電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：智能監(jiān)測(cè)終端、Zigbee無(wú)線通訊模塊以及用于預(yù)警分析的后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)，所述就地智能監(jiān)測(cè)終端通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊模塊與用于預(yù)警分析的后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)進(jìn)行通訊，所述就地智能監(jiān)測(cè)終端所匯總的數(shù)據(jù)傳輸給用于預(yù)警分析的后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)。所述監(jiān)測(cè)終端包括：傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊、取電模塊以及智能監(jiān)測(cè)主機(jī)。本發(fā)明監(jiān)測(cè)電纜溝井及其內(nèi)部電纜的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜溝的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)、潛在隱患和警情的及時(shí)告警。
【專利說(shuō)明】
電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警設(shè)備，具體地，涉及一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]電纜溝是變電站不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施，溝中電纜不僅涉及電力傳輸，還涉及繼電保護(hù)、自動(dòng)控制、通信、測(cè)量和計(jì)量等設(shè)備，是變電站的神經(jīng)中樞，一旦電纜發(fā)生故障，不僅檢查處理工作難度大、時(shí)間長(zhǎng)，還可能使繼電保護(hù)或控制回路失效，造成事故擴(kuò)大甚至損壞主設(shè)備，長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)生產(chǎn)。
[0003]電纜溝在使用過(guò)程中存在著許多問(wèn)題，主要如下:一是缺乏對(duì)電纜運(yùn)行的在線監(jiān)測(cè)，電纜的中間頭、壓接頭等位置因?yàn)檫\(yùn)行環(huán)境以及制作、安裝等方面的原因，在高電壓、大電流工況下容易引起溫度升高，絕緣層損壞，最終導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。二是電纜溝中的各種垃圾通過(guò)微生物的分解代謝，容易形成甲烷等可燃?xì)怏w，甲烷的著火點(diǎn)很低，由于電纜溝道的密封性，它的積聚給高壓電纜的運(yùn)行帶來(lái)相當(dāng)大的隱患。三是對(duì)電纜溝積水缺乏監(jiān)視，暴雨季節(jié)，許多電纜在水浸狀態(tài)下運(yùn)行，嚴(yán)重影響電纜絕緣和使用壽命。
[0004]電纜溝井的建設(shè)目的是為了地下電纜的鋪設(shè)和電纜接頭轉(zhuǎn)接等重要位置的運(yùn)行檢修和供電安全傳輸。與普通的架空電纜傳輸系統(tǒng)不同的是，電纜溝井或隧道是修建在地底下的。因此，電纜的運(yùn)行狀況由電纜本身的特點(diǎn)和地底環(huán)境的各個(gè)因素兩方面所決定。溝井或隧道中的監(jiān)測(cè)因素有:溫度，濕度，裂隙瓦斯(一氧化碳，硫化氫)濃度，氧氣濃度，水位，煙霧。
[0005]電纜溝井、隧道的應(yīng)用，滿足了城區(qū)高負(fù)荷密度及其電纜化的供電要求，能有效保障電力通道的輸送量，同時(shí)也提高通道資源的利用率。電纜溝井一般主要是由襯砌，洞身， 洞門(mén)，電纜槽及電纜以及其他附屬建筑組成。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)電纜溝的運(yùn)維檢修逐漸重視，基于傳感器技術(shù)以及國(guó)內(nèi)外電纜運(yùn)行全程監(jiān)控領(lǐng)域的最新進(jìn)展。
[0006]測(cè)量電纜及電纜溝井狀態(tài)，一方面會(huì)幫助我們提前發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)行中潛在的故障隱患，及時(shí)排除隱患，避免釀成大禍，另一方面可以使專責(zé)人員的維護(hù)工作更加方便快捷。
[0007]經(jīng)檢索，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410532748的中國(guó)發(fā)明專利，該專利公開(kāi)一種基于物聯(lián)網(wǎng)與GIS的電纜井狀態(tài)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括安裝于電纜井內(nèi)的信息監(jiān)控采集終端以及與其通過(guò)通訊模塊連接的上位管控機(jī)，所述信息監(jiān)控采集終端包括智能主機(jī)與采集單元，所述上位管理器包括服務(wù)器以及與之連接的數(shù)據(jù)處理器、存儲(chǔ)器，所述通訊模塊包括嵌入式 Zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)。但是該專利沒(méi)有電池管理系統(tǒng)，電纜出線接地和短路故障時(shí)，很難確定故障點(diǎn)區(qū)段，且無(wú)法為工作人員提供多端遠(yuǎn)程互動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)追蹤。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)電纜溝井及其內(nèi)部電纜的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜溝的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)、潛在隱患和警情的及時(shí)告警。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:[〇〇1〇] 一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，包括:就地智能監(jiān)測(cè)終端、Zigbee無(wú)線通訊模塊、后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)以及移動(dòng)工作終端，所述就地智能監(jiān)測(cè)終端通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊模塊與后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)進(jìn)行通訊，所述移動(dòng)工作終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)通訊，其中:
