CN102663867B - 基于中压电缆屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法 - Google Patents
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Abstract
基于中压电力线屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，利用电缆屏蔽层构建载波通信通道，远端从载波机发送信号，信号通过电感耦合器电磁感应原理耦合在电缆屏蔽层上，主站侧的主载波机再通过电感耦合器接收到从载波机发送的信号，对信号质量进行分析判定，主载波机将信号质量信息经载波通信管理机上传至监控主站，由监控主站根据信号强度判断电缆是否被盗。实现对多条电缆出线的在线检测，相关人员可以根据告警信息快速排查。本发明构思奇巧，利用现有屏蔽层信道回路特点，实现对中压电缆的在线防盗监控，具有良好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于中压电力线屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，属于电力线载波通信技术领域。
背景技术
目前电缆的应用在逐步提高，电缆的安全问题变得日益重要。电缆主要由五部分组成：导体芯线、绝缘层、半导电层、金属屏蔽层、外护套层，目前常用的电力电缆导体芯线的材料通常为铜芯或多股铝芯，金属屏蔽层覆裹在芯线绝缘层外，一般为铜带，金属护套为钢带(丝)、铝、铜或不锈钢等材质，随着铜价的上升，电缆盗割现象越来越严重，严重影响电缆寿命，甚至引发重大安全事故。
目前电缆防盗监控措施主要分为三类：第一，通过增加物理屏障来预防盗窃者接触电缆行窃，这主要包括：井盖防盗、电缆穿管等。该类防盗措施属于被动式，当物理屏障被穿越或者破坏时，将起不到任何防盗作用。第二，通过红外探测或激光对射进行电缆防盗报警。该类措施需要大量的维护工作，成本高，且由于小动物闯入等容易发生误报。第三，通过在电缆芯线加装电流或电压互感器，通过检测电流或电压变化，进行电缆防盗报警，当电缆芯线未被破坏时无法报警，且备用电缆被盗也不会报警。这三类防盗措施在施工建设难度、成本和报警性能上都不能尽如人意。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的缺陷，提供一种适用于中压电缆的防盗监控方法，系统通过对中压电缆屏蔽层内传输的载波信号进行质量分析，间接判定电缆是否遭到破坏，实现电缆实时防盗监控功能。
为了达到上述目的，本发明的一种基于中压电力线屏蔽层载波的防盗监控方法，硬件包括：依次连接的电缆防盗监控主站、载波通信管理机，与所述载波通信管理机的通信端口连接的主载波机、以及分别与主载波机处于同一载波通信网络的若干从载波机，载波通信网络为利用中压电缆屏蔽层构建的多条载波通信通道，载波通信通道中包含由中压电缆屏蔽层、屏蔽层接地线、大地构成的载波信号回路。该防盗监控方法的特点在于：利用电缆屏蔽层构建载波通信通道，远端从载波机发送信号，信号通过电感耦合器电磁感应原理耦合在电缆屏蔽层上，主站侧的主载波机再通过电感耦合器接收到从载波机发送的信号，对信号质量进行分析判定，当电缆未发生被盗异常时，屏蔽层接地良好，信号构成回路，信号质量高。由于屏蔽层处于芯线外部，当电缆发生被盗时，屏蔽层将首先遭到破坏，信号回路受到影响，载波信号将受到剧烈影响，主载波机接收到的从载波机发来的信号强度变弱，质量降低。主载波机将信号质量信息经载波通信管理机上传至电缆防盗监控平台，由平台给出相应告警信息，监控平台通过载波通信管理机连接多台主载波机，实现对多条电缆出线的在线检测，相关人员可以根据告警信息快速排查。
为了便于操作人员快速排查，主载波机定时轮询远端各从载波机，从载波机回复应答，应答数据包中包含信道信息，信号包含该从载波地址数字信息。信号经电缆屏蔽层信道传送至主载波机，因此信号被主载波机接收时，又包含了电缆屏蔽层载波信道的衰减和噪声信息，线路衰减和噪声将直接影响信号电平的强弱，主载波机通过对接收到的信号根据电平强度进行解析，评价为“1、2、3、4、5、6、7” 七个等级，“1”电平强度最低，“7”电平强度最高，主载波机将从载波机的地址与对应的信号强度值经由通信管理机上送至电缆防盗监控平台，电缆防盗监控平台通过监测电平强度变化，进而判定电缆情况。当某个从载波机的信号强度突然降低且保持低强度时，说明该从载波对应电缆屏蔽层载波回路发生问题，信道衰减增大，间接表明该电缆发生故障，电缆防盗监控平台向值班员发出告警信息，指出该条电缆正在发生故障。
本发明利用中压电缆屏蔽层与大地之间构成载波通信回路这一特点，实时监测信号强度，进而判定电缆是否被盗。当电缆线路正在被盗割时，屏蔽层载波回路被破坏，载波信道衰减增大，主载波接收到的信号电平强度突然降低，当电缆被盗严重时，屏蔽层载波回路被彻底破坏，从载波信号无法到达主载波，主载波连续60秒未收到从载波发来的信号，也将发出告警，提示相关人员前往排查。
本发明所达到的有益效果：
电力线屏蔽层载波通信技术，是一种利用中压电缆屏蔽层作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术。利用载波这一电力系统专有的信道条件进行通信，现场安装施工简单。
由于电缆屏蔽层与大地之间能构成载波通信回路，因此采用基于电力线屏蔽层载波通信，通过对载波信号变化进行分析可以间接地判定电缆是否遭到破坏，实现电缆防盗监控功能。
本发明构思奇巧，利用现有屏蔽层信道回路特点，实现对中压电缆的在线防盗监控，具有良好的市场前景。
