電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集器主機(jī)、電流檢測裝置、溫度傳感器、T型連接器和數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端；所述電流檢測裝置包括護(hù)層循環(huán)電流檢測器和運行電流檢測器；所述電流檢測裝置和T型連接器均與所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)相連接，每個T型連接器上連接有多個溫度傳感器；所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端相連接。本發(fā)明的電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，具有可對電力電纜的溫度和電流進(jìn)行實時監(jiān)控、實時地確定高壓電纜的運行狀態(tài)、提高電力電纜的工作可靠性等優(yōu)點。
【專利說明】電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化的城市建設(shè)對電力輸送提出了更高的要求，高壓電纜的使用量急劇上升，確保高壓電纜安全運行就變得極為重要。通過電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)對電纜線路進(jìn)行維護(hù)管理，對于供電部門生產(chǎn)、建設(shè)、經(jīng)營管理具有重要的指導(dǎo)意義。
[0003]與架空線路不同，由于電纜線路運行條件嚴(yán)格、所處環(huán)境復(fù)雜(如敷設(shè)方式、環(huán)境溫度等)，這給電纜運行維護(hù)帶來了不少困難。通常對于高壓電纜線路要做以下運行維護(hù)和檢修試驗工作:1)定期或不定期巡檢，以便發(fā)現(xiàn)電纜及其附屬設(shè)施的異常和隱患，并及時處理；2)每季度對電纜終端、中間接頭和附屬設(shè)施進(jìn)行一次紅外熱成像測試；3)每季度測量一次電纜護(hù)層循環(huán)電流；4)在新電纜投運一年后進(jìn)行一次預(yù)防性試驗，此后每6年進(jìn)行一次預(yù)防性試驗。主要項目是測試主絕緣電阻、護(hù)層絕緣電阻和主絕緣做交流耐壓試驗。
[0004]電纜絕緣的好壞是影響電纜安全可靠運行的關(guān)鍵因素。為了保證電纜安全穩(wěn)定的運行，就需要對電纜絕緣進(jìn)行及時有效地在線監(jiān)測和診斷，以便及時發(fā)現(xiàn)電纜絕緣的缺陷和老化，做到及早發(fā)現(xiàn)及早應(yīng)對?，F(xiàn)在的定期預(yù)防性試驗有諸多弊端:第一，必須停電進(jìn)行試驗，對提高供電可靠性水平構(gòu)成了障礙；第二，過多的試驗加速了電纜絕緣性能的劣化。因此，用對電纜護(hù)套、本體、中間接頭與終端進(jìn)行絕緣在線監(jiān)測是非常必要的。
[0005]因此，需要安裝一種在線監(jiān)測系統(tǒng)，對電纜運行進(jìn)行掌控，掌握第一手資料。該在線監(jiān)測系統(tǒng)在交聯(lián)聚乙烯電纜運行狀態(tài)下，連續(xù)或隨機(jī)檢測電力電纜的溫度情況、護(hù)層絕緣狀況及電力電纜故障點位置的相應(yīng)參數(shù)，同時監(jiān)測電纜工井井蓋開啟狀態(tài)及工井內(nèi)水位狀態(tài)，將所有監(jiān)測信息集中上報至中心主站，對電纜進(jìn)行全面有效預(yù)控，運行狀態(tài)正確評估，以便于早期發(fā)現(xiàn)問題和鑒定絕緣老化狀況，提高電纜線路安全運行系數(shù)，確保供電系統(tǒng)的安全運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，以便于電力電纜進(jìn)行實時監(jiān)控、提高電力電纜的工作可靠性。
[0007]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。
[0008]電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點是，包括數(shù)據(jù)采集器主機(jī)、電流檢測裝置、溫度傳感器、T型連接器和數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端；所述電流檢測裝置包括護(hù)層循環(huán)電流檢測器和運行電流檢測器；所述電流檢測裝置和T型連接器均與所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)相連接，每個T型連接器上連接有多個溫度傳感器；所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端相連接。
[0009]本發(fā)明的電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點也在于:
[0010]所述溫度傳感器為數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。[0011 ] 所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)通過GPRS或者CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端相通信。