[0011]所述就地智能監(jiān)測(cè)終端，包括:傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊、取電模塊以及智能監(jiān)測(cè)主機(jī);傳感器采集模塊，用于采集電纜井的溫度和濕度、有害氣體、可燃?xì)怏w、水位的監(jiān)測(cè)參數(shù)，周期性采集電纜井的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)同一電纜的分段電流監(jiān)測(cè)，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能監(jiān)測(cè)主機(jī);電纜電流采樣模塊，用于測(cè)量電纜井內(nèi)電纜交流電流，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能監(jiān)測(cè)主機(jī);取電模塊，用于為智能監(jiān)測(cè)主機(jī)、傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊提供不間斷的電源；智能監(jiān)測(cè)主機(jī)，與傳感器采集模塊有線連接并進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，智能監(jiān)測(cè)主機(jī)接收傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊上傳的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行匯總，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和區(qū)段現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間數(shù)據(jù)共享；
[0012]所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)，安裝于變電站集控中心，實(shí)時(shí)接收智能監(jiān)測(cè)主機(jī)的數(shù)據(jù)，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理分析，具有趨勢(shì)分析與預(yù)警、報(bào)警記錄分析、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)報(bào)表生成功能，還能為運(yùn)行、管理提供直觀、簡(jiǎn)潔的數(shù)據(jù)顯示和系統(tǒng)控制界面；
[0013]所述移動(dòng)工作終端，能夠接收所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)的各種信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度運(yùn)行管理和智能運(yùn)行巡檢功能，方便多端遠(yuǎn)程互動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)追蹤。
[0014]優(yōu)選地，所述就地智能監(jiān)測(cè)終端為多個(gè)，在電纜井內(nèi)按區(qū)段布置，其中智能監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與所屬區(qū)段各類傳感器連接，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)釆集、在線實(shí)時(shí)監(jiān)控、脫線程序控制、遠(yuǎn)程維護(hù)。
[0015]優(yōu)選地，所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)Zigbee無(wú)線組網(wǎng)通信獲取就地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)多參數(shù)預(yù)警評(píng)估及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)處理，對(duì)電纜溝井運(yùn)行及故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，同時(shí)，還可通過(guò)移動(dòng)4G實(shí)現(xiàn)電纜溝井運(yùn)行及故障的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)訪問(wèn)，完成對(duì)眾多信息的綜合處理和系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制。
[0016]優(yōu)選地，所述傳感器采集模塊包括:有害氣體和可燃?xì)怏w傳感器、火災(zāi)煙感傳感器、溫濕度變送器、水位變送器，這些傳感器均設(shè)置在電纜井內(nèi)，并與最近的智能監(jiān)測(cè)主機(jī)連接。
[0017]優(yōu)選地，所述電纜電流采樣模塊包括感應(yīng)式電流互感器和TVS(瞬態(tài)電壓抑制器) 保護(hù)回路，感應(yīng)式電流互感器用于電纜井內(nèi)電纜交流電流的測(cè)量、保護(hù)和取能，TVS保護(hù)回路用于保護(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過(guò)電壓。
