CN102636686A - 一种电力电缆中间接头微型监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力电缆中间接头微型监测装置，用于冷缩型和热缩型电力电缆中间接头温度和电流在线监测，安装于电力电缆中间接头内部，所述的微型监测装置包括温度传感器、CT取电装置兼电流互感器、超级电容、信号调理电路、电源管理模块、数据处理模块以及无线通讯模块，所述的无线通讯模块采用5.8G无线通讯技术与外部电缆井数据集中器进行通讯。本发明提供的一种电力电缆中间接头微型监测装置，能够在无外部电源供电的情况下监测电力电缆中间接头内部实际温度和电流，并使用5.8G无线通讯技术从电力电缆中间接头内部与外部电缆井数据集中器进行通讯。
Description
技术领域
本发明属于电力电缆状态在线监测领域，特别涉及一种电力电缆中间接头微型监测装置，用于冷缩型电力电缆中间接头和热缩型电力电缆中间接头温度和电流在线监测。
背景技术
为了提高供电可靠性，城市供电线路越来越多采用电力电缆，采用电缆中间接头实现电缆与电缆的连接。电缆中间接头故障次数占电缆故障总次数70%以上，中间接头故障会使整条线路停电两至五个小时，大大影响了城市供电可靠性。因电力电缆中间接头的高接触电阻、局部放电积累等原因产生的热量使电缆中间接头的温度不断升高，加快电缆绝缘材料的老化、泄流电流逐步增大，到达一定程度导致发生击穿或火灾。由此可知，只要实时测量电缆中间接头内部的温度，尽早发现温度升高的电缆中间接头，就能及时排除故障，保证电力线路的正常运行，防止停电事故的发生。
由于电缆接头的温度是连续且缓慢变化的，所以当中间接头过热到事故发生时，有着相当长的时间采取措施来避免该事故的发生，从而确保线路的安全。为了达到这一目的，必须建立一套实时在线监测系统，一旦发现异常情况即可以通过无线网络和中转设备及时告警运行值班人员采取措施，在故障发生前把故障点隔离，把即将发生的故障转化为紧急缺陷处理，避免停电事故和提高供电可靠性。
发明内容
针对上述实际需求，本发明的目的在于提供一种电力电缆中间接头微型监测装置，能够在无外部电源供电的情况下监测电力电缆中间接头内部实际温度和电流，并使用5.8G无线通讯技术从电力电缆中间接头内部与外部电缆井数据集中器进行通讯。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是，提供了一种电力电缆中间接头微型监测装置，用于冷缩型和热缩型电力电缆中间接头温度和电流在线监测，安装于电力电缆中间接头内部，所述的微型监测装置包括温度传感器、CT取电装置兼电流互感器、超级电容、信号调理电路、电源管理模块、数据处理模块以及无线通讯模块，所述的CT取电装置兼电流互感器的电源输出接入电源管理模块，电流采样信号通过信号调理电路接入到数据处理模块，所述的电源管理模块把能量储存在超级电容中，有控制的给信号调理电路、无线通讯模块和数据处理模块供电，控制信号来自于数据处理模块，所述的温度传感器输出信号通过信号调理电路接入到数据处理模块，所述的无线通讯模块采用5.8G无线通讯技术与外部电缆井数据集中器进行通讯。
在本发明一个较佳实施例中，所述的无线通讯模块选用集成PA功放的5.8G收发芯片、LNA低噪声放大器的5.8G收发芯片或前端芯片分离的5.8G收发芯片中的一种。
在本发明一个较佳实施例中，所述的无线通讯模块采用的无线通信天线为板载式芯片天线。
在本发明一个较佳实施例中，所述的CT取电装置兼电流互感器中的CT取电装置采用纳米晶或坡莫合金中的一种作为铁芯材料，输出功率为0.1W-0.3W。
