專利名稱：煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓線路電纜頭電壓、電流和溫度參數(shù)，并能根據(jù)線路運(yùn)行參數(shù)變化在出現(xiàn)故障前發(fā)出預(yù)警短信息功能的故障預(yù)警系統(tǒng)。廣泛用于礦山、冶金、化工等行業(yè)電力供電專線的故障早期預(yù)防場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
目前，礦山、冶金、化工等行業(yè)的供電可靠性要求很高，大部分采用雙回線熱備用運(yùn)行方式以降低事故停電率。但是因?yàn)檫@些行業(yè)的用電設(shè)備功率大、負(fù)載不平衡、設(shè)備種類繁多、諧波分量大和電能質(zhì)量普遍差等原因，對(duì)線路的絕緣破壞比一般民用線路要大得多， 盡管這些工業(yè)用戶采取了一些絕緣強(qiáng)化措施，但是因?yàn)槿狈τ行У谋O(jiān)測(cè)手段，收效甚微。礦山企業(yè)的井下通風(fēng)和瓦斯排放設(shè)備對(duì)供電的可靠性要求尤其嚴(yán)格，停電時(shí)間達(dá)數(shù)分鐘就將發(fā)生危機(jī)人生安全的瓦斯事故，長(zhǎng)期以來(lái)，供電線路的故障停電一直是困擾礦山等行業(yè)用戶的難題。綜上所述，開發(fā)一種可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓供電線路的運(yùn)行電壓、電流和溫度參數(shù)，并且通過(guò)特定的數(shù)學(xué)運(yùn)算模型來(lái)處理這些數(shù)據(jù)，以便在線路在出現(xiàn)絕緣下降和負(fù)荷異常的早期就發(fā)出預(yù)警信息，提醒運(yùn)行人員及時(shí)倒閘操作，避免事故停電的故障預(yù)警系統(tǒng)具有重要的實(shí)用和安全價(jià)值?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，高壓用戶線的最薄弱環(huán)節(jié)是電纜頭，90%以上的線路故障都源于電纜頭。因此本發(fā)明針對(duì)此問(wèn)題設(shè)計(jì)了基于最新智能電網(wǎng)科技的高壓電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種基于公網(wǎng)無(wú)線傳輸技術(shù)的高壓輸電線路參數(shù)采集與故障早期判斷預(yù)警系統(tǒng)，在線路的電纜接頭以及電纜與鋁絞線接頭部位，安裝感應(yīng)供電的無(wú)線多參數(shù)傳感器(10)。采集電纜頭部位的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(20)。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器00)處理后傳送到移動(dòng)GSM公網(wǎng)特定的IP地址上。后臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)(30)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)該特定IP地址提取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)發(fā)送來(lái)的線路運(yùn)行參數(shù)。一方面顯示在用戶 LCD上，另一方面經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)程序計(jì)算并判斷線路的運(yùn)行狀況是否健康，并在故障即將發(fā)生的早期給予聲光報(bào)警提示，同時(shí)向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)發(fā)送預(yù)警短信。所使用無(wú)線報(bào)警頻段為無(wú)線電委員會(huì)許可的公用頻段，無(wú)需申請(qǐng)?；静皇墉h(huán)境 (電磁場(chǎng)、噪聲、人體)干擾，只要有公網(wǎng)GSM信號(hào)覆蓋的地方，都可以監(jiān)控，沒(méi)有距離限制。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)，包括無(wú)線傳感器(10)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00) 和監(jiān)控主機(jī)(30)。其特征在于，具有高壓輸電線路故障早期告警和預(yù)防故障發(fā)生功能。無(wú)線傳感器(10)采用集成化設(shè)計(jì)，整合了線路電壓、負(fù)荷電流和導(dǎo)線溫度三種傳感器，并采用感應(yīng)取能技術(shù)，直接從導(dǎo)線上獲取電能作為供電電源。安裝時(shí)直接掛接在高壓輸電線路電纜頭上，它采集電纜頭部位的實(shí)時(shí)電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)，并用無(wú)線方式傳送給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)有兩個(gè)作用，一方面用于實(shí)現(xiàn)高壓的隔離，即通過(guò)無(wú)線接收來(lái)自傳感器(10)的數(shù)據(jù)，又與傳感器(10)間沒(méi)有電氣連接，實(shí)現(xiàn)高低壓的完全隔離；另一方面又將接收到的電纜頭運(yùn)行參數(shù)通過(guò)GSM或3G公網(wǎng)無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心的監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)將起到遠(yuǎn)傳中繼的作用，它可以接受多個(gè)來(lái)自無(wú)線傳感器(10) 發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一發(fā)送，從而節(jié)省投資。監(jiān)控主機(jī)(30)是本系統(tǒng)的重要支撐環(huán)境，也是核心組成部分之一。它由工控計(jì)算機(jī)(30)、IXD顯示設(shè)備(31)、連接到互聯(lián)網(wǎng)的寬帶接入設(shè)備(32)、數(shù)據(jù)處理和故障判斷軟件 (33)和短信發(fā)送設(shè)備(34)組成。工控計(jì)算機(jī)(30)是本系統(tǒng)的后臺(tái)運(yùn)行硬件環(huán)境，要求適合長(zhǎng)期高速運(yùn)算。