[0018]優(yōu)選地，所述取電模塊由CT取能部件及鋰電池儲(chǔ)能部件構(gòu)成，所述鋰電池儲(chǔ)能部件為磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，CT取能部件為雙線圈設(shè)計(jì)，所述取電模塊設(shè)有BMS系統(tǒng)。
[0019]優(yōu)選地，所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)設(shè)有存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)各種監(jiān)測(cè)和預(yù)警數(shù)據(jù)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0021](1)本發(fā)明采用多種采集傳感器、電纜電流采樣模塊，通過(guò)對(duì)電纜運(yùn)行環(huán)境的監(jiān)測(cè)，包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、安防、水位監(jiān)測(cè)、煙霧、有毒氣體以及電纜電流測(cè)量能夠了解電力電纜和隧道運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。
[0022](2)進(jìn)一步的，本發(fā)明采用電纜井實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控、電纜電流監(jiān)測(cè)、移動(dòng)工作終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜及溝井，能夠掌控電力電纜運(yùn)維狀況，構(gòu)成統(tǒng)一的電纜網(wǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)盒預(yù)警平臺(tái)，進(jìn)一步提高了電纜溝井的在線監(jiān)測(cè)水平。
[0023](3)進(jìn)一步的，本發(fā)明后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)存儲(chǔ)電纜網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合電纜狀態(tài)診斷判據(jù)，為下一步開(kāi)展電纜網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估、檢修提供數(shù)據(jù)支撐。
[0024]綜上，本發(fā)明采用多種傳感器對(duì)多種數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、智能監(jiān)測(cè)主機(jī)就近匯總，進(jìn)一步采用后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)以及移動(dòng)工作終端，避免了現(xiàn)有系統(tǒng)的缺乏實(shí)時(shí)性、不能全程全長(zhǎng)監(jiān)控以及存在盲區(qū)等不足，保證了電纜的安全可靠運(yùn)行，為電纜調(diào)度部門(mén)在用電高峰期間進(jìn)行電力資源調(diào)度提供了可靠的科學(xué)依據(jù)，在更大程度上安全利用了現(xiàn)有電纜資源，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的科學(xué)提升?！靖綀D說(shuō)明】[〇〇25]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0026]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的智能監(jiān)測(cè)終端結(jié)構(gòu)框圖；[0〇28]圖3為本發(fā)明一應(yīng)用實(shí)施例的不意圖；[〇〇29] 圖中:就地智能監(jiān)測(cè)終端100、Zigbee無(wú)線通訊模塊200、后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300、移動(dòng)工作終端400;
[0030]傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2、取電模塊3、智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4、CT取能部件 5、鋰電池儲(chǔ)能部件6、有害氣體傳感器7、可燃?xì)怏w傳感器8、火災(zāi)煙感傳感器9、溫濕度變送器10、水位變送器11?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032]如圖1-3所示，一種電纜井狀態(tài)綜合預(yù)警系統(tǒng)，包括:就地智能監(jiān)測(cè)終端100、 Zigbee無(wú)線通訊模塊200、后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300以及移動(dòng)工作終端400,所述就地智能監(jiān)測(cè)終端 100通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊模塊200與后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300進(jìn)行通訊，所述移動(dòng)工作終端400通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300通訊。
[0033]如圖2所示，所述就地智能監(jiān)測(cè)終端100包括:傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2、取電模塊3以及智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4;所述傳感器采集模塊1設(shè)置在電纜井內(nèi)，電纜電流采樣模塊2安裝于電纜井內(nèi)電纜上，傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2的輸入端均連接到智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4,取電模塊3與智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4電氣連接，其中:
[0034]傳感器采集模塊1，用于采集電纜井的溫度和濕度、有害氣體、可燃?xì)怏w、水位的監(jiān)測(cè)參數(shù)，周期性采集電纜井的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4;[〇〇35]電纜電流采樣模塊2,用于測(cè)量電纜井內(nèi)電纜交流電流，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4;
[0036]取電模塊3,用于為智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4、傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2提供不間斷的電源；[〇〇37]智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4,與傳感器采集模塊1采用RS485有線連接并進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4接收傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2上傳的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行匯總，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和區(qū)段現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間數(shù)據(jù)共享。[〇〇38]所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300,安裝于變電站集控中心，實(shí)時(shí)接收智能監(jiān)測(cè)主機(jī)的數(shù)據(jù)， 對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理分析，具有趨勢(shì)分析與預(yù)警、報(bào)警記錄分析、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、 數(shù)據(jù)報(bào)表生成功能，還能為運(yùn)行、管理提供直觀、簡(jiǎn)潔的數(shù)據(jù)顯示和系統(tǒng)控制界面；[〇〇39]所述移動(dòng)工作終端400,能夠接收所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)的各種信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度運(yùn)行管理和智能運(yùn)行巡檢功能，方便多端遠(yuǎn)程互動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)追蹤。
[0040]上述傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2可以采集電纜井中的運(yùn)行狀態(tài)信息， 具體方法是利用安裝于電纜上的電纜電流采樣模塊2、安裝在電纜井中的傳感器采集模塊1 采集信息，上述傳感器分別與智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4有線連接，智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4接受上述采集數(shù)據(jù)后進(jìn)行匯總。[0041 ]如圖3所示，為本發(fā)明一應(yīng)用實(shí)施例的示意圖，其中:
[0042]所述就地智能監(jiān)測(cè)終端100可以有多個(gè)，相應(yīng)的，智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4也具有多個(gè)，所述智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4在電纜井內(nèi)按區(qū)段布置，每個(gè)就地智能監(jiān)測(cè)終端100的結(jié)構(gòu)組成與圖2所示相同。[0〇43]所述傳感器米集模塊1包括:有害氣體傳感器7、可燃?xì)怏w傳感器8、火災(zāi)煙感傳感器9、溫濕度變送器10、水位變送器11，這些傳感器均設(shè)置在電纜井內(nèi)，并與最近的智能監(jiān)測(cè)主機(jī)連接。通過(guò)采集多種信息，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜井及其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。電纜井溫濕度、水位、 煙霧、有毒氣體，電纜溫度及負(fù)荷載流量等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均屬于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層的范圍，通過(guò)智能監(jiān)測(cè)主機(jī)在隧道內(nèi)按區(qū)段布置，以現(xiàn)場(chǎng)總線方式實(shí)現(xiàn)與所屬區(qū)段各類監(jiān)測(cè)設(shè)備傳感器的通信，完成對(duì)有關(guān)主要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)釆集、在線實(shí)時(shí)監(jiān)控、脫線程序控制、遠(yuǎn)程維護(hù)等;在就地智能監(jiān)測(cè)終端中，各類傳感器將其采集的信息上傳至對(duì)應(yīng)的就地智能監(jiān)測(cè)主機(jī)以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的實(shí)時(shí)處理和區(qū)段現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間信息共享，經(jīng)初步處理的信息將進(jìn)一步由就地智能監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)Zigbee無(wú)線組網(wǎng)通信方式上傳至后臺(tái)監(jiān)控主機(jī);后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)在綜合處理各類信息的基礎(chǔ)上，通過(guò)Zigbee無(wú)線組網(wǎng)通信及現(xiàn)場(chǎng)總線向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)布各類信號(hào)。