在本发明一个较佳实施例中，所述的数据处理模块中CPU采用Cortex-M0 ARM单片机或其他单片机的一种。
在本发明一个较佳实施例中，所述的超级电容采用法拉级超级电容。
本发明的电力电缆中间接头微型监测装置，用于冷缩型和热缩型电力电缆中间接头温度和电流在线监测，该微型监测装置采用的5.8G无线通讯技术与外部电缆井数据集中器进行通讯，亦能穿透电缆井中可能存在的半米深积水实现通讯，能够在不破坏电力电缆中间接头绝缘水平的情况下，准确反应电力电缆中间接头内部实际温度和电流，并可实现单相温度越限报警、单相过电流报警和相别温度比较越限报警。
附图说明
图1是本发明中电力电缆中间接头微型监测装置一较佳实施例的结构框图；
图2是本发明中电力电缆中间接头一较佳实施例的内部结构示意图和微型监测装置布置图；
附件中的标记为：1、CT取电装置兼电流互感器，2、温度传感器，3、数据采集及通讯模块，4、铜屏蔽，5、半导体层，6、主绝缘管，7、铜芯，8、连接管，9、铜屏蔽网，10、半导管， 11、外绝缘管，12、内绝缘管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明提供了一种电力电缆中间接头微型监测装置，用于冷缩型和热缩型电力电缆中间接头温度和电流在线监测，安装于电力电缆中间接头内部。该微型监测装置包括温度传感器、CT取电装置兼电流互感器、超级电容、信号调理电路、电源管理模块、数据处理模块以及无线通讯模块。其中，CT取电装置兼电流互感器的电源输出接入电源管理模块，电流采样信号通过信号调理电路接入到数据处理模块，电源管理模块把能量储存在超级电容中，有控制的给信号调理电路、无线通讯模块和数据处理模块供电，控制信号来自于数据处理模块，温度传感器输出信号通过信号调理电路接入到数据处理模块，无线通讯模块采用5.8G无线通讯技术与外部电缆井数据集中器进行通讯。
本发明中的温度传感器为铂电阻、热敏电阻或芯片式温度传感器中的一种，数量在9-27个。信号转换电路采用桥式电路实现温度传感器接口，并采用精密运算放大器实现信号调理，该信号调理电路也包含电流采集信号调理。
本发明中的CT取电装置兼电流互感器中的CT取电装置采用纳米晶或坡莫合金中的一种作为铁芯材料，输出功率为0.1W-0.3W，该CT取电装置附加精密取样电阻实现电流互感器功能。内置式CT取电装置因受体积的限制，输出功率无法满足要求，故超级电容采用法拉级超级电容，CT取电装置与法拉级超级电容相配合，实现瓦级的瞬时功率输出。
本发明中的数据处理模块中CPU采用Cortex-M0 ARM单片机或其他单片机的一种。无线通讯模块采用5.8G无线通讯技术，可以选用集成PA功放的5.8G收发芯片、LNA低噪声放大器的5.8G收发芯片或前端芯片分离的5.8G收发芯片中的一种，当然也可以根据需要选择其它的5.8G无线收发芯片。其中，无线通讯模块采用的无线通信天线为板载式芯片天线。
本发明实施例中以10kv热缩型电力电缆中间接头为例，其余6kv、10kv、20kv、35kv用冷缩型电力电缆中间接头和热缩型电力电缆中间接头均参照该实施方法。
请参阅图2，该电力电缆中间接头主要是包括铜芯7、用于压接铜芯的连接管8、用于修复电缆绝缘层的铜屏蔽网9、半导管10、外绝缘管11和内绝缘管12。图2中左右两段的电力电缆为10kv电力电缆中的任一相，其包括铜屏蔽4、半导体层5、主绝缘管6和铜芯7，该两段电力电缆中间内部的铜芯7用连接管8压接在一起形成连通的导体，再用铜屏蔽网9、收缩管材、外绝缘管11和内绝缘管12制作形成电力电缆中间接头单相的保护层和电容电流通流层。收缩管材为半导管、冷缩套管、或黑红绝缘屏蔽管中的一种，本发明中以半导管10为例。
