CN101692114A - 一种高压电缆接地系统断线监测报警系统 - Google Patents

一种高压电缆接地系统断线监测报警系统 Download PDF

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何光华
谢敏生
沈海平
吴寅雄
张志坚
邱巍
黄峥
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Abstract

本发明涉及一种高压电缆接地系统断线监测报警系统，其包括安装在电缆或母线上的悬浮取电装置，由所述悬浮取电装置供电的监测终端，随被监测的接地线缆敷设的信号线回路，以及监控中心的主机；所述信号线回路与监测终端连接，所述监测终端对高压电缆接地系统进行监测及报警；当监测终端监测到断线状况发生时，通过无线网络发送信息至监控中心主机；所述悬浮取电装置通过电磁感应方式从电缆或母线上获取电源。其优点是：监测终端通过随接地线缆敷设信号线监测接地线缆断线情况，在异常发生后通过短信方式向监控中心报警；解决了系统的现场供电、实时通信、断电保护等问题；报警信息发送方式灵活有效。

Description

一种高压电缆接地系统断线监测报警系统
技术领域
本发明涉及一种断线监测报警系统，尤其是一种高压电缆接地系统断线监测报警系统。
背景技术
高压电缆在城市输配电系统中应用越来越广泛。随之而来的是电力系统的高压电缆附件被盗的情况也越来越严重，其中电缆井、沟和户外终端的电缆接地系统直接接地线、回流线或交叉互连线等是被盗窃的主要对象。当直接接地线、回流线或交叉互连线等金属接地线被盗后，电缆屏蔽层连接线路被人为断开，由于目前没有实时屏蔽层断线监测装置，很难及时发现。这种情况下，这些问题得不到及时处理，当电缆发生短路等故障时，由于没有电缆回流线等就会引发电缆严重烧毁等重大电缆运行事故。
而目前国内外已有的电缆防盗报警系统主要是针对低压电力线路和通信电缆。检测方法包括：
1.电力线载波通讯法。该方法在被测电缆上加载检测载波信号，一旦电缆被盗剪，信号传输中断，报警器接收不到信号就会报警。
2.电容探测法。该法的原理是利用一对空置电缆，将终端短路，始端接于报警器的多谐振荡器上。当电缆正常时，振荡器不起振，没有信号输出。当电缆被盗剪时，空置电缆成为一个电容，且容量大小与被剪位置有关。因此被盗剪位置不同，振荡器输出的信号频率也不同，可准确测知被剪方位。
以上的这些检测方法和装置都是直接检测高压电缆本体是否断线，而还没有有效的针对高压电缆接地线断线的检测装置。
因此，研制实用的高压电缆接地系统断线实时检测方法，稳定可靠的断线检测报警装置，及时发现电缆运行事故隐患，以提高电缆安全运行水平，具有非常重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高压电缆接地系统断线监测报警系统，用于高压电缆接地系统中直接接地线、回流线、交叉互连线等断线的在线监测、报警。
按照本发明提供的技术方案，所述高压电缆接地系统断线监测报警系统包括安装在电缆或母线上的悬浮取电装置，由所述悬浮取电装置供电的监测终端，随被监测的接地线缆敷设的信号线回路，以及监控中心的主机；
所述信号线回路与监测终端连接，所述监测终端对高压电缆接地系统进行监测及报警；当监测终端监测到断线状况发生时，通过无线网络发送信息至监控中心主机；
所述悬浮取电装置通过电磁感应方式从电缆或母线上获取电源。
所述监测终端也对悬浮取电装置进行监测，所述监测终端具有可充电电池作为后备电源，当悬浮取电装置工作异常时，监测终端由电池供电，并立即向监控中心的主机报警。
所述信号线为在每相接地电缆上随线敷设一根信号线。
所述监测终端监测到断线状况发生时，通过无线网络发送信息至相关人员的手机。
所述监测终端通过无线网络发送信息的方式为发送GSM网络的短信息。
所述监测终端内部电路密封在防水外壳中，信号线、直流电源线、GSM天线通过防水接头进入所述监测终端。
所述监控中心的主机将报警信息通过无线网络发送至相关人员的手机。
本发明的优点是：悬浮取电装置通过电磁感应为在线监测终端提供电源，监测终端通过随接地线缆敷设信号线，监测接地线缆是否有断线发生，并能在异常发生后通过短信方式向监控中心报警，监控中心主站软件系统用直观的图形用户界面显示被监测线缆的实时状态；解决了系统的现场供电、实时通信、断电保护等问题；报警信息可以由监测终端直接发送给相关人员，或由监控中心以合适的方式通知相关人员，灵活有效。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是监控中心主机上的主界面图。
图3为监控中心主机“接地系统”实时监测界面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：本发明包括安装在电缆或母线上的悬浮取电装置，由所述悬浮取电装置供电的监测终端，随被监测的接地线缆敷设的信号线回路，以及监控中心的主机；所述信号线回路与监测终端连接，所述监测终端对高压电缆接地系统进行监测及报警；当监测终端监测到断线状况发生时，通过无线网络发送信息至监控中心主机。
悬浮取电装置通过电磁感应方式从电缆或母线上获取电源。高压一次回路的电流穿过闭合的导磁体，并用线圈在导磁体上缠绕获取交变的电源，然后通过处理电路将交变的电源转换为稳定的直流电，作为监测终端的工作电源。由于采用了电磁感应的方法，二次电源在电气上和高压一次回路完全隔离，当电源的后续负载必须接地时，电磁感应元件和高压一次导体间可以设计足够的绝缘层，运行安全有保证。
系统的核心监测终端实现对高压电缆接地系统的在线监测及报警。其中的关键点之一就是接地系统断线的检测。首先在每相接地电缆上随线敷设一根信号线，并将信号线接入现场的监测终端，这样做法既保证了全线路监测的要求又能够不破坏接地电缆的绝缘。此外，考虑极端条件下(两相接地电缆和信号线绝缘都破损的情况)，被检测的各根电缆之间可能存在电位差，故障条件下还可能有较大的电流穿越被监测的电缆系统，所以在设计检测方案时必须考虑隔离和安全保护问题。设计中为所有被监测的线缆设计单独隔离的直流电源，采用DC/DC模块隔离时隔离电压大于1000V。断线信号通过光耦实现电气隔离后传入处理器MCU系统。为了防止故障电流穿过和外部干扰，在监测终端的信号检测回路增加低通滤波和电流方向控制等保护功能。根据实际情况和需要，监测终端可能安装在变电站内、电缆井内或杆塔上。
当监测终端监测到断线状况发生时，将相关信息通过短信发送至监控中心主机。为提高整个系统工作的可靠性，监测终端同时对悬浮取电装置进行监测，所以在终端内部配置可充锂电池作为后备电源。当悬浮取电装置工作异常时，终端由后备电池供电，并立即向监控中心主机报警。
监测终端内部设计有完整的电源管理电路，当悬浮取电装置正常工作时，电源管理电路允许通过外部直流电源为后备电池充电，并具有防过充过热等保护功能。当悬浮取电装置工作异常时，电源管理电路实现实时切换，改由后备电池供电。
如图2所示，主机具有直观的图形用户界面，可以直接在一次接线图上显示断线故障发生位置。报警信息也可以由监测终端直接发送给相关人员，或由监控中心以合适的方式通知相关人员，可选的方式包括手机振铃和短消息报警。
本发明在具体实施时包括以下几个部分：
1)随接地线缆敷设信号线
将信号线回路与被监测的接地线缆进行捆绑、并联，然后将信号回路接入在线监测终端。当接地线缆被盗割或其它情况导致断开时，与之并联的信号线同时被切断，监测终端即可立即监测到断线信号。
2)现场安装悬浮取电装置
在高压输电线路现场没有适合监测终端的工作电源，所以采用悬浮取电装置通过电磁感应的方式从输电线路获取。在杆塔上附近有载流电缆，则可通过感应方式获取电源；在电缆井内也能通过悬浮电源的方式从有一定电流流过的电缆中获取需要的工作电源。
取电装置采用开口结构，便于安装和拆卸。工作原理和电流互感器类似，高压一次回路的电流穿过闭合的导磁体，并用线圈在导磁体上缠绕，得到交变的电源。然后经过整流、稳压环节，得到稳定的直流电源。
3)现场安装在线监测终端
在线监测终端内部电路密封在防水外壳之中，信号线、直流电源线、GSM天线通过防水接头进入监测终端。
监测终端内部电路结构如图1所示的“在线监测终端”部分。其中输入输出接口包括接线端子、过压保护、LC低通滤波、DC/DC转换等几部分电路。DC/DC转换为每条随线敷设的信号线提供隔离直流电源，要求隔离电压不低于1000V。
光耦电气隔离采用普通光电耦合器TLP521，其作用是将信号线上的直流电源信号经过电气隔离后转换为终端内部需要的电平信号。
处理器采用TI的TMS320F28015，软件程序中在ms级连续扫描IO端口以捕捉外部输入信号。扫描程序须有防抖动机制，以排除干扰造成的误报。扫描程序对外部断线信号确认后，立即通过GSM模块发送报警短信。
处理器通过UART接口与GSM模块连接，通过AT命令实现短信接收与发送。报警短信通过GSM模块发送到监控中心。
4)监控中心设立监控主机并安装主站软件
监控中心硬件设施至少包括一台监控主机和一台GSM无线Modem，监控主机安装上位机软件系统，其主界面如图2所示。在主界面中可以直观地看到所有被监测的线路。如图3所示为其中一条线路的接地系统图，实时显示接地系统状态。

