一種電力電纜在線監(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在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列、監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器、微信號處理測量單元，所述微信號處理測量單元通過CAN總線方式連接PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列，所述PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列連接監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器，其控制方法包括：a、采用工頻法微信號處理測量單元計算出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流、溫度等參數(shù)，將參數(shù)數(shù)據(jù)通過CAN總線傳送到監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器；b、監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器分析數(shù)據(jù)，判斷電纜的絕緣性狀況，并對故障點進行判定。本發(fā)明可以實時監(jiān)測電纜的運行狀況，PCI數(shù)據(jù)采集陣列的設(shè)計需要增加對更多電纜進行監(jiān)測時，直接擴展PCI數(shù)據(jù)采集卡即可達到目的，通過分析測得數(shù)據(jù)判定故障的發(fā)生地點。
【專利說明】一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)在近些年來已經(jīng)得到突飛猛進的發(fā)展，尤其是微信號的采集、運行可靠性等方面都得到很大程度的提高，在線監(jiān)測(狀態(tài)監(jiān)測)可對各電氣設(shè)備實現(xiàn)實時監(jiān)控，通過各電氣設(shè)備故障前各電氣量的測量分析實現(xiàn)設(shè)備選擇性的檢修，使社會經(jīng)濟損失降至最低，容性設(shè)備在線監(jiān)測作為在線監(jiān)測系統(tǒng)中的一部分，已越來越受到人們的關(guān)注，尤其是容性設(shè)備介質(zhì)損耗的在線測量。
[0003]目前電力電纜絕緣監(jiān)測方法主要有直流分量法、局部放電法、低頻疊加法和工頻法等，其中工頻法在這些方法中是一種相對實用的方法。以往在使用工頻法對容性設(shè)備進行測量時，都是通過對電壓、電流進行相位測量，這種方法的弊端是當電網(wǎng)中含有一定程度的諧波分量時其測量誤差會急劇增大，由于在測量容性設(shè)備過程中必須依賴于高精度微電流傳感器才能保證測試精度，這無疑給測量工作帶來不便，甚至完全失去應(yīng)有的價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用獨立測量單元集中管理方式實現(xiàn)對各監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理，泄漏電流、運行電流、絕緣電阻值、溫度、濕度等都屬于獨立的測量節(jié)點，每個節(jié)點具有自身的屬性，如地點信息、歷史數(shù)據(jù)、越限值等，通過CAN總線將監(jiān)測的數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器預(yù)警分析，實時監(jiān)測電纜的運行狀況。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列、監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器、微信號處理測量單元，所述微信號處理測量單元通過CAN總線方式連接PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列，所述PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列連接監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器，其控制方法包括:
[0007]a、采用工頻法微信號處理測量單元計算出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流、溫度等參數(shù)，將參數(shù)數(shù)據(jù)通過CAN總線傳送到監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器；
[0008]b、監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器分析數(shù)據(jù)，判斷電纜的絕緣性狀況，并對故障點進行判定。
[0009]所述監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器根據(jù)預(yù)定數(shù)值范圍對比接收的數(shù)據(jù)，超出該預(yù)定數(shù)值范圍即觸發(fā)報警系統(tǒng)。
[0010]所述監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器連接服務(wù)器終端及擴展。
[0011]所述電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流采用介質(zhì)損耗值tgS的方法測得。
[0012]步驟b中對故障點的判定方法滿足:
[0013]①i1=i2，電纜絕緣良好，其中ip I2分別為待測電纜首尾處的電流值；
[0014]②I1=I2 > i10或i2(l,說明電纜整體受潮或老化,其中i10、i20為i2的初始值;
[0015]③I1古i2，但兩者都增大，則說明電纜出現(xiàn)局部故障絕緣性不良，出現(xiàn)電樹枝、水樹枝、局部放電、電纜端頭絕緣不良或表面污垢，I1^ i2增大的幅值取決于故障點的距離，且存在關(guān)系=^i2=I1Zl2，其中Ip I2為待測電纜首尾處的距離；
[0016]④I1古i2，但兩者都減小，則說明電纜絕緣層對地絕緣不良，如出現(xiàn)多點接地狀況，且減小幅值也于故障距離有關(guān)，且也存在關(guān)系J1Zi2=I1Tl215
