流性能供电系统，其特征在于，相邻所述降温载体通道的一端连通，相邻两路所述降温载体通道的另一端分别与循环冷却部的输入端和输出端连通。3.根据权利要求1所述的一种高载流性能供电系统，其特征在于，所述内包络层内设置有填充物，所述填充物分布于导体部、测温光纤以及内包络层之间的间隙内。4.根据权利要求3所述的一种高载流性能供电系统，其特征在于，所述填充物为聚丙烯填充绳。5.根据权利要求1所述的一种高载流性能供电系统，其特征在于，所述内包络层包括双面阻水带，所述双面阻水带包覆于导体部外周，所述双面阻水带外侧包覆有隔离套，所述降温载体通道环绕于隔离套外侧；所述外包络层包括内护套，所述内护套包络于降温载体通道外侧，所述内护套外侧包覆有金属铠装层，所述金属铠装层外侧包覆有外护套。6.根据权利要求1所述的一种高载流性能供电系统，其特征在于，所述导体部包括线芯导体，所述线芯导体外侧包络有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层外侧包络有交联聚乙烯绝缘层，所述交联聚乙烯绝缘层外侧包络有绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层外侧设置有金属带屏蔽层，所述金属带屏蔽层与测温光纤相接触。7.根据权利要求1所述的一种高载流性能供电系统，其特征在于，所述流体介质为液氮。8.根据权利要求1所述的一种高载流性能供电系统，其特征在于，所述降温载体通道为铝合金空心管。9.一种控制方法，用于权利要求1-8任一项所述的一种高载流性能供电系统，其特征在于，各所述测温光纤检测电力电缆不同位置的实时温度，并反馈至控制终端，所述控制终端内预设有电力电缆工作温度阈值，控制终端比较实时温度与工作温度阈值；当实时温度低于工作温度阈值时，控制终端控制循环冷却部待机工作，循环冷却部控制循环流量与循环流速保持不变，全部或部分降温载体通道内流通有流体介质；当实时温度大于或等于工作温度阈值时，判断电力电缆局部弧度范围内温度大于工作温度阈值，或电力电缆整体温度大于工作温度阈值；当电力电缆整体温度大于工作温度阈值，控制终端控制循环冷却部，在电力电缆圆周方向均匀增加通入流体介质的降温载体通道的数量；或提升已通入流体介质的降温载体通道内，流体介质的流速；或既均匀增加通入流体介质的降温载体通道的数量，又提升已通入流体介质的降温载体通道内的流体介质的流速；当需要对电力电缆局部弧度范围内进行降温时，控制终端控制循环冷却部，增加局部
弧度范围内通入流体介质的降温载体通道的数量；或提升对应弧度范围内，已通入流体介质的降温载体通道内的，流体介质的流速；或既增加对应弧度范围内，通入流体介质的降温载体通道的数量，又提升已通入流体介质的降温载体通道内的流体介质的流速。10.根据权利要求9所述的一种高载流性能供电系统，其特征在于，各所述降温载体通道的输入端与循环冷却部的各输出端连接，控制终端控制所述循环冷却部各输出端的启闭，控制通入流体介质的降温载体通道的数量。

技术总结
本发明涉及供电技术领域，具体涉及一种高载流性能供电系统及其控制方法。包括电力电缆和循环冷却部；电力电缆包括若干导体部和若干测温光纤；若干导体部环绕阵列设置，测温光纤设置于相邻导体部交界处，以及导体部的环绕轴心；导体部外侧包覆有内包络层，内包络层外侧环绕设置有若干降温载体通道，降温载体通道内设置有流体介质；降温载体通道外侧包覆有外包络层；循环冷却部与降温载体通道连通，还包括控制终端。针对传统供电系统载流能力受温度影响较大且不便提升的技术问题，本发明可以实现对电力电缆温度的检测，并利用流体介质实现电力电缆整体的温度控制，减小了温度对载流性能的影响，提升了载流性能。提升了载流性能。提升了载流性能。


技术研发人员：张勇豪 李金堂 梁增显 余德平 孟益标 孙传伟 张赫祥 王祖旭
受保护的技术使用者：浙江万马股份有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/18