[0044]在部分實(shí)施例中，所述電纜電流采樣模塊1包括感應(yīng)式電流互感器和TVS(瞬態(tài)電壓抑制器)保護(hù)回路，感應(yīng)式電流互感器用于電纜井內(nèi)電纜交流電流的測(cè)量、保護(hù)和取能， TVS保護(hù)回路用于保護(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過(guò)電壓。
[0045]在部分實(shí)施例中，所述取電模塊3由CT取能部件5及鋰電池儲(chǔ)能部件6構(gòu)成，所述取電模塊3設(shè)有BMS系統(tǒng)(電池管理系統(tǒng))。當(dāng)CT取能部件5正常工作時(shí)，BMS系統(tǒng)提供穩(wěn)定供電， 滿足智能主機(jī)及采集單元應(yīng)用。同時(shí)，監(jiān)測(cè)鋰電池儲(chǔ)能部件6狀態(tài)，當(dāng)鋰電池儲(chǔ)能部件6處于需要充電的狀態(tài)時(shí)，BMS系統(tǒng)同步進(jìn)行鋰電池儲(chǔ)能部件6充電。鋰電池儲(chǔ)能部件6充滿后，BMS 系統(tǒng)切斷其充電電路。
[0046]更好的，所述鋰電池儲(chǔ)能部件6為磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。智能監(jiān)測(cè)終端采用高性能磷酸鐵鋰電池(單一電源供電周期不低于一個(gè)月)，同時(shí)配套CT取能部件5,為適應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境(負(fù)荷電流)，CT取能部件5采用雙線圈設(shè)計(jì)。
[0047]在部分實(shí)施例中，取電模塊的電源采用12V電壓規(guī)格輸出，含12V鋰電池充放電管理功能。其負(fù)載輸出電壓規(guī)格為12V，額定輸出功率為30W，充電電壓最大為14.6V，充電限流值為0.8A，充電最大功率為30W，支持取電的最大導(dǎo)線外徑為120mm。電流感應(yīng)電源采用電勢(shì)湖技術(shù)和高頻隔離DC/DC變換技術(shù)，輔以電源狀態(tài)監(jiān)視以及蓄電池充放電管理，配套專用取能互感器，滿足了電網(wǎng)大電流沖擊和負(fù)載跳變等多種惡劣情況下的安全供電要求。
[0048]在部分實(shí)施例中，磷酸鐵鋰電池設(shè)有鋰電池保護(hù)控制板，該保護(hù)控制板適合3.2v 磷酸鐵鋰電池的過(guò)充過(guò)壓保護(hù)。每塊保護(hù)控制板可以連接3-7塊電池，最多可以16塊板相互連接，也就是可以連接16*7 = 112塊電池，保護(hù)板可以設(shè)置均衡起點(diǎn)，做到智能均衡，均衡電流60mA-l.2A(4.2V下)，保護(hù)控制板無(wú)論單塊運(yùn)行還是多塊連接，均衡都是互相一致，確保每塊電池電壓一致性。均衡電流及起始電壓可以設(shè)置。
[0049]上述電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)就地智能監(jiān)測(cè)終端是分體式微型設(shè)計(jì)，由智能監(jiān)測(cè)主機(jī)一體化供電，周期性采集狀態(tài)正常數(shù)據(jù)，連續(xù)性采集狀態(tài)異常數(shù)據(jù)，因此，智能監(jiān)測(cè)主機(jī)自身的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足低功耗的要求。與此同時(shí)，電池的設(shè)計(jì)也應(yīng)能連續(xù)工作。通過(guò)設(shè)置電池管理系統(tǒng)(BMS)，優(yōu)化充電、用電效率，提高電池利用率，防止電池出現(xiàn)過(guò)度充電和過(guò)度放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)，對(duì)電纜井狀態(tài)監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不可或缺。
[0050]所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行分析，如發(fā)現(xiàn)異常情況，立即發(fā)出預(yù)警信息。進(jìn)一步的，在具體應(yīng)用時(shí)，可以采用各種數(shù)據(jù)處理和分析方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，得到相應(yīng)的要監(jiān)控的信息，并根據(jù)信息的具體情況，給出預(yù)警。從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警目的。此處，各種數(shù)據(jù)處理和分析方法可以采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0051]所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300設(shè)有存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)各種監(jiān)測(cè)和預(yù)警數(shù)據(jù)。[〇〇52] 所述后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)300,其中采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，可通過(guò)移動(dòng)終端(手機(jī)或pad等)對(duì)后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程同步實(shí)時(shí)訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度運(yùn)行管理和智能運(yùn)行巡檢等功能，方便運(yùn)行人員多端遠(yuǎn)程互動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)追蹤。