[0017]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為:本發(fā)明可以實時監(jiān)測電纜的運行狀況，且PCI數(shù)據(jù)采集陣列的設(shè)計需要增加對更多電纜進行監(jiān)測時，不需要再花大量的資金架設(shè)多余的預(yù)警服務(wù)器，直接擴展PCI數(shù)據(jù)采集卡即可達到目的，服務(wù)器軟件只需要擴充相應(yīng)電纜監(jiān)測項目即可快速投運，還可以通過分析測得數(shù)據(jù)判定故障的發(fā)生地點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明檢測框架示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]參照圖1，一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列1、監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器2、微信號處理測量單元4，所述微信號處理測量單元4通過CAN總線方式連接PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列1，所述PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列I連接監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器2，所述監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器2連接服務(wù)器終端及擴展4，其控制方法包括:
[0022]a、采用工頻法微信號處理測量單元計算出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流、溫度等參數(shù)，將參數(shù)數(shù)據(jù)通過CAN總線傳送到監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器；
[0023]b、監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器分析數(shù)據(jù)，判斷電纜的絕緣性狀況，并對故障點進行判定。
[0024]工頻法是通過測量系統(tǒng)電壓和泄漏電流的關(guān)系計算出電纜的介質(zhì)損耗值，然后計算出阻性分量、容性分量、諧波分量等參數(shù)，最終得到電纜的絕緣電阻值，該方法對礦用電纜的受潮程度尤為敏感，因此是各電纜測試方法中的首選，ZXJY絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的大部分測量方法也正是基于此方法而得到廣泛應(yīng)用。CAN總線應(yīng)該是目前為止傳輸距離遠、維護簡單、運行可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式，而且具有硬件糾錯能力，不需要軟件進行額外的糾錯處理，雖然在傳輸速度上比不過光纖，但對于在線監(jiān)測系統(tǒng)這種數(shù)據(jù)量不大的場合，無疑是最合適的方案，所以優(yōu)先選擇CAN總線傳輸數(shù)據(jù)。
[0025]本發(fā)明光纖和CAN總線方案幾乎沒有節(jié)點的限制，通過擴展PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列幾乎可以無限制增加不同監(jiān)測地點的數(shù)據(jù)。而且通過PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列與中央預(yù)警系統(tǒng)上位機系統(tǒng)的結(jié)合，監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器連接服務(wù)器終端及擴展，可以實現(xiàn)整個監(jiān)測系統(tǒng)的遠程訪問、遠程分析和遠程升級等功能，比如生產(chǎn)廠家可以在系統(tǒng)升級時，無需工作人員到現(xiàn)場操作，直接通過互聯(lián)網(wǎng)進行升級服務(wù)，具有速度快、實時性強的特點。系統(tǒng)遠程在線升級及互聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)測是指電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)在連接互聯(lián)網(wǎng)的前提下實現(xiàn)遠程查詢、監(jiān)測測量數(shù)據(jù)，整個監(jiān)測系統(tǒng)的升級無需生產(chǎn)廠家到現(xiàn)場操作，直接通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)升級。還可以通過GPRS服務(wù)器將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至工作人員手機終端，隨時隨地掌握電纜系統(tǒng)的運行狀況。
[0026]與其他測試原理相比，采用工頻法測量原理的電纜故障監(jiān)測系統(tǒng)最大的特點是:能靈敏反映電纜受潮情況，直流法、局放法等其他方法并不適合礦井這種環(huán)境惡劣的場合。實際上判斷電纜的絕緣程度并不能只靠某一種測試數(shù)據(jù)，而需要綜合各種數(shù)據(jù)對電纜絕緣進行判斷，因為導(dǎo)致電纜絕緣下降的因素有很多，如絕緣受潮、多點接地、溫度過高等，以下詳細闡述各種監(jiān)測項目對絕緣故障的判斷依據(jù)。
[0027]絕緣電阻(或絕緣受潮程度):絕緣電阻采用介質(zhì)損耗值tg δ的方法測量，同時可以測試出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流等。tgS值的大小直接反映電纜整套受潮程度，靈敏度高，對測量設(shè)備要求也很高。絕緣正常的電纜tgS是很小的，一般在
0.1%以下，當電纜tg δ值超過1.2%時表示絕緣下降嚴重，當降至2%時很有可能會出現(xiàn)電纜溫度聚升甚至導(dǎo)致電纜直接短路，此時需要停電檢修，可以通過調(diào)整tgS越限值來設(shè)置報警，該方法屬于定量判斷。
[0028]泄漏電流瞬時值:高速測量泄漏電流的瞬時值對電纜內(nèi)部放電的判斷十分有效，而且主要是在電纜接頭處采集，離接頭處越遠則受電容效應(yīng)影響越大，必要時還需要根據(jù)泄漏電流與運行電流的比值來綜合判斷電纜運行狀態(tài)，屬于定量判斷。
