CN102590670B - 高压电缆智能接地箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压电缆智能接地箱，包括内设有高压电缆接地组件的接地箱体和设于所述接地箱体内部的数据采集装置，该数据采集装置包括数据采集模块、与数据采集模块的信号输入端连接的传感器组、与上位机数据管理服务器通讯的通讯模块和为数据采集模块、传感器组、通讯模块供电的电源模块，所述通讯模块的信号输入端与所述数据采集模块的信号输出端连接，所述通讯模块的信号输出端与所述数据采集模块的信号输入端连接。所述通讯模块与上位机数据管理服务器之间通过无线GPRS通讯、无线3G通讯、RS485通讯或者光纤通讯的方式进行通讯。本发明不仅具有传统接地箱的功能，还可实现高压电缆线路在线监测数据采集的目的。

Description

高压电缆智能接地箱

技术领域

本发明涉及一种电缆接地箱，特别是涉及一种高压电缆智能接地箱。

背景技术

高压电缆系统由电缆本体、附件及接地三大要素构成。通常短线路单芯高压电缆的金属护层采用一端直接接地和另一端经间隙或保护电阻接地的连接方式；长线路单芯高压电缆金属护层则采用三相分段交叉互联、两端直接接地的连接方式。其运行可靠性与产品设计、工厂制造、工程设计、敷设施工、运行维护五个阶段的质量水平有关。

目前，有关高压电缆状态在线监测的研究对象都集中在电缆本体、附件的主绝缘及电缆接地防护系统上，国内外一些厂商也研发生产了一些针对性的设备，简述如下：

(1)检测高压电缆的温度，通过测温光纤或集中式测温组件，测量高压电缆表面或金属护套内的温度；

(2)检测局部放电量，由于现场干扰大，与工厂内出厂试验的局部放电(简称：局放)测量相比，高压电缆在线测量局部放电更加困难，采用不同的方法，通过使用更高的测量频率，避开干扰，同时形成测量的局部敏感性是实现局部放电在线测量的一个思路，但是对测量点附近的局部放电响应灵敏，对远离测量点的局部放电响应不够灵敏，因此，在线局部放电测量主要针对容易产生缺陷的中间接头；

(3)检测金属护层接地环流；

(4)检测其它环境状态，如接头井的水位，高压电缆接地箱门禁等。

由于上述的几种监测手段没有统一的标准，所以目前不同厂商生产的高压电缆在线监测设备种类较多，缺乏统一的监测取样手段，而且每种监测手段安装各自的测量传感器，采用各自通讯方式及通讯协议，统一起来较为杂乱，不易建成统一的综合监测系统平台。另外，在已经敷设好的高压电缆线路上安装测量传感器较为困难，这些都阻碍了高压电缆在线监测技术的发展及应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高压电缆智能接地箱，不仅具有传统接地箱的功能，还可在线采集高压电缆的各种参数，从而实现高压电缆线路在线监测的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压电缆智能接地箱，包括内设有高压电缆接地组件的接地箱体和设于所述接地箱体内部的数据采集装置，该数据采集装置包括数据采集模块、与数据采集模块的信号输入端连接的传感器组、与上位机数据管理服务器通讯的通讯模块和为数据采集模块、传感器组、通讯模块供电的电源模块，所述通讯模块的信号输入端与所述数据采集模块的信号输出端连接，所述通讯模块的信号输出端与所述数据采集模块的信号输入端连接。

传感器组中的各种测量传感器安装于高压电缆智能接地箱对应的高压电缆接头的不同位置上，传感器组将采集到的数据输送给数据采集模块，数据采集模块对各种测量传感器上报的检测数据进行处理，转换为符合通讯规约的标准数据包，通过信号线传输给通讯模块，最后通讯模块将检测数据的标准数据包通过有线或无线的通讯方式上报给上位机数据管理服务器。同样，上位机数据管理服务器可以通过通讯模块来进行对数据采集模块的控制，比如可选择传感器组中的哪些传感器工作或不工作。

为使传感器组中的各测量传感器检测到的数据经过数据采集模块处理后可以通过统一的通信协议传输至上位机数据管理服务器，所述通讯模块与上位机数据管理服务器之间通过无线GPRS通讯、无线3G通讯、RS485通讯或者光纤通讯的方式进行通讯。

为便于传感器组能全面采集现有高压电缆接头处的各种数据参数，所述传感器组包括安装于高压电缆接头处的护层环流检测传感器、局部放电量检测传感器、短路故障电流检测传感器、负荷电流检测传感器、电缆表面温度检测传感器、水位检测传感器、烟雾检测传感器、有害气体检测传感器和环境温湿度检测传感器。