[〇〇53] 所述就地智能監(jiān)測(cè)終端100通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊模塊200與后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300進(jìn)行通訊，其中就地智能監(jiān)測(cè)終端100是指距離各種傳感器最近的一個(gè)就地智能監(jiān)測(cè)終端100， 即經(jīng)最近的智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4向后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300上傳數(shù)據(jù)，若最近的智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4通訊異常，則搜索通訊范圍內(nèi)(比如可視距離2000米)的其它就地智能監(jiān)測(cè)終端100(智能監(jiān)測(cè)主機(jī) 4)，通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊模塊200建立新的傳輸路徑，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。電纜出線接地和短路故障時(shí)，很難確定故障點(diǎn)區(qū)段，一般是通過(guò)停電狀態(tài)下，通過(guò)電纜局放測(cè)試儀檢測(cè)電纜故障點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)對(duì)同一電纜的分段電流監(jiān)測(cè)，通過(guò)區(qū)段差動(dòng)保護(hù)方式實(shí)現(xiàn)區(qū)段區(qū)內(nèi)區(qū)外故障定位，為電纜故障的范圍縮小和快速查找提供了技術(shù)可能和實(shí)踐基礎(chǔ)。電纜線路區(qū)段差動(dòng)保護(hù)方式是通過(guò)比較流入、流出電纜的電流。每一個(gè)終端均相對(duì)于線路對(duì)端測(cè)量三相電流的幅值及相角，并在就地進(jìn)行分相電流比較方式，對(duì)電纜故障提供選相及故障區(qū)段定位信息。電纜線路區(qū)段差動(dòng)保護(hù)方式需要一個(gè)可靠的通信鏈路，以允許在電纜多端互感器采樣就地終端之間交換信息。實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信短間隔測(cè)量傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)鐘同步。本發(fā)明通過(guò)GPS 數(shù)據(jù)加載時(shí)標(biāo)方式及Zigbee和4G無(wú)線通訊方式，將不同區(qū)段數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳對(duì)比，以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)比較故障定位。[0〇54] 所述Zigbee無(wú)線通訊模塊200,可以采用通訊主控控制板卡，該控制卡可以是嵌入式，也可以是其他的產(chǎn)品。Zigbee無(wú)線通訊模塊200屬于物聯(lián)網(wǎng)通信，具備自組網(wǎng)功能。 [〇〇55]本發(fā)明中，由后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的處理分析和存儲(chǔ)，更有利于就地智能監(jiān)測(cè)終端100的工作，同時(shí)，也有利于提高效率。
[0056]在具體應(yīng)用時(shí)，智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4接收到傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行匯總后傳給后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300,后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)300實(shí)時(shí)進(jìn)行電纜井運(yùn)行設(shè)備的工作狀態(tài)分析，如發(fā)現(xiàn)異常，立即發(fā)出預(yù)警信息，各移動(dòng)工作終端400均可以收到該預(yù)警信息， 從而做出及時(shí)處理。[〇〇57]考慮到在產(chǎn)品試點(diǎn)或推廣前期時(shí)，電纜井監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)(即就地智能監(jiān)測(cè)終端100)與后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)可能存在距離過(guò)遠(yuǎn)的情況，智能監(jiān)測(cè)主機(jī)主控板兼容APN(基于GPRS的VPN)通訊模式，設(shè)定為主節(jié)點(diǎn)的就地智能監(jiān)測(cè)終端100,可以通過(guò)3G/4G等GPRS通道將區(qū)域性數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)。進(jìn)一步的，智能監(jiān)測(cè)主機(jī)4設(shè)有同步8路16bitAD采集板卡，每路最高采樣可達(dá)200KSPS，既可以采集電壓信號(hào)，也可以采集電流信號(hào)，采樣精度高，工作性能穩(wěn)定。高速卡用于采集電流互感器CT數(shù)據(jù)。低速卡用于采集有毒氣體、易燃?xì)怏w、煙感、溫濕度、水位、移位等數(shù)字量和模擬量。[〇〇58]在部分實(shí)施例中，所述后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)300中，還設(shè)有實(shí)時(shí)工況信息查詢、統(tǒng)計(jì)查詢模塊和巡檢管理模塊，統(tǒng)計(jì)查詢模塊提供各種變量的歷史信息，包括:環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、 環(huán)境水位、有毒氣體、電纜電流、電纜溫度、不平衡度、歷史事項(xiàng)；工況信息查詢提供各種變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。巡檢管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜溝井的定期、定時(shí)、巡檢路徑規(guī)劃及巡檢方式和巡檢內(nèi)容的規(guī)劃和記錄;為運(yùn)行人員智能巡檢提供輔助，可依據(jù)運(yùn)行規(guī)程或定義，通過(guò)巡檢配置功能，對(duì)巡檢周期及時(shí)段進(jìn)行配置，同時(shí)在巡檢過(guò)程中，可通過(guò)移動(dòng)工作終端完成巡檢路徑規(guī)劃和巡檢結(jié)果記錄。后期也可對(duì)整個(gè)巡檢記錄進(jìn)行查詢。