[0029]溫度監(jiān)測:電纜絕緣下降時必然會導(dǎo)致電纜溫度的升高，根據(jù)溫度的變化范圍和運行電流的數(shù)值即可判斷該電纜接頭的絕緣程度，數(shù)定性判斷。
[0030]故障點判斷原理:對6kV電纜而言其運行方式大多是單點接地，少數(shù)是多點接地，無論是單點接地還是多點接地都需要根據(jù)接地電流、泄漏電流來監(jiān)測每一段電纜的絕緣水平。
`[0031]對故障點的判定方法滿足:
[0032]①i1=i2，電纜絕緣良好，其中ip I2分別為待測電纜首尾處的電流值；
[0033]②I1=I2 > i10或i2(l,說明電纜整體受潮或老化,其中i10、i20為i2的初始值;
[0034]③I1古i2，但兩者都增大，則說明電纜出現(xiàn)局部故障絕緣性不良，出現(xiàn)電樹枝、水樹枝、局部放電、電纜端頭絕緣不良或表面污垢，I1^ i2增大的幅值取決于故障點的距離，且存在關(guān)系=^i2=I1Zl2，其中Ip I2為待測電纜首尾處的距離；
[0035]④I1古i2，但兩者都減小，則說明電纜絕緣層對地絕緣不良，如出現(xiàn)多點接地狀況，且減小幅值也于故障距離有關(guān)，且也存在關(guān)系J1Zi2=I1Tl215
[0036]次方法實現(xiàn)故障點判斷的精度理論上可以達到很高的精度，考慮到其他因素，基本上可以達到:電纜長度* (1%~10%)。
[0037]監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器是整套系統(tǒng)的核心部分，除了負責數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)發(fā)送、系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)等功能外，還負責顯示并處理測試結(jié)果，在關(guān)鍵時刻通過報警系統(tǒng)或GPRS系統(tǒng)向工作人員反饋現(xiàn)場狀況。
[0038]監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器顯示部分由大屏幕IXD工業(yè)液晶顯示屏及觸摸板技術(shù)將各電纜測試數(shù)據(jù)顯示出來，其中每個絕緣電阻值可以通過自動或人工的方式定義預(yù)警界限值，以適合各種場合下的整定值，當某條電纜出現(xiàn)絕緣下降但沒有超過界限值時發(fā)出相應(yīng)提示以引起工作人員的注意，當絕緣電阻值超過界限值時系統(tǒng)發(fā)出報警，通知工作人員做出相應(yīng)的處理。同時，系統(tǒng)提供便捷的數(shù)據(jù)庫管理功能，通過歷史數(shù)據(jù)的分析為各監(jiān)測電纜整定值提供強有力的依據(jù)。
[0039]與監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器密切相關(guān)的是PCI數(shù)據(jù)采集陣列，監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器連接服務(wù)器終端及擴展，服務(wù)器終端及擴展可以接顯示設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備、GPRS預(yù)警設(shè)備、在線升級程序等，這樣設(shè)計的好處是需要增加對更多電纜進行監(jiān)測時，不需要再花大量的資金架設(shè)多余的預(yù)警服務(wù)器，直接擴展PCI數(shù)據(jù)采集卡即可達到目的，服務(wù)器軟件只需要擴充相應(yīng)電纜監(jiān)測項目即可快速投運。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列、監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器、微信號處理測量單元，所述微信號處理測量單元通過CAN總線方式連接PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列，所述PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列連接監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器，其控制方法包括: a、采用工頻法微信號處理測量單元計算出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流、溫度等參數(shù)，將參數(shù)數(shù)據(jù)通過CAN總線傳送到監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器； b、監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器分析數(shù)據(jù)，判斷電纜的絕緣性狀況，并對故障點進行判定。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)值范圍對比接收的數(shù)據(jù)，超出該預(yù)設(shè)數(shù)值范圍即觸發(fā)報警系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流采用介質(zhì)損耗值tg δ的方法測得。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測預(yù)警服務(wù)器連接服務(wù)器終端及擴展。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，步驟b中對故障點的判定方法滿足: ①h=i2，說明電纜絕緣良好，其中h、i2分別為待測電纜首尾處的電流值； ②I1=I2> i10或i2(l，說明電纜整體受潮或老化，其中i10、I20為i” I2的初始值; ③I1古i2，但兩者都增大，則說明電纜出現(xiàn)局部故障絕緣性不良，出現(xiàn)電樹枝、水樹枝、局部放電、電纜端頭絕緣不良或表面污垢，i1、i2增大的幅值取決于故障點的距離，且存在關(guān)系J1A2=Il7I2,其中Ip I2為待測電纜首尾處的距離； ④I1古i2，但兩者都減小，則說明電纜絕緣層對地絕緣不良，如出現(xiàn)多點接地狀況，且減小幅值也于故障距尚有關(guān)，且也存在關(guān)系J1/i2=li/l2°
【文檔編號】G01R31/08GK103645420SQ201310661971
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】宋樹, 張輝, 左林, 盛鋼 申請人:武漢中旭科技有限公司