附图说明
图1为基于中压电力线屏蔽层载波的电缆防盗监控方法系统结构原理示意图；
图2为本发明硬件框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明的基于中压电力线屏蔽层载波的电缆防盗监控方法适用于输变电系统中对中压电力线的防盗监控，中压电力线通常为3－35K的线缆，基于中压电力线屏蔽层载波的电缆防盗监控方法其原理如图1所示，由“中压电力线600屏蔽层610+屏蔽层接地线700+大地800”构成完整的载波信号回路（图1中虚线所示），正常时，载波信号可以经由该载波信号回路在主载波机400与从载波机500之间传输。当中压电力线600屏蔽层610发生破损时，中压电力线600屏蔽层610、屏蔽层接地线700、大地800构成的载波信号回路即受到破坏，一般地，表现为载波信道衰减增大，载波信号接收方接收的信号电平值严重降低，严重时，信号电平淹没在信道噪声中。通过对信号电平变化的监控即可间接判断电缆屏蔽层的破损情况。
如图1、图2所示，输变电系统中的硬件包括：依次连接的监控主站100、设在变电站200中的载波通信管理机300和与载波通信管理机300连接的1号主载波机410和2号主载波机420，设在各配电站911、912、913中与1号主载波机410处于同一载波通信网络的1号从载波机511、2号从载波机512、3号从载波机513，设在各配电站921、922、923中与2号主载波机420处于同一载波通信网络的4号从载波机521、5号从载波机522、6号从载波机523。以10kV中压电缆为例，本发明的防盗监控方法通过同一载波通信网络中的中压电力线600屏蔽层610、屏蔽层接地线700、大地800构成的载波信号回路，由监控主站100经载波通信管理机200分别通过1号主载波机410、2号主载波机420间隔轮询两个主载波机410、420所在的载波通信网络，每个载波通信网络中的从载波机221、222、223、231、232、233收到轮询信号后，返回状态数据包，数据包包含本从载波地址信息，到达主载波机410、420后，信号包含了信道衰减等信息，主载波机400对接收到的信号根据电平强度进行解析，评价为“1、2、3、4、5、6、7” 七个等级的信号强度，“1”电平强度最低，“7”电平强度最高，一般地，信号发送功率为1W，信号强度与电平强度的对应关系定义如下表所示：
| 信号强度 | 电平（VL） |
| 7 | VL ≥50mV |
| 6 | 50mV＞VL ≥40mV |
| 5 | 40mV＞VL ≥30mV |
| 4 | 30mV＞VL ≥20mV |
| 3 | 20mV＞VL ≥10mV |
| 2 | 10mV＞VL ≥5mV |
| 1 | 5mV＞VL ＞1mV |
当信号电平小于1mV时，主载波机对信号解析失败，无法接收信号信息。
主载波机400将从载波机的地址与对应的信号强度值经由载波通信管理机300上送至电缆防盗监控平台的监控主站100，电缆防盗监控平台通过监控主站100监测电平强度变化，进而判定电缆情况。
例如，载波通信管理机300通过主载波机400向下级从载波机发送问询信号：c9 01 01 00 55，下面依次说明各位数据含义，“c9”表示该数据包为主载波机轮询信号，“01”表示主载波机编号，本例指1号主载波机410，“01”轮询1号地址的1号从载波机221，“00”为校验位，“55”为数据包结束标志。1号从载波机221收到请求后应答1号主载波机410，回送一组信号到达1号主载波机410，1号主载波机410解析后，该信号表示为：c9 08 01 07 00 55，依次含义为“c9 08”表示该数据包为从载波机应答数据包，“01” 表示地址为1的1号从载波机511，“07”为信号电平质量，“00”为校验位，“55”为数据包结束标志。该信号即包含了屏蔽层链路的信道信息，本组信号显示信道信号强度为7。监控主站110可以设置监控告警标尺，一般地，设置信号强度小于4时，告警。即当信号强度小于4，且连续5个信号数据包的信号强度均小于4时，监控主站110发出告警，同时，如果连续60秒内，收不到某个从载波的信号，监控主站也发出告警。
为了验证中压电力线屏蔽层载波的电缆防盗监控的实际应用效果，选择某变电站两条10kV电缆进行现场实验。实验室，人为将电缆屏蔽层接地处破坏，监控主站实时发出告警信息。现场实验实现预期目标。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1. 一种基于中压电缆屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，其特征在于，
输变电系统中包含电缆防盗监控主站、载波通信管理机，与所述载波通信管理机的通信端口连接的主载波机、以及分别与主载波机处于同一载波通信网络的若干从载波机，
所述载波通信网络为利用中压电缆屏蔽层构建的多条载波通信通道，
由设在中压电缆远端的从载波机发送信号，信号通过电感耦合器电磁感应耦合在中压电缆屏蔽层上，
主站侧的主载波机再通过电感耦合器接收到所述从载波机发送的信号，对信号质量进行分析，
主载波机将信号质量信息经载波通信管理机上传至监控主站，由监控主站根据信号强度判断电缆是否被盗；
所述监控主站经载波通信管理机分别通过多个主载波机间隔轮询主载波机所在的所述载波通信网络，每个载波通信网络中的从载波机收到轮询信号后，向主载波机返回状态数据包，数据包包含本从载波机地址信息，数据包到达主载波机后，信号包含了信道衰减信息，主载波机对接收到的信号根据电平强度进行解析。