寬帶接入設(shè)備(3 可以是普通ADSL M0DERM、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)專線或者光纖M0DERM.，無(wú)論哪種接入設(shè)備都需要寬帶接入商提供靜態(tài)IP地址。并且提供專用數(shù)據(jù)端口供本故障預(yù)警系統(tǒng)軟件使用。數(shù)據(jù)處理和故障判斷軟件(33)是本系統(tǒng)的專用軟件，基于DELPHI開發(fā)，它通過(guò)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)特定的IP地址的端口實(shí)現(xiàn)基于無(wú)線公網(wǎng)的遠(yuǎn)距離接收來(lái)自數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)據(jù)信息。 解碼后運(yùn)算處理在LCD上顯示出每個(gè)電纜頭部位的實(shí)時(shí)電壓、電流和溫度參數(shù)，同時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件會(huì)不斷分析比較接受的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)判斷可能出現(xiàn)的故障，觸發(fā)報(bào)警事件。短信發(fā)送設(shè)備(34)連接到工控主機(jī)，它接收來(lái)自數(shù)據(jù)處理軟件(3 的指令，向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)發(fā)送預(yù)警短信息。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)煤礦等工業(yè)用戶的高壓供電線路的數(shù)字化智能管理，讓維護(hù)人員能夠?qū)崟r(shí)掌握線路每個(gè)薄弱環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，有效提高電力檢修維護(hù)水平。線路故障早期判斷和短信預(yù)警是電力檢修的一個(gè)創(chuàng)新，能有效將故障停電事故消滅在萌芽中，有效降低了非正常停電帶來(lái)的煤礦安全隱患，保障安全生產(chǎn)，保證人身安全。同時(shí)本技術(shù)由于有效降低停電次數(shù)從而提高了供電可靠性，節(jié)約人力、物力、財(cái)力，達(dá)到增產(chǎn)、增效、安全的目的，讓企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.本專利具有實(shí)施簡(jiǎn)單、操作容易、使用方便、提高巡線人員的安全性和工作效率的特點(diǎn)，具有很高的實(shí)用和推廣價(jià)值。下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1預(yù)警系統(tǒng)示意圖圖2預(yù)警系統(tǒng)工作框圖
具體實(shí)施方式
參考圖1煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)的框圖，整個(gè)預(yù)警系統(tǒng)由無(wú)線傳感器(10)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)和監(jiān)控主機(jī)(30)三大部分組成。參考圖2無(wú)線傳感器(11)選用表面安裝器件和雙層線路板安裝，整個(gè)體積控制在 450X450X600mm以內(nèi)。內(nèi)部集成微型電壓傳感器、高導(dǎo)磁電流互感器和數(shù)字溫度傳感器。電壓傳感器精度為士 IV，電流傳感器精度為士 0. 5A，溫度傳感器精度為士 0. 1°C。電流互感器的磁環(huán)采用開口設(shè)計(jì)，便于向線路卡接安裝。整個(gè)傳感器元件部分密封安裝在一個(gè)環(huán)氧樹脂灌注的塑料腔內(nèi)，無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射天線采用印制板微帶設(shè)計(jì)。傳感器的供電設(shè)計(jì)選擇雙電源方案，平時(shí)由內(nèi)置高能鋰電池作為儲(chǔ)能元件供電，在線路有電時(shí)由電流互感器感應(yīng)取能作為電源一方面給鋰電池充電，另一方面給傳感器供電。參考圖2本裝置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)主要由三部分組成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器主機(jī)00)、太陽(yáng)能或風(fēng)能轉(zhuǎn)換板(22)、蓄電池01)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器主機(jī)OO)采用無(wú)線雙頻工作模式，接收部分工作在400MHz的頻段，用于接收無(wú)線傳感器(10)發(fā)出的線路參數(shù)數(shù)據(jù)，發(fā)送部分工作在 900/1800MHZ的移動(dòng)GSM公網(wǎng)頻段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)可以是400MHz通訊收發(fā)模塊和GSM公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊組合而成，也可以同板PCB—體化設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)電源采用12V/10Ah的密封鉛酸免維護(hù)蓄電池后備供電，主要供電采用18V/20W太陽(yáng)能電池板或風(fēng)能轉(zhuǎn)換器給轉(zhuǎn)發(fā)器供電，同時(shí)給蓄電池充電。參考圖2后臺(tái)數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控系統(tǒng)由工控機(jī)(30)、IXD顯示器(31)、互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備(32)、數(shù)據(jù)處理軟件(3 和短信貓(34)組成。工控機(jī)選用工業(yè)級(jí)P4以上雙核工業(yè)計(jì)算機(jī)，本實(shí)施例選用的是DELL OPTIX商用級(jí)計(jì)算機(jī)，配置為P4/2. 4GHZ CPU/2G內(nèi)存/160G硬盤。IXD顯示器(31)選用22時(shí)高分辨率液晶寬屏顯示器，用于顯示采集到的線路數(shù)據(jù)和故障指示界面?