[0059]綜上，本發(fā)明的預(yù)警系統(tǒng)，將分體式傳感技術(shù)、可持續(xù)供電技術(shù)、通訊技術(shù)、移動(dòng)作業(yè)技術(shù)等引入到電纜井內(nèi)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)電纜溝井及其內(nèi)部電纜的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜溝的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)潛在隱患和警情的及時(shí)告警，還可通過(guò)電纜載流量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析，預(yù)測(cè)與判斷異常點(diǎn)，不但能對(duì)電纜運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行管理， 還能對(duì)以后電纜運(yùn)行情況做出預(yù)測(cè)與判斷，使得隱患和警情消失于萌芽狀態(tài)，從而挽回不必要的經(jīng)濟(jì)損失。此外，該系統(tǒng)還可方便專責(zé)人員的檢修、維護(hù)工作，并為電力調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)。
[0060]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括:就地智能監(jiān)測(cè)終端、 Zigbee無(wú)線通訊模塊、后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)以及移動(dòng)工作終端，所述就地智能監(jiān)測(cè)終端通過(guò) Zigbee無(wú)線通訊模塊與后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)進(jìn)行通訊，所述移動(dòng)工作終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)監(jiān)測(cè)主 機(jī)通訊，其中:所述就地智能監(jiān)測(cè)終端，包括:傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊、取電模塊以及智 能監(jiān)測(cè)主機(jī);傳感器采集模塊，用于采集電纜井的溫度和濕度、有害氣體、可燃?xì)怏w、水位的 監(jiān)測(cè)參數(shù)，周期性采集電纜井的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)同一電纜的分段電流監(jiān)測(cè)，并將采集的數(shù)據(jù)傳 給智能監(jiān)測(cè)主機(jī);電纜電流采樣模塊，用于測(cè)量電纜井內(nèi)電纜交流電流，并將采集的數(shù)據(jù)傳 給智能監(jiān)測(cè)主機(jī);取電模塊，用于為智能監(jiān)測(cè)主機(jī)、傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊提 供不間斷的電源;智能監(jiān)測(cè)主機(jī)，與傳感器采集模塊有線連接并進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，智能監(jiān) 測(cè)主機(jī)接收傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊上傳的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行匯總，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí) 時(shí)處理和區(qū)段現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間數(shù)據(jù)共享；所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)，安裝于變電站集控中心，實(shí)時(shí)接收智能監(jiān)測(cè)主機(jī)的數(shù)據(jù)，對(duì)接收到 的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理分析，具有趨勢(shì)分析與預(yù)警、報(bào)警記錄分析、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)報(bào)表 生成功能，還能為運(yùn)行、管理提供直觀、簡(jiǎn)潔的數(shù)據(jù)顯示和系統(tǒng)控制界面；所述移動(dòng)工作終端，能夠接收所述后臺(tái)監(jiān)測(cè)主機(jī)的各種信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度運(yùn)行管理 和智能運(yùn)行巡檢功能，方便多端遠(yuǎn)程互動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)追蹤。