所述数据采集模块包括对检测数据汇总处理和对数据通讯规约转换的主控功能子模块、连接护层环流检测传感器与负荷电流检测传感器的护层环流及负荷电流检测功能子模块、连接电缆表面温度检测传感器的电缆表面温度检测功能子模块、连接短路故障电流检测传感器的短路故障电流检测功能子模块、连接局部放电量检测传感器的局部放电量检测功能子模块和连接环境温湿度检测传感器的环境状态检测功能子模块。

其中，主控功能子模块，实现对检测数据汇总处理和数据通讯规约转换的功能，即对各种具有检测功能的子模块获取的检测数据进行汇总处理，转换为符合通讯规约的标准数据包，然后传输给通讯模块。护层环流及负荷电流检测功能子模块，用于实时检测高压电缆护层环流及负荷电流，并将检测数据传输至主控功能子模块。电缆表面温度检测功能子模块，用于实时检测高压电缆表面温度，并将检测数据传输至主控功能子模块。短路故障电流检测功能子模块，用于实时检测高压电缆的短路故障电流，并将检测数据传输至主控功能子模块。局部放电量检测功能子模块，用于实时检测高压电缆的局部放电量，并将检测数据传输主控功能子模块。环境状态检测功能子模块，用于实时检测高压电缆智能接地箱的环境状态参数，如水位、烟雾、有害气体、环境温湿度等，并将检测数据传输至主控功能子模块。

高压电缆智能接地箱的电源模块获取电能的方式有三种：(1)通过专用取能互感器从运行高压电缆上获取装置所需电能(中国专利号ZL 200910045470.9，申请日为2009年1月6日，专利名称为“一种从高压电缆取电的装置和方法”的发明专利已经公开了此种取电的方式，在此不作赘述)；(2)通过220V/50Hz市电供电；(3)通过直流DC24V电源供电。电源模块将外界其他电能转换为高压电缆智能接地箱所需要的标准电压，提供给需要电能的各种测量传感器、数据采集模块及通讯模块。

本发明的有益效果是：仅仅在接地箱的内部设置了数据采集装置，便可使高压电缆智能接地箱不仅具有传统接地箱的功能，还可将各种在线监测手段集成在其中，如高压电缆局部放电量、金属护套接地环流、接头及高压电缆表面温度、水位、高压电缆负荷电流、短路故障电流等测量传感器，并通过高压电缆感应取电或其他供电方法，将所测量的各种在线监测参数处理、存储后，采用GPRS、通信电缆、通信光缆或其他通信手段传输至上位机数据管理服务器，从而实现重要高压电缆线路各种在线监测手段数据采集智能化、标准化、一体化的目的。

附图说明

图1为本发明实施例的原理方框图；

图2为本发明在实际应用中的安装示意图；

图3为本发明中数据采集模块的原理方框图；

图中：1-接地箱体，2-高压电缆接地组件，3-数据采集装置，301-数据采集模块，302-通讯模块，303-电源模块，304-护层环流检测传感器，305-局部放电量检测传感器，306-短路故障电流检测传感器，307-负荷电流检测传感器，308-电缆表面温度检测传感器，309-水位检测传感器，310-烟雾检测传感器，311-有害气体检测传感器，312-环境温湿度检测传感器，4-上位机数据管理服务器，5-高压电缆，6-高压电缆接头，7-接地电缆。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例：

如图1和图2所示，一种高压电缆智能接地箱，包括内设有高压电缆接地组件2的接地箱体1和设于所述接地箱体1内部的数据采集装置3。该数据采集装置3包括数据采集模块301、与数据采集模块301的信号输入端连接的传感器组、与上位机数据管理服务器4通讯的通讯模块302和为数据采集模块301、传感器组、通讯模块302供电的电源模块303。

所述通讯模块302的信号输入端与所述数据采集模块301的信号输出端连接，所述通讯模块302的信号输出端与所述数据采集模块301的信号输入端连接。

为使传感器组中的各测量传感器检测到的数据经过数据采集模块301处理后可以通过统一的通信协议传输至上位机数据管理服务器4，所述通讯模块302与上位机数据管理服务器4之间通过无线GPRS通讯、无线3G通讯、RS485通讯或者光纤通讯的方式进行通讯。

为便于传感器组能全面采集现有高压电缆接头6处的各种数据参数，所述传感器组包括安装于高压电缆接头6处的护层环流检测传感器304、局部放电量检测传感器305、短路故障电流检测传感器306、负荷电流检测传感器307、电缆表面温度检测传感器308、水位检测传感器309、烟雾检测传感器310、有害气体检测传感器311和环境温湿度检测传感器312。其中，护层环流检测传感器304、局部放电量检测传感器305和短路故障电流检测传感器306安装于高压电缆接头6的接地电缆7上，负荷电流检测传感器307和电缆表面温度检测传感器308安装于高压电缆接头6旁的高压电缆5上，水位检测传感器309、烟雾检测传感器310、有害气体检测传感器311和环境温湿度检测传感器312则根据实际情况安装于高压电缆接头6附近环境中不同的位置。

