CN104050793A - 电缆运行工况智能在线监测预警系统 - Google Patents

Abstract

一种电缆运行工况智能在线监测预警系统，它包括监测终端和监控中心主站，监测终端实时采集电缆运行工况的各类监测参数(电缆金属护层的接地电流、电缆接头温度、可燃气体含量、有毒气体含量、氧气含量、烟雾、水位、井盖防盗等)，并通过无线网络定时上报采集数据到监控中心主站；监控中心主站对上报的采集数据进行及时的存储、统计、分析、显示和处理，具有电缆运行综合数据采集、运行状态实时监测、图像数据显示、故障预警与告警、信息数据统计分析等功能。本发明为保障电缆沟井线路安全运行提供了有效监测手段，确保了高压电缆线路的可靠稳定的运行，极大地提高了供电的可靠性。

Description

电缆运行工况智能在线监测预警系统

技术领域

本发明涉及一种电力监测系统，具体地说是一种电缆运行工况智能在线监测预警系统。

背景技术

电力电缆就是在城市地下敷设的输电电缆，是国家电网基础设施最重要的组成部分之一；随着我国城市化进程的加速，电力电缆的覆盖率和资产规模正在以空前的速度增加。

近年来，随着电网的迅猛发展，电缆越来越多的应用到城市电网中。由于电缆线路在地下运行，电缆隧道内的环境，如温湿度、水质水位、有害气体等等，地面上是无法做到预防预测的。因此，电缆隧道的防火、防气、防爆、防水、防盗问题日益重要。为满足电缆隧道的“五防”要求，必须对电缆的运行环境进行监测，提早发现问题，及时处理，避免重大问题的发生。

但是，目前对于电力电缆运行管理，电力部门每年都投入大量人力物力，对电缆沟井内电缆及环境进行巡视检查。特别是在高温、大负荷季节进行大量巡检工作对井沟内电缆接头进行的红外测温，井盖安全防偷窃防破坏巡视，及井沟内积水、防火观察检测等，但无法实时掌握，进行预防，及时预测，然而在实际工作中，依然存在很多电缆带病运行,引发爆炸、火灾等事故，给电力部门和社会造成巨大损失和影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电缆运行工况智能在线监测预警系统，其对电缆的运行环境进行监测，能够提早发现问题，便于电力部门及时处理，避免重大问题的发生。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：电缆运行工况智能在线监测预警系统，包括监测终端和监控中心主站，所述监测终端设置在电缆现场并通过无线网络与监控中心主站相连接，其特征是，

所述监测终端包括电缆接地电流监测单元、电缆接头温度监测单元、电缆井道氧气监测单元、电缆井道可燃气体监测单元、电缆井道有毒气体监测单元、电缆井道烟雾监测单元、电缆井道水位监测单元、电缆环境温湿度监测单元、电缆井道井盖防盗监测单元、数据采集单元、主控单元和无线通信模块；所述电缆接地电流监测单元包括护层接地电流互感器，所述护层接地电流互感器设置在金属护层的接地线上；所述电缆接头温度监测单元热电偶传感器、内置测温模块和外置测温中继器，所述热电偶传感器安装在电缆接头的导体铜接管部位，所述内置测温模块安装在电缆接头内屏蔽管部位，所述外置测温中继器安装在电缆接头主绝缘外部位置，热电偶传感器与内置测温模块相连接，内置测温模块通过无线通讯方式与外置测温中继器相连接；所述电缆井道氧气监测单元包括氧传感器，所述氧传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道可燃气体监测单元包括可燃气体传感器，所述可燃气体传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道有毒气体监测单元包括有毒气体传感器，所述有毒气体传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道烟雾监测单元包括烟雾传感器，所述烟雾传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道水位监测单元包括水位传感器，所述水位传感器设置在电缆井道内；所述电缆环境温湿度监测单元包括温湿度传感器，所述温湿度传感器设置电缆井道内；所述电缆井道井盖防盗监测单元包括位移传感器，所述位移传感器设置在电缆井道井盖上；所述数据采集单元的输入端分别与护层接地电流互感器、外置测温中继器、氧传感器、可燃气体传感器、有毒气体传感器、烟雾传感器、水位传感器、温湿度传感器和位移传感器相连接，输出端与主控单元相连接，所述主控单元通过无线通信模块接入无线网络与监控中心主站相连接；