本发明中的微型监测装置在电力电缆中每相独立放置一个，安装于电力电缆中间接头处紧贴于铜屏蔽网9内侧的半导管10之上，可设置9-27个测温点，对电力电缆中间接头的温度进行实时测量，数据采集及通讯模块3采用5.8G无线通讯技术与外部电缆井数据集中器进行通讯。
其中，CT取电装置兼电流互感器1和数据采集及通讯模块3为环形安装于铜屏蔽网9内侧的半导管10和电力电缆的半导体层5搭接处，温度传感器2均匀分布于连接管8位置周围的铜屏蔽网9内侧的半导管10之上。本发明中的温度传感器2重点监视连接管8，用温度传感器2实时测量电力电缆中间接头的温度，通过数据采集及通讯模块3将采集到的温度数据和电流数据传送到外部数据集中器。采用的5.8G无线通讯技术可穿透电缆中间接头处铜屏蔽网9和多个绝缘管与电缆井中的数据集中器进行通讯，亦能穿透电缆井中可能存在的半米深积水实现通讯；能准确反应电力电缆中间接头内部实际温度和电流，当温度数值和电流数值超过设定值时，可实现单相温度越限报警、单相过电流报警和相别温度比较越限报警。
本发明中将9-27个温度传感器2均匀分布于连接管8位置周围的铜屏蔽网9内侧的半导管10之上，重点监视连接管，使得测量到的温度更为精确。数据采集及通讯模块3的最大发射功率为大于等于20dBm，信号可以覆盖整个电缆井范围。
本发明揭示的电力电缆中间接头微型监测装置，用于冷缩型和热缩型电力电缆中间接头温度和电流在线监测，该微型监测装置采用的5.8G无线通讯技术与外部电缆井数据集中器进行通讯，亦能穿透电缆井中可能存在的半米深积水实现通讯，能够在不破坏电力电缆中间接头绝缘水平的情况下，准确反应电力电缆中间接头内部实际温度和电流，并可实现单相温度越限报警、单相过电流报警和相别温度比较越限报警。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种电力电缆中间接头微型监测装置，用于冷缩型和热缩型电力电缆中间接头温度和电流在线监测，安装于电力电缆中间接头内部，其特征在于，所述的微型监测装置包括温度传感器、CT取电装置兼电流互感器、超级电容、信号调理电路、电源管理模块、数据处理模块以及无线通讯模块，所述的CT取电装置兼电流互感器的电源输出接入电源管理模块，电流采样信号通过信号调理电路接入到数据处理模块，所述的电源管理模块把能量储存在超级电容中，有控制的给信号调理电路、无线通讯模块和数据处理模块供电，控制信号来自于数据处理模块，所述的温度传感器输出信号通过信号调理电路接入到数据处理模块，所述的无线通讯模块采用5.8G无线通讯技术与外部电缆井数据集中器进行通讯。
2.根据权利要求1所述的电力电缆中间接头微型监测装置，其特征在于，所述的无线通讯模块选用集成PA功放的5.8G收发芯片、LNA低噪声放大器的5.8G收发芯片或前端芯片分离的5.8G收发芯片中的一种。
3.根据权利要求1所述的电力电缆中间接头微型监测装置，其特征在于，所述的无线通讯模块采用的无线通信天线为板载式芯片天线。
4.根据权利要求1所述的电力电缆中间接头微型监测装置，其特征在于，所述的CT取电装置兼电流互感器中的CT取电装置采用纳米晶或坡莫合金中的一种作为铁芯材料，输出功率为0.1W-0.3W。
5.根据权利要求1所述的电力电缆中间接头微型监测装置，其特征在于，所述的数据处理模块中CPU采用Cortex-M0 ARM单片机。
6.根据权利要求1所述的电力电缆中间接头微型监测装置，其特征在于，所述的超级电容采用法拉级超级电容。
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