[0012]所述T型連接器與所述數(shù)據(jù)采集器之間可通過RS485總線相連接。
[0013]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0014]本發(fā)明的電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于實現(xiàn)電纜運行整體狀態(tài)無線傳輸方式的在線監(jiān)測。
[0015]采用感應(yīng)方式從運行高壓電纜上獲取現(xiàn)場裝置工作所需電能，無需外部敷設(shè)供電線纜。在線監(jiān)測高壓電纜的中間接頭部位護(hù)層循環(huán)接地電流，利用高壓電纜護(hù)層絕緣狀況的獨特判據(jù)可以判斷電纜的護(hù)層絕緣狀況。把點式測溫傳感器安放在高壓電纜接頭處或惡劣環(huán)境處，并在其它高壓電纜關(guān)鍵部位安放，監(jiān)測高壓電纜運行時重要部位溫度的變化情況?，F(xiàn)場裝置通過無線GPRS方式將所有監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)測中心主站服務(wù)器，由專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件的對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷并保存，高壓電纜維護(hù)人員在局域網(wǎng)內(nèi)通過WEB的方式瀏覽、查詢各種監(jiān)測數(shù)據(jù)及其曲線等，分析、確定高壓電纜的運行狀態(tài)。采用專業(yè)SQL數(shù)據(jù)庫保存所有監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析結(jié)果。系統(tǒng)運行初期，專業(yè)人員采用實地監(jiān)測方式來校驗該系統(tǒng)參數(shù)的準(zhǔn)確性，確保該在線監(jiān)測系統(tǒng)對電纜運行狀況做出可靠評估。解決現(xiàn)場裝置的環(huán)境適應(yīng)性問題，采取相應(yīng)的防水措施。
[0016]本發(fā)明的電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，具有可對電力電纜的溫度和電流進(jìn)行實時監(jiān)控、實時地確定高壓電纜的運行狀態(tài)、提高電力電纜的工作可靠性等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]以下通過【具體實施方式】，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【具體實施方式】
[0019]參見圖1，電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)采集器主機(jī)、電流檢測裝置、溫度傳感器、T型連接器和數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端；所述電流檢測裝置包括護(hù)層循環(huán)電流檢測器和運行電流檢測器；所述電流檢測裝置和T型連接器均與所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)相連接，每個T型連接器上連接有多個溫度傳感器；所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端相連接。
[0020]由護(hù)層循環(huán)電流檢測器、運行電流檢測器和溫度傳感器實時采集電纜護(hù)層循環(huán)電流、運行電流和電纜表面溫度等電纜運行參數(shù)值，集中傳輸給數(shù)據(jù)采集器主機(jī)。監(jiān)測系統(tǒng)還同時監(jiān)測電纜接頭工井的水位超限和井蓋開啟狀態(tài)，并通過GPRS通信方式發(fā)送給數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端。在高壓電纜接頭處或惡劣環(huán)境處和在其它高壓電纜關(guān)鍵部位安放溫度傳感器，采集各個監(jiān)測參數(shù)的傳感器。T型連接器主要用于連接多段系統(tǒng)總線及傳感器節(jié)點。數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端內(nèi)安裝系統(tǒng)的監(jiān)測軟件，采用SQL數(shù)據(jù)庫，接收數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的測量數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行保存、分析等操作處理。
[0021]所述溫度傳感器為數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。
[0022]采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此類傳感器為數(shù)字式傳感器，而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，可以去除去Α/D模塊，降低硬件成本，簡化系統(tǒng)電路，測量溫度精度高。