所述监控中心主站包括前置通信机、主控系统、数据库系统和监控终端，所述前置通信机接入无线网络，所述主控系统分别与前置通信机、数据库系统和监控终端相连接。

作为一种优选地方案，所述电缆井道井盖防盗监测单元还包括压力传感器，所述压力传感器设置在电缆井道井盖与井盖垫圈之间，并与监测终端的数据采集单元相连接。

作为一种优选地方案，所述无线网络包括GPRS无线网络或3G无线网络。

作为一种优选地方案，所述护层接地电流互感器为磁光晶体结构的电流互感器。

作为一种优选地方案，所述数据采集单元包括电流电压转换电路和AD转换电路，所述电流电压转换电路的输入端与护层接地电流互感器连接，输出端与AD转换电路的输入端连接，所述AD转换电路的输入端还分别与外置测温中继器、氧传感器、可燃气体传感器、有毒气体传感器、烟雾传感器、水位传感器、温湿度传感器和位移传感器连接，AD转换电路的输出端与主控单元连接。

作为一种优选地方案，所述监控中心主站还包括数据发布系统，所述数据发布系统与数据库系统相连接，并接入因特网。

作为一种优选地方案，该电缆运行工况智能在线监测预警系统还包括客户端，所述客户端接入因特网并通过因特网访问数据发布系统。

该电缆运行工况智能在线监测预警系统主要由监测终端和监控中心主站两部分组成，监测终端实时采集电缆运行工况的各类监测参数(电缆金属护层的接地电流、电缆接头温度、可燃气体含量、有毒气体含量、氧气含量、烟雾、水位、井盖防盗等)，并通过无线网络定时上报采集数据到监控中心主站；监控中心主站对上报的采集数据进行及时的存储、统计、分析、显示和处理，监控中心主站是电缆运行智能综合监测、监视、控制和管理的平台，具有电缆运行综合数据采集、运行状态实时监测、图像数据显示、故障预警与告警、信息数据统计分析等功能。

本发明的有益效果是：本发明采用了电缆运行参数状态监测手段，能够监测电缆运行状态及电缆隧道内的多种参数，实现了在线监测系统的实时状态和数据检测功能的数字化、智能化，一旦发生接地、短路、断线等电缆故障现象或者电缆运行环境发生突变，能准确迅速地告知工作站及管理人员，快速做出故障处理决定，确保高压电缆线路的可靠稳定的运行，极大地提高了供电的可靠性。

本发明实现了对电缆线路运行状态和故障情况综合状态的全天候实时分析和预防报警，为保障电缆沟井线路安全运行提供了有效监测手段，减少了电力线路事故的发生。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例1

如图1所示，本发明的一种电缆运行工况智能在线监测预警系统，它包括监测终端和监控中心主站，所述监测终端设置在电缆现场并通过GPRS无线网络与监控中心主站相连接。

所述监测终端包括电缆接地电流监测单元、电缆接头温度监测单元、电缆井道氧气监测单元、电缆井道可燃气体监测单元、电缆井道有毒气体监测单元、电缆井道烟雾监测单元、电缆井道水位监测单元、电缆环境温湿度监测单元、电缆井道井盖防盗监测单元、数据采集单元、主控单元和GPRS模块；所述电缆接地电流监测单元包括护层接地电流互感器，所述护层接地电流互感器为磁光晶体结构的电流互感器，设置在金属护层的接地线上；所述电缆接头温度监测单元热电偶传感器、内置测温模块和外置测温中继器，所述热电偶传感器安装在电缆接头的导体铜接管部位，所述内置测温模块安装在电缆接头内屏蔽管部位，所述外置测温中继器安装在电缆接头主绝缘外部位置，热电偶传感器与内置测温模块相连接，内置测温模块通过无线通讯方式与外置测温中继器相连接；所述电缆井道氧气监测单元包括氧传感器，所述氧传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道可燃气体监测单元包括可燃气体传感器，所述可燃气体传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道有毒气体监测单元包括有毒气体传感器，所述有毒气体传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道烟雾监测单元包括烟雾传感器，所述烟雾传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道水位监测单元包括水位传感器，所述水位传感器设置在电缆井道内；所述电缆环境温湿度监测单元包括温湿度传感器，所述温湿度传感器设置电缆井道内；所述电缆井道井盖防盗监测单元包括位移传感器和压力传感器，所述位移传感器设置在电缆井道井盖上，所述压力传感器设置在电缆井道井盖与井盖垫圈之间；所述数据采集单元包括电流电压转换电路和AD转换电路，所述电流电压转换电路的输入端与护层接地电流互感器连接，输出端与AD转换电路的输入端连接，所述AD转换电路的输入端还分别与外置测温中继器、氧传感器、可燃气体传感器、有毒气体传感器、烟雾传感器、水位传感器、温湿度传感器、位移传感器和压力传感器相连接，AD转换电路的输出端与主控单元连接；所述主控单元通过GPRS模块接入GPRS无线网络与监控中心主站相连接。

