CN103149421A - 高压电缆金属护套接地电流在线监测系统 - Google Patents

高压电缆金属护套接地电流在线监测系统 Download PDF

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杜伯学
李忠磊
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本发明专利涉及一种高压电缆接地电流在线监测系统,他包括1-电流互感器、2-接地电流采集模块、3-GPRS DTU、4-监控主机。通过1-电流互感器感应出电缆接地线上的电流,利用2-接地电流采集模块实时采集电流数据,并通过3-GPRS DTU发送到某个具有固定IP地址的4-监控主机上,从而实现高压电缆接地电流的实时在线监测。

Description

高压电缆金属护套接地电流在线监测系统
技术领域:本发明涉及一种电缆在线监测方式,更确切地说利用单片机获得高压电缆外护层接地箱内的接地电流数据,通过GPRS数据通信网络将数据传输到电缆监控中心,为高压电缆的运行监测提供参考数据,以降低电缆网事故风险,提供城市电网运行的安全可靠性,属于电力设备在线监测领域。 
背景技术:高压单芯电力电缆相对于普通的三芯电缆具有输送功率大、可靠性高、主绝缘故障率低的优点。因此随着城市的发展,35kV及以上电压等级的高压单芯电缆应用数量急剧增加,特别是在用电量较大的城市供电系统中使用较为广泛。 
大量单芯电缆的运行所带来的电缆金属护套感应电流问题越来越受到人们的关注。高压单芯电缆的线芯与金属屏蔽层的关系,可看作一个变压器的初级绕组中线圈与铁芯的关系。从电磁学原理上,当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铝包或金属屏蔽层,使它的两端出现感应电压。根据GB50217《电力工程电缆设计规范》规定:交流单芯电力电缆的金属层上任一点非直接接地处的正常感应电势最大值应满足下列规定:未采取能有效防止人员任意接触金属层的安全措施时,不得大于50V;除上述情况外,不得大于300V。 
因此,为了限制电缆护套上的感应电压,使之不会过大,工程中要将电缆护套分段接地,以限制感应电压的大小。但是,如果接地方式不当,此感应电压会在金属护套上形成较大的感应电流,从而造成金属护套发热,这将对电缆 输电线路带来两个主要的危害:其一是大大降低电缆输送电力的能力(约三分之一左右),其二是引起金属护套发热使主绝缘降低,缩短电缆的正常运行寿命,严重影响电缆线路的正常运行。 
当电缆发生外护层破裂或接地破坏等故障时,电缆护层的接地电流会发生突然的变化,偏离正常工作情况下的电缆金属护层接地电流值。因此,电缆金属护层的接地电流大小可以反映高压电缆的运行状态。 
目前,国内对高压电缆金属护层接地电流的在线监测还十分缺乏。许多地区只是利用人工对接地电流进行定时测量,不仅浪费人力物力资源,并且无法对接地电流值进行实时监控。并且随着坚强智能电网的建设,对高压电缆金属护套接地电流进行实时在线监测是非常有必要的。 
发明内容:为了对高压电缆金属护层接地电流进行实时监测,本专利提供一种基于GPRS无线数据传输的,接地电流在线监测系统,即通过单片机对电缆护层接地箱内的接地电流进行测量,并通过GPRS DTU将数据实时发送到监控主机。通过分析接地电流的大小和变化趋势,从而为电缆的运行状态提供参考数据,及时发现电缆线路的故障隐患,以降低电缆网事故风险,提供城市电网运行的安全可靠性。 
高压电缆金属护套接地电流在线监测装置,其特征在于它是由高精度电流互感器、真有效值转换芯片、单片机、GPRS DTU和监控主机构成。通过高精度电流互感器将接地线上的电流取出,并将采集到的信号转换成电压信号;通过真有效值转换芯片实现交直流转换和A/D转换;单片机对数字信号进行定时采集,并将数据通过RS232实时发送给GPRS DTU;最后数据通过GPRS网络发送到监控主机;监控主机通过接收到的接地电流值分析该段电缆线路的运行状态, 并在存在故障隐患时发出报警,从而实现接地电流在线监测和发现故障隐患的目的。 
其优点有以下几点:①就地采用太阳能电池供电系统为设备供电,不仅能永久提供电能,而且供电稳定性高,不用频繁更换电池,低碳环保;②采用GPRS无线数据传输方式实现数据的实时发送,数据传输速度快,且安全可靠;③具有故障隐患的监测和定位功能,通过对比接地电流的测量值和计算值,及时发现故障隐患并对所对应的电缆线路段发出报警;④监控主机上对各条电缆线路接地电流实现完全数字化显示,同时显示全天24h的电流值曲线,同时后台数据库保存各条线路的历史数据。 
附图说明:
图1为接地电流在线监测系统图,各数字所代表的部位名称及其作用列于下表。 
  标号   名称   作用
  1   电流互感器   用于感应出电缆接地线上的电流。
  2   接地电流采集模块   实时采集接地电流数据。
  3   GPRS DTU   用于将电流数据通过GPRS网络发送出去。
  4   网络服务器   GPRS——Internet数据中转站。
  5   监控主机   用于接收接地电流数据,实时监控。
图2为接地电流采集模块工作原理示意图。 
图3为接地电流监控主机上接地电流的监控界面,图4为某条电缆线路实时数据显示界面。用以显示接地电流的实时数据大小与当天24小时的电流变化曲线,当实时电流数据超过预警值时发出报警;同时,具有历史数据查询功能,可用于数据查询和汇总。 
具体实施方式:如图1所示,本发明专利主要目的在于实现高压电缆金属护套接地电流在线监测功能,实现对高压电缆线路的实时监控,并能及时 发现电缆故障隐患和发出报警。本发明专利的目的可以通过以下措施来实现:高压电缆金属护套接地电流在线监测系统,其主要包括有电流互感器、电流采集模块、GPRS无线通信设备和一台连入公网的监控主机构成。通过1-电流互感器获取接地电流,为保证电流测量的准确性,应选取高精确度的电流互感器;然后通过电流采集模块中的高精度真有效值转换芯片,并将采集到的信号转换为电压信号发送给2-电流采集模块;在经过A/D转换成数字信号后由单片机读取;单片机把读取到的数字信号通过RS232端口实时发送给3-GPRS DTU;对GPRS DTU进行参数设置,使其将数据发送至5-某个具有固定公网工P的监控主机;监控主机通过客户端软件接收并显示各条电缆的接地电流数据,实现对各条高压电缆线路金属护套接地电流的实时在线监测;同时,当某条线路的接地电流发生异常时,监控主机发出报警提醒,从而保障电缆运行的安全可靠。 

Claims (1)

1.本发明专利涉及一种高压电缆接地电流在线监测系统,他包括1-电流互感器、2-接地电流采集模块、3-GPRS DTU、4-监控主机。本发明专利的主要特征在于:接地电流的实时在线监测。
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