；ヂ?lián)網(wǎng)接入設(shè)備(32)可以是2M以上ADSL、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)專線或無(wú)線3G網(wǎng)卡，本實(shí)施例選用的是捆綁固定IP的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)專線。數(shù)據(jù)處理軟件(33)基于WINDOWS平臺(tái)開發(fā)，歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和調(diào)用采用甲骨文公司的數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶人機(jī)交互界面采用DELPHI圖形化編程，使用戶直觀看到線路每點(diǎn)的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)，同時(shí)繪制實(shí)施和歷史電流、溫度曲線，進(jìn)而輔助用戶掌握線路的運(yùn)行是否健康，以及潛在的故障苗頭。短信貓(34)采用工業(yè)級(jí)短信發(fā)送調(diào)制器，每秒可以發(fā)送100條的短信息，短信格式兼容聯(lián)通、移動(dòng)、電信的GSM，實(shí)現(xiàn)全國(guó)全網(wǎng)絡(luò)兼容的報(bào)警短信息發(fā)送。
權(quán)利要求1.一種煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)，包括無(wú)線傳感器(10)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)和監(jiān)控主機(jī)(30)，其特征在于，在線路的電纜接頭以及電纜與鋁絞線接頭部位，安裝感應(yīng)供電的無(wú)線傳感器(10)，采集電纜頭部位的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(20)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器00)處理后傳送到移動(dòng)GSM公網(wǎng)特定的IP地址上，后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)(30)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)該特定IP地址提取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)發(fā)送來(lái)的線路運(yùn)行參數(shù)，一方面顯示在用戶LCD 上，同時(shí)向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)發(fā)送線路運(yùn)行狀況是否健康的預(yù)警短信。
2.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的無(wú)線傳感器(10)掛接在線路或電纜頭上，與被測(cè)線路或電纜頭緊密接觸，設(shè)有供電引線，并從待測(cè)線路上感應(yīng)取電作為能源給無(wú)線傳感器供電。
3.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的無(wú)線傳感器(10)內(nèi)置儲(chǔ)能元件(11)，當(dāng)被測(cè)線路停電時(shí)，由內(nèi)置儲(chǔ)能元件(11)給無(wú)線傳感器供電，保證其在線路停電時(shí)仍然能夠?qū)⒕€路參數(shù)傳給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)。
4.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)具有兩根不同頻率的天線。
5.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)采用太陽(yáng)能或風(fēng)能0 做主供電，內(nèi)置充電蓄電池作為無(wú)風(fēng)或陰雨天的后備供電。
6.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的監(jiān)控主機(jī)(30)的運(yùn)行硬件計(jì)算機(jī)必須連接到互聯(lián)網(wǎng)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及了一種煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜頭參數(shù)，并能發(fā)出故障預(yù)警信息。包括無(wú)線傳感器(10)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(20)和監(jiān)控主機(jī)(30)。其技術(shù)要點(diǎn)是在電纜接頭、電纜與鋁絞線接頭處，安裝感應(yīng)供電及設(shè)有供電引線的無(wú)線傳感器(10)，內(nèi)置儲(chǔ)能元件(11)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器有兩根不同頻率的天線，采用太陽(yáng)能或風(fēng)能(22)做主供電，內(nèi)置充電蓄電池(21)為后備電源。電纜頭處電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，處理后傳送到移動(dòng)GSM公網(wǎng)特定的IP地址上，后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)(30)通過(guò)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)特定IP地址提取線路運(yùn)行參數(shù)，顯示在用戶LCD上，同時(shí)向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)發(fā)送線路預(yù)警短信。
文檔編號(hào)G01R31/02GK202202897SQ20112002061
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者任俊偉, 崔軍, 張鳳國(guó), 李衛(wèi)東, 楊峰, 畢國(guó)強(qiáng), 王宏斌, 王旭東, 韓進(jìn)軍 申請(qǐng)人:李衛(wèi)東