所述监控中心主站包括前置通信机、主控系统、数据库系统、数据发布系统和监控终端，所述前置通信机接入无线网络，所述主控系统分别与前置通信机、数据库系统和监控终端相连接，所述数据发布系统与数据库系统相连接，并接入因特网。监控中心主站汇集的各节点监测终端上传的数据进行全面报表分析，报警分析判断，实时监测电缆沟井电缆运行及环境状态，使管理人员得以最新资料，安排调度处置工作得心应手。

实施例2

如图2所示，本发明的一种电缆运行工况智能在线监测预警系统，它包括监测终端和监控中心主站，所述监测终端设置在电缆现场并通过3G无线网络与监控中心主站相连接。

所述监测终端包括电缆接地电流监测单元、电缆接头温度监测单元、电缆井道氧气监测单元、电缆井道可燃气体监测单元、电缆井道有毒气体监测单元、电缆井道烟雾监测单元、电缆井道水位监测单元、电缆环境温湿度监测单元、电缆井道井盖防盗监测单元、数据采集单元、主控单元和3G通信模块；所述电缆接地电流监测单元包括护层接地电流互感器，所述护层接地电流互感器为磁光晶体结构的电流互感器，设置在金属护层的接地线上；所述电缆接头温度监测单元热电偶传感器、内置测温模块和外置测温中继器，所述热电偶传感器安装在电缆接头的导体铜接管部位，所述内置测温模块安装在电缆接头内屏蔽管部位，所述外置测温中继器安装在电缆接头主绝缘外部位置，热电偶传感器与内置测温模块相连接，内置测温模块通过无线通讯方式与外置测温中继器相连接；所述电缆井道氧气监测单元包括氧传感器，所述氧传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道可燃气体监测单元包括可燃气体传感器，所述可燃气体传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道有毒气体监测单元包括有毒气体传感器，所述有毒气体传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道烟雾监测单元包括烟雾传感器，所述烟雾传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道水位监测单元包括水位传感器，所述水位传感器设置在电缆井道内；所述电缆环境温湿度监测单元包括温湿度传感器，所述温湿度传感器设置电缆井道内；所述电缆井道井盖防盗监测单元包括位移传感器和压力传感器，所述位移传感器设置在电缆井道井盖上，所述压力传感器设置在电缆井道井盖与井盖垫圈之间；所述数据采集单元包括电流电压转换电路和AD转换电路，所述电流电压转换电路的输入端与护层接地电流互感器连接，输出端与AD转换电路的输入端连接，所述AD转换电路的输入端还分别与外置测温中继器、氧传感器、可燃气体传感器、有毒气体传感器、烟雾传感器、水位传感器、温湿度传感器、位移传感器和压力传感器相连接，AD转换电路的输出端与主控单元连接；所述主控单元通过3G通信模块接入3G无线网络与监控中心主站相连接。

所述监控中心主站包括前置通信机、主控系统、数据库系统、数据发布系统和监控终端，所述前置通信机接入无线网络，所述主控系统分别与前置通信机、数据库系统和监控终端相连接，所述数据发布系统与数据库系统相连接，并接入因特网。监控中心主站汇集的各节点监测终端上传的数据进行全面报表分析，报警分析判断，实时监测电缆沟井电缆运行及环境状态，使管理人员得以最新资料，安排调度处置工作得心应手。

该电缆运行工况智能在线监测预警系统还包括若干个客户端，所述的客户端接入因特网并通过因特网访问数据发布系统，便于电力运维人员随时随地通过能上网的客户端获取电缆运行工况监测信息。

本发明所述的电缆运行工况智能在线监测预警系统主要由监测终端和监控中心主站两部分组成，监测终端实时采集电缆运行工况的各类监测参数(电缆金属护层的接地电流、电缆接头温度、可燃气体含量、有毒气体含量、氧气含量、烟雾、水位、井盖防盗等)，并通过无线网络定时上报采集数据到监控中心主站；监控中心主站对上报的采集数据进行及时的存储、统计、分析、显示和处理，监控中心主站是电缆运行智能综合监测、监视、控制和管理的平台，具有电缆运行综合数据采集、运行状态实时监测、图像数据显示、故障预警与告警、信息数据统计分析等功能。