[0023]所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)通過GPRS或者CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端相通信。通過GPRS/CDMA無線傳輸方式，安裝快捷，不受電纜敷設(shè)方式的影響，尤其是可以克服有線傳輸方式需隨電纜同步敷設(shè)的限制，可以在運行狀態(tài)下進(jìn)行敷設(shè)和調(diào)試。
[0024]所述T型連接器與所述數(shù)據(jù)采集器之間可通過RS485總線相連接。
[0025]RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。
[0026]具體實施時，根據(jù)設(shè)計圖紙資料、施工記錄、竣工驗收資料和電纜運行環(huán)境現(xiàn)狀，統(tǒng)計出接頭類型、接頭數(shù)量、接頭具體位置、交叉互聯(lián)接地線情況、PVC管路段和溝井路段位置及線路狀況等，并對勘測資料正確分析。結(jié)合高壓電纜現(xiàn)狀進(jìn)行勘測并采集數(shù)據(jù)分析，確定高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的合理方案，現(xiàn)場勘察，確定現(xiàn)場采集裝置安裝位置及監(jiān)測參數(shù)。
[0027]開發(fā)高壓電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)即:電纜絕緣接頭、中間接頭、終端頭溫度及異常過熱在線監(jiān)測；接地電流、線芯電流在線監(jiān)測；電纜工井水位及井蓋開啟狀態(tài)在線監(jiān)測。使三個在線監(jiān)測項目集成一體。
[0028]安裝使用高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置，采集各種傳感器接現(xiàn)場實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、打包，發(fā)送給監(jiān)測中心上位機(jī)。監(jiān)測中心上位機(jī)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷，將結(jié)果存儲到SQL專業(yè)數(shù)據(jù)庫中，從而建立起一體化的、集成的高壓電纜運行狀態(tài)監(jiān)測及維護(hù)的可靠評估平臺。
[0029]溫度傳感器、護(hù)套絕緣傳感器、故障電流傳感器正確選型和安裝，在惡劣環(huán)境下能長時間正常工作，對電纜形成立體化監(jiān)控。通過感應(yīng)方式從運行電纜上獲取電能作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置的工作電源，并確保低功耗、惡劣環(huán)境下能長時間正常工作。測量裝置在惡劣復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性及工作可靠性?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置將各種監(jiān)測數(shù)據(jù)通過移動的無線GPRS網(wǎng)絡(luò)信道傳輸?shù)奖O(jiān)測中心的上位機(jī)。專業(yè)的高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件將收到信息進(jìn)行分析、處理，自動存檔，為運行維護(hù)人員提供實時監(jiān)測信息。
[0030]本發(fā)明的電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)采用全面監(jiān)測方式:
[0031]I)實時檢測電纜溫度及變化情況，對電纜的負(fù)荷量進(jìn)行控制，對電纜某一點的絕緣受損或?qū)w接觸不良而導(dǎo)致溫度上升的變化情況進(jìn)行精確定位，以及對電纜周邊環(huán)境特別是熱源對電纜影響的監(jiān)控。
[0032]2)實時檢測電纜每一段絕緣狀況，對電纜本體及接頭絕緣程度進(jìn)行分析，相應(yīng)鑒別出電纜絕緣良好、絕緣受潮、絕緣老化和電纜水樹枝形成及嚴(yán)重程度，為電纜實施狀態(tài)檢修和合理運行維護(hù)方式提供可靠依據(jù)。
[0033]3)實時監(jiān)測電纜運行狀態(tài)，對電纜的故障段進(jìn)行預(yù)報，為電纜故障搶修提供準(zhǔn)確位置，縮短搶修時間，增強電纜搶修的可靠性。
[0034]4)實時監(jiān)測電纜接頭工井的水位及井蓋狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)水位超限及非法進(jìn)入工井的事件，避免造成電力運行事故。
[0035]通訊方式采用中國移動的無線GPRS，無需敷設(shè)通訊光纖或電纜，降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，為用戶節(jié)省大量的費用?，F(xiàn)場裝置采用感應(yīng)方式從電纜上獲取電能，無需敷設(shè)專用供電電纜，降低了系統(tǒng)建設(shè)成本，節(jié)省了費用。工程建設(shè)周期短，擴(kuò)容性強，可靈活方便地進(jìn)行安裝布置。提供高可靠性，保證不間斷地實時監(jiān)控。數(shù)據(jù)傳輸速率高、實時性強。支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控。設(shè)備成本低,性價比高。
