CN105372569A - 一种电缆接头绝缘状态在线监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆接头绝缘状态在线监测装置，微电流传感器和GPRS通讯器均与数据采集器相连且均与电源相连，GPRS信号接收器和显示器均与数据处理器相连。一种电缆接头绝缘状态在线监测装置的监测方法，采集电缆接头的相关参数，将这些数据传送到数据采集模块上，数据采集模块将进行AD转换，将数据通过GPRS通讯器发送出去，数据监视器通过其GPRS信号接收器接收数据，然后将这些数据整理计算电缆绝缘状态，并将这些数据显示在显示器上，同时根据数据判断该电缆接头的绝缘状态，发布告警或者重新采集。本发明的优点是：可用于对电缆接头绝缘情况进行实时监测，通过实时在线监测电缆接头绝缘状态，可实时了电缆接头绝缘状态的情况。

Description

一种电缆接头绝缘状态在线监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及一种电缆接头绝缘状态在线监测装置及监测方法。

背景技术

电力电缆是电力系统中传输和分配电能的重要设备，电力电缆作为城市供电网络的重要组成部分，其安全稳定的运行对供电系统有重要影响。目前，我国电力电缆的维护工作仍然是以预防性试验为主，但随着电压等级、输送容量的提高，电力电缆使用量的增多，这种定期检修的试验方式存在着一定的缺陷，不仅需要停电进行试验，还需要消耗大量的人力和物力，并且存在检漏或检修相对过于频繁的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电缆接头绝缘状态在线监测装置及监测方法，能够有效解决现有电力电缆接头绝缘状态需要人工检查，存在漏检的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种电缆接头绝缘状态在线监测装置，包括微电流传感器、数据采集器、电源、GPRS通讯器和数据监视器，所述微电流传感器和GPRS通讯器均与数据采集器相连，所述微电流传感器、数据采集器和GPRS通讯器均与电源电连接，所述数据监视器包括GPRS信号接收器、数据处理器和显示器，所述GPRS信号接收器和显示器均与数据处理器相连。

优选的，所述电源为太阳能蓄电池；能够为微电流传感器、数据采集器和GPRS通讯器提供足够的电量，并且取电方便，在断电后也可以维持仪器一定的工作时间。

优选的，电缆接头绝缘状态在线监测装置还包括用以固定微电流传感器的固定器，所述固定器包括第一弹簧夹、连接板、高度调节装置和第二弹簧夹，所述第一弹簧夹固定在连接板的一端，所述高度调节装置包括固定块和滑动块，所述固定块固定在连接板上，所述固定块背向第一弹簧夹的侧壁开有竖直的燕尾槽，滑动块的一端面与燕尾槽相适配，所述第二固定夹固定在滑动块上；无需对现有的电缆接头或者微电流传感器进行改装，就可以方便的固定微电流传感器的位置。

优选的，所述燕尾槽的侧壁上沿竖直方向开有至少一个螺纹孔，所述螺纹孔内设有固定滑动块的紧固螺栓；对滑动块的位置进行锁定，方便调节滑动块到合适的高度。

一种采用电缆接头绝缘状态在线监测装置的监测方法，通过微电流传感器采集电缆接头的电流数据、工频漏电流的大小、高频漏电流的峰值和脉冲频次，并测量电缆接头附近的环境温湿度，将这些数据通过有线的方式传送到数据采集模块上，数据采集模块将进行AD转换，将数据通过GPRS通讯器发送出去，数据监视器通过其GPRS信号接收器接收数据，然后将这些数据整理计算电缆绝缘状态，并将这些数据显示在显示器上，同时根据数据判断该电缆接头的绝缘状态，如果绝缘状态差，则直接在显示器上发布预警信号，如果绝缘状态好，则重新开始采集数据。

与现有技术相比，本发明的优点是：可用于对电缆接头绝缘情况进行实时监测，通过实时在线监测电缆接头绝缘状态，可实时了电缆接头绝缘状态的情况，为电力电缆的安全、可靠、高效的运行都能提供良好的数据参考，以便工作人员通过监测状态做出合理的处理，实现电缆运行的最优化；同时，记录的原始数据为发生故障后排查原因提供数据支持，以实现电力电缆的快速检修与更换。

附图说明

图1为本发明一种电缆接头绝缘状态在线监测装置的结构框图；

图2为本发明一种电缆接头绝缘状态在线监测装置中固定器的主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明一种采用电缆接头绝缘状态在线监测装置的监测方法的流程图。

具体实施方式

参阅图1为本发明一种电缆接头绝缘状态在线监测装置的实施例，一种电缆接头绝缘状态在线监测装置，包括微电流传感器1、数据采集器2、电源3、GPRS通讯器4和数据监视器5，所述微电流传感器1和GPRS通讯器4均与数据采集器2相连，所述微电流传感器1、数据采集器2和GPRS通讯器4均与电源3电连接，所述电源3为太阳能蓄电池，所述数据监视器5包括GPRS信号接收器6、数据处理器7和显示器8，所述GPRS信号接收器6和显示器8均与数据处理器7相连。

微电流传感器1采用是南京博纳威电子科技有限公司制造的TR0225-LSC型零磁通穿芯小电流传感器，由蓄电池供电，将城网电缆接头漏电流信号经由数据采集器2的单片机内部集成的AD转换器进行数字化采集，在进行简单的信号处理，数据采集器2的输出端与GPRS通讯器4的输入端连接。GPRS通讯器4采用GU906_GSM_GPRS_蓝牙无线模块，蓄电池为现场装置提供电源3，采用深圳市阿波莱科技有限公司的太阳能供电系统，控制器输出的电压大约为3.7V。

如图2、图3所示，电缆接头绝缘状态在线监测装置还包括用以固定微电流传感器1的固定器，所述固定器包括第一弹簧夹9、连接板10、高度调节装置和第二弹簧夹11，所述第一弹簧夹固定在连接板10的一端，所述高度调节装置包括固定块12和滑动块13，所述固定块12固定在连接板10上，所述固定块12背向第一弹簧夹的侧壁开有竖直的燕尾槽14，滑动块13的一端面与燕尾槽14相适配，所述第二固定夹固定在滑动块13上，所述燕尾槽14的侧壁上沿竖直方向开有至少一个螺纹孔15，所述螺纹孔15内设有固定滑动块13的紧固螺栓16。

第一弹簧夹9夹住电缆接头的后部，第二弹簧夹11夹住微电流传感器1，固定块12和滑动块13的相对高度，以使微电流传感器1位于恰当的高度，然后拧紧紧固螺栓16，将