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述就地智能 監(jiān)測(cè)終端為多個(gè)，在電纜井內(nèi)按區(qū)段布置，其中智能監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與所屬區(qū)段各 類傳感器連接，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)釆集、在線實(shí)時(shí)監(jiān)控、脫線程序控制、遠(yuǎn)程維護(hù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述后臺(tái)監(jiān)測(cè) 主機(jī)通過(guò)Zigbee無(wú)線組網(wǎng)通信獲取就地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)多參數(shù)預(yù)警評(píng)估及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)處理， 對(duì)電纜溝井運(yùn)行及故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，同時(shí)，還可通過(guò)移動(dòng)4G實(shí)現(xiàn)電纜溝井運(yùn)行及故障 的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)訪問(wèn)，完成對(duì)眾多信息的綜合處理和系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器采 集模塊包括:有害氣體和可燃?xì)怏w傳感器、火災(zāi)煙感傳感器、溫濕度變送器、水位變送器，這 些傳感器均設(shè)置在電纜井內(nèi)，并與最近的智能監(jiān)測(cè)主機(jī)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述電纜電流 采樣模塊包括感應(yīng)式電流互感器和TVS保護(hù)回路，感應(yīng)式電流互感器用于電纜井內(nèi)電纜交 流電流的測(cè)量、保護(hù)和取能，TVS保護(hù)回路用于保護(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換 時(shí)產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過(guò)電壓。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述取電模塊 由CT取能部件及鋰電池儲(chǔ)能部件構(gòu)成，所述鋰電池儲(chǔ)能部件為磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，CT 取能部件為雙線圈設(shè)計(jì)，所述取電模塊設(shè)有BMS系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述后臺(tái)監(jiān)測(cè) 主機(jī)設(shè)有存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)各種監(jiān)測(cè)和預(yù)警數(shù)據(jù)。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述 后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)中還設(shè)有實(shí)時(shí)工況信息查詢、統(tǒng)計(jì)查詢模塊和巡檢管理模塊，統(tǒng)計(jì)查詢模塊 提供各種變量的歷史信息，包括:環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境水位、有毒氣體、電纜電流、電纜溫度、不平衡度、歷史事項(xiàng)；工況信息查詢提供各種變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);巡檢管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì) 電纜溝井的定期、定時(shí)、巡檢路徑規(guī)劃及巡檢方式和巡檢內(nèi)容的規(guī)劃和記錄，為運(yùn)行人員智 能巡檢提供輔助，依據(jù)運(yùn)行規(guī)程或定義，通過(guò)巡檢配置功能對(duì)巡檢周期及時(shí)段進(jìn)行配置，同 時(shí)在巡檢過(guò)程中，通過(guò)移動(dòng)工作終端完成巡檢路徑規(guī)劃和巡檢結(jié)果記錄，后期也可對(duì)整個(gè) 巡檢記錄進(jìn)行查詢。9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述 就地智能監(jiān)測(cè)終端為多個(gè)，在電纜井內(nèi)按區(qū)段布置，所述后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)通過(guò)對(duì)同一電纜的 分段電流監(jiān)測(cè)，通過(guò)區(qū)段差動(dòng)保護(hù)方式實(shí)現(xiàn)區(qū)段區(qū)內(nèi)區(qū)外故障定位，為電纜故障的范圍縮 小和快速查找提供了技術(shù)可能和實(shí)踐基礎(chǔ)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述后臺(tái)監(jiān) 控主機(jī)，其中通過(guò)區(qū)段差動(dòng)保護(hù)方式實(shí)現(xiàn)區(qū)段區(qū)內(nèi)區(qū)外故障定位，是指:通過(guò)比較電纜線路 區(qū)段流入、流出電纜的電流，每一個(gè)終端均相對(duì)于線路對(duì)端測(cè)量三相電流的幅值及相角，并 在就地進(jìn)行分相電流比較方式，對(duì)電纜故障提供選相及故障區(qū)段定位信息;通過(guò)GPS數(shù)據(jù)加 載時(shí)標(biāo)方式及Zigbee和4G無(wú)線通訊方式，將不同區(qū)段數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳對(duì)比，以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)比較 故障定位。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK106017560SQ201610423164
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】賈雅君, 康志瑞, 袁寶, 常琳, 劉天翼, 敘肅, 楊占東
【申請(qǐng)人】上海君世電氣科技有限公司, 內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司包頭供電局