[0036]數(shù)據(jù)采集器通過實時監(jiān)測電纜接頭表面溫度、金屬護(hù)層循環(huán)電流、運行電流，工井水位超限狀態(tài)及井蓋開啟狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)以無線GPRS通訊方式上報至數(shù)據(jù)管理中心服務(wù)器，通過專業(yè)的高壓電纜運行狀態(tài)管理軟件來診斷電纜運行狀態(tài)，為運行維護(hù)人員提供可靠數(shù)據(jù)資料。目前可以通過內(nèi)網(wǎng)以WEB網(wǎng)頁瀏覽器方式訪問該中心監(jiān)測平臺，查看當(dāng)前及歷史數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。
[0037]通過項目的實施，對高壓電力電纜的運行情況進(jìn)行實時監(jiān)測，一目了然，提高了電纜在線監(jiān)測的整體水平，在本實施段內(nèi)真正實現(xiàn)了電纜網(wǎng)狀態(tài)檢修，在核心區(qū)的供電增加了保障系數(shù)，也為供電公司電纜網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展進(jìn)行了有益的嘗試，取得了豐碩的成果。
[0038]高壓電纜線路是電網(wǎng)重要組成部分，確保電纜線路安全運行是電網(wǎng)企業(yè)重要職責(zé)。電纜護(hù)層絕緣良好是電纜運行必不可少的電氣條件之一，隨時報告電纜外護(hù)套絕緣情況具有重要的意義，可以有效防止主絕緣損壞，如白蟻咬傷，外力損壞等，甚至能夠立即報告對接地線的偷盜。通過連續(xù)監(jiān)測電纜金屬護(hù)層循環(huán)電流和電纜終端頭、接頭或本體表面溫度并分析比較來監(jiān)測護(hù)層絕緣情況，是目前不改變線路連接，不影響電纜運行的唯一可行有效的辦法。
[0039]利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和GPRS通訊技術(shù)研發(fā)的高壓電纜護(hù)層絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，可實時監(jiān)測電纜金屬護(hù)層循環(huán)電流、運行電流和電纜表面溫度，并以GPRS通訊方式將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控軟件永久的保存數(shù)據(jù)，通過繪制各種參數(shù)的變化趨勢波形圖、記錄數(shù)據(jù)表等方法向用戶提供分析前提，并采用獨特的判據(jù)判斷電纜絕緣情況是否良好，從根本上避免了電纜事故的發(fā)生，保證電纜安全、可靠的運行。
[0040]與傳統(tǒng)的停電測量護(hù)層絕緣電阻和手工測量護(hù)層循環(huán)電流比，該系統(tǒng)實現(xiàn)了電纜護(hù)層絕緣及表面溫度等信息的在線監(jiān)測，即能能提高工作效率，又能提高對護(hù)層絕緣狀況診斷分析手段，具有有很好的推廣應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，包括數(shù)據(jù)采集器主機(jī)、電流檢測裝置、溫度傳感器、T型連接器和數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端；所述電流檢測裝置包括護(hù)層循環(huán)電流檢測器和運行電流檢測器；所述電流檢測裝置和T型連接器均與所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)相連接，每個T型連接器上連接有多個溫度傳感器；所述數(shù)據(jù)采集器的主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述溫度傳感器可以為數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)據(jù)采集器主機(jī)可以通過GPRS或者CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)管理服務(wù)器終端相通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的電力電纜溫度與載流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述T型連接器與所述數(shù)據(jù)采集器之間可通過RS485總線相連接。
【文檔編號】G01K7/00GK103528701SQ201310492996
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】侯鳳嶺, 張謝, 夏磊, 關(guān)少卿, 何飛, 劉登兵 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司合肥供電公司