Claims (7)

1.一种高压电缆接地系统断线监测报警系统，其特征是：包括安装在电缆或母线上的悬浮取电装置，由所述悬浮取电装置供电的监测终端，随被监测的接地线缆敷设的信号线回路，以及监控中心的主机；
所述信号线回路与监测终端连接，所述监测终端对高压电缆接地系统进行监测及报警；当监测终端监测到断线状况发生时，通过无线网络发送信息至监控中心主机；
所述悬浮取电装置通过电磁感应方式从电缆或母线上获取电源。
2.如权利要求1所述的一种高压电缆接地系统断线监测报警系统，其特征是所述监测终端也对悬浮取电装置进行监测，所述监测终端具有可充电电池作为后备电源，当悬浮取电装置工作异常时，监测终端由电池供电，并立即向监控中心的主机报警。
3.如权利要求1所述的一种高压电缆接地系统断线监测报警系统，其特征是所述信号线为在每相接地电缆上随线敷设一根信号线。
4.如权利要求1所述的一种高压电缆接地系统断线监测报警系统，其特征是所述监测终端监测到断线状况发生时，通过无线网络发送信息至相关人员的手机。
5.如权利要求1所述的一种高压电缆接地系统断线监测报警系统，其特征是所述监测终端通过无线网络发送信息的方式为发送GSM网络的短信息。
6.如权利要求1所述的一种高压电缆接地系统断线监测报警系统，其特征是所述监测终端内部电路密封在防水外壳中，信号线、直流电源线、GSM天线通过防水接头进入所述监测终端。
7.如权利要求1所述的一种高压电缆接地系统断线监测报警系统，其特征是所述监控中心的主机将报警信息通过无线网络发送至相关人员的手机。
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