如图3所示，所述数据采集模块301包括对检测数据汇总处理和对数据通讯规约转换的主控功能子模块、连接护层环流检测传感器与负荷电流检测传感器的护层环流及负荷电流检测功能子模块、连接电缆表面温度检测传感器的电缆表面温度检测功能子模块、连接短路故障电流检测传感器的短路故障电流检测功能子模块、连接局部放电量检测传感器的局部放电量检测功能子模块和连接环境温湿度检测传感器的环境状态检测功能子模块。其中，主控功能子模块，实现对检测数据汇总处理和数据通讯规约转换的功能，即对各种具有检测功能的子模块获取的检测数据进行汇总处理，转换为符合通讯规约的标准数据包，然后传输给通讯模块。护层环流及负荷电流检测功能子模块，用于实时检测高压电缆护层环流及负荷电流，并将检测数据传输至主控功能子模块。电缆表面温度检测功能子模块，用于实时检测高压电缆表面温度，并将检测数据传输至主控功能子模块。短路故障电流检测功能子模块，用于实时检测高压电缆的短路故障电流，并将检测数据传输至主控功能子模块。局部放电量检测功能子模块，用于实时检测高压电缆的局部放电量，并将检测数据传输主控功能子模块。环境状态检测功能子模块，用于实时检测高压电缆智能接地箱的环境状态参数，如水位、烟雾、有害气体、环境温湿度等，并将检测数据传输至主控功能子模块。

如图2所示，高压电缆智能接地箱的电源模块303获取电能的方式有三种：(1)通过专用取能互感器从运行高压电缆5上获取装置所需电能；(2)通过220V/50Hz市电供电；(3)通过直流DC24V电源供电。电源模块303将外界其他电能转换为高压电缆智能接地箱所需要的标准电压，提供给需要电能的各种测量传感器、数据采集模块301及通讯模块302。

本发明的工作原理是：传感器组中的各种测量传感器安装于高压电缆智能接地箱对应的高压电缆接头6的不同位置上，传感器组将采集到的数据输送给数据采集模块301，数据采集模块301对各种测量传感器上报的检测数据进行处理，转换为符合通讯规约的标准数据包，通过信号线传输给通讯模块302，最后通讯模块302将检测数据的标准数据包通过有线或无线的通讯方式上报给上位机数据管理服务器4。同样，上位机数据管理服务器4可以通过通讯模块302来进行对数据采集模块301的控制，比如可选择传感器组中的哪些传感器工作或不工作。

本发明所公开的高压电缆智能接地箱，既具有传统接地箱的功能，又能实时监测高压电缆接头6等重要部位的运行状态，将现场检测数据通过无线或有线等方式上报给上位机数据管理服务器，实现了高压电缆5运行状态在线智能监测。把高压电缆接头6等重要部位的定期巡检变为在线检测，不但减少了人员投入和花费，将检测周期缩短为零时差，提高了高压电缆5中间接头监测的可靠性，而且一旦出现问题可以及时发现并马上解决，从而降低了投运电缆在系统容量下发生故障的机率，提高了高压电缆5运行的安全性、可靠性。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种高压电缆智能接地箱，包括内设有高压电缆接地组件的接地箱体，其特征在于：还包括设于所述接地箱体内部的数据采集装置，该数据采集装置包括数据采集模块、与数据采集模块的信号输入端连接的传感器组、与上位机数据管理服务器通讯的通讯模块和为数据采集模块、传感器组、通讯模块供电的电源模块，所述通讯模块的信号输入端与所述数据采集模块的信号输出端连接，所述通讯模块的信号输出端与所述数据采集模块的信号输入端连接,所述传感器组包括安装于高压电缆接头的接地电缆上的护层环流检测传感器、局部放电量检测传感器、短路故障电流检测传感器，安装于高压电缆接头旁的高压电缆上的负荷电流检测传感器、电缆表面温度检测传感器，以及安装于高压电缆结构附近环境中的水位检测传感器、烟雾检测传感器、有害气体检测传感器和环境温湿度检测传感器；

所述通讯模块与上位机数据管理服务器之间通过无线GPRS通讯、无线3G通讯、RS485通讯或者光纤通讯的方式进行通讯；

所述数据采集模块包括对检测数据汇总处理和对数据通讯规约转换的主控功能子模块、连接护层环流检测传感器与负荷电流检测传感器的护层环流及负荷电流检测功能子模块、连接电缆表面温度检测传感器的电缆表面温度检测功能子模块、连接短路故障电流检测传感器的短路故障电流检测功能子模块、连接局部放电量检测传感器的局部放电量检测功能子模块和连接水位检测传感器、烟雾检测传感器、有害气体检测传感器与环境温湿度检测传感器的环境状态检测功能子模块。