2.根据权利要求1所述的基于中压电缆屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，其特征在于，所述载波通信通道中包含由中压电缆屏蔽层、屏蔽层接地线、大地构成的载波信号回路。
3.根据权利要求1所述的基于中压电缆屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，其特征在于，所述监控主站通过所述载波通信管理机连接多台主载波机，对多条电缆进行防盗检测。
4.根据权利要求1所述的基于中压电缆屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，其特征在于，所述载波通信网络包含设在同一电缆上的一台所述主载波机和多台从载波机。
5.根据权利要求1所述的基于中压电缆屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，其特征在于，所述主载波机通过对接收到的信号质量分析的过程为：根据接收到的信号电平强度进行解析，评价为“1、2、3、4、5、6、7” 七个等级，“1”电平强度最低，“7”电平强度最高，主载波机将从载波机的地址与对应的信号强度等级值经由载波通信管理机上送至监控主站，由监控主站通过监测电平强度等级的变化，判定电缆情况。
6.根据权利要求5所述的基于中压电缆屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，其特征在于，所述电平强度VL与信号强度等级的对应关系如下：
电平强度VL ≥50mV，信号强度等级为7；
电平强度50mV＞VL ≥40mV，信号强度等级为6；
电平强度40mV＞VL ≥30mV，信号强度等级为5；
电平强度30mV＞VL ≥20mV，信号强度等级为4；
电平强度20mV＞VL ≥10mV，信号强度等级为3；
电平强度10mV＞VL ≥5mV，信号强度等级为2；
电平强度5mV＞VL ＞1mV，信号强度等级为1。
7.根据权利要求6所述的基于中压电缆屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，其特征在于，当某个从载波机的信号强度突然降低且保持较低强度时，该从载波机对应中压电缆屏蔽层载波回路异常，信道衰减增大，该电缆发生故障，监控主站所在的电缆防盗监控平台向值班员发出告警信息。
8.根据权利要求1所述的基于中压电缆屏蔽层载波的电缆实时防盗监控方法，其特征在于，所述载波通信管理机、主载波机设在变电站中；所述从载波机设在配电站中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NANJING NARI CO., LTD. STATE GRID CORPORATION OF C Free format text: FORMER OWNER: NANJING NARI CO., LTD. Effective date: 20121107 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20121107 Address after: Nan Shui Road Gulou District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 8 210003 Applicant after: State Grid Electric Power Research Insititute Applicant after: Nanjing Nari Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: Nan Shui Road Gulou District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 8 210003 Applicant before: State Grid Electric Power Research Insititute Applicant before: Nanjing Nari Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171204 Address after: Nan Shui Road Gulou District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 8 210003 Co-patentee after: NARI Technology Development Co., Ltd. Patentee after: State Grid Electric Power Research Insititute Co-patentee after: State Grid Corporation of China Address before: Nan Shui Road Gulou District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 8 210003 Co-patentee before: Nanjing Nari Co., Ltd. Patentee before: State Grid Electric Power Research Insititute Co-patentee before: State Grid Corporation of China |