本发明的监测终端具有以下特点：

1)实现了电缆沟井的综合状态监测，功能全面，极大的满足了电缆管理需要；

2)系统为模块化组合结构，分配增加灵活可变，根据客户要求系统可增加新功能，定制灵活；

3)成本低，采用无线通信方式在线监测，终端采用工业级成熟应用传感器，电缆沟井系统终端安装位置无地域限制，满足分布广泛的电缆沟井监测点设置；

4)安装方便易行、灵活，并且不破坏井结构和路面等现有市政设施；

5)采用低功耗、高效率无线通信技术，嵌入式技术，自动控制采集模式。无线传输(GPRS/3G)网络可选，高功率射频芯片，确保数据可靠传输。

6)监测装置具有极高的工作可靠性，包括供电技术，抗电磁干扰，电源管理、低功耗设计，强干扰下微弱信号处理良好，传感器等技术的研究和开发；

7)可远程集中管理配置，安全保密，多种组网适应不同的需要。

本发明的监控中心主站是数据处理和分析的中心。监测终端与主站间的数据传输是通过GPRS(3G)无线通讯网络来完成的，监控中心主站汇集的各节点监测终端上传的数据进行全面报表分析，报警分析判断，实时监测电缆沟井电缆运行及环境状态，使管理人员得以最新资料，安排调度处置工作得心应手。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.电缆运行工况智能在线监测预警系统，包括监测终端和监控中心主站，所述监测终端设置在电缆现场并通过无线网络与监控中心主站相连接，其特征是，

所述监测终端包括电缆接地电流监测单元、电缆接头温度监测单元、电缆井道氧气监测单元、电缆井道可燃气体监测单元、电缆井道有毒气体监测单元、电缆井道烟雾监测单元、电缆井道水位监测单元、电缆环境温湿度监测单元、电缆井道井盖防盗监测单元、数据采集单元、主控单元和无线通信模块；所述电缆接地电流监测单元包括护层接地电流互感器，所述护层接地电流互感器设置在金属护层的接地线上；所述电缆接头温度监测单元热电偶传感器、内置测温模块和外置测温中继器，所述热电偶传感器安装在电缆接头的导体铜接管部位，所述内置测温模块安装在电缆接头内屏蔽管部位，所述外置测温中继器安装在电缆接头主绝缘外部位置，热电偶传感器与内置测温模块相连接，内置测温模块通过无线通讯方式与外置测温中继器相连接；所述电缆井道氧气监测单元包括氧传感器，所述氧传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道可燃气体监测单元包括可燃气体传感器，所述可燃气体传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道有毒气体监测单元包括有毒气体传感器，所述有毒气体传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道烟雾监测单元包括烟雾传感器，所述烟雾传感器设置在电缆井道内；所述电缆井道水位监测单元包括水位传感器，所述水位传感器设置在电缆井道内；所述电缆环境温湿度监测单元包括温湿度传感器，所述温湿度传感器设置电缆井道内；所述电缆井道井盖防盗监测单元包括位移传感器，所述位移传感器设置在电缆井道井盖上；所述数据采集单元的输入端分别与护层接地电流互感器、外置测温中继器、氧传感器、可燃气体传感器、有毒气体传感器、烟雾传感器、水位传感器、温湿度传感器和位移传感器相连接，输出端与主控单元相连接，所述主控单元通过无线通信模块接入无线网络与监控中心主站相连接；

所述监控中心主站包括前置通信机、主控系统、数据库系统和监控终端，所述前置通信机接入无线网络，所述主控系统分别与前置通信机、数据库系统和监控终端相连接。

2.根据权利要求1所述的电缆运行工况智能在线监测预警系统，其特征是，所述电缆井道井盖防盗监测单元还包括压力传感器，所述压力传感器设置在电缆井道井盖与井盖垫圈之间，并与监测终端的数据采集单元相连接。

3.根据权利要求1所述的电缆运行工况智能在线监测预警系统，其特征是，所述无线网络包括GPRS无线网络或3G无线网络。

4.根据权利要求1所述的电缆运行工况智能在线监测预警系统，其特征是，所述护层接地电流互感器为磁光晶体结构的电流互感器。

5.根据权利要求1所述的电缆运行工况智能在线监测预警系统，其特征是，所述数据采集单元包括电流电压转换电路和AD转换电路，所述电流电压转换电路的输入端与护层接地电流互感器连接，输出端与AD转换电路的输入端连接，所述AD转换电路的输入端还分别与外置测温中继器、氧传感器、可燃气体传感器、有毒气体传感器、烟雾传感器、水位传感器、温湿度传感器和位移传感器连接，AD转换电路的输出端与主控单元连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电缆运行工况智能在线监测预警系统，其特征是，所述监控中心主站还包括数据发布系统，所述数据发布系统与数据库系统相连接，并接入因特网。

7.根据权利要求6所述的电缆运行工况智能在线监测预警系统，其特征是，还包括客户端，所述客户端接入因特网并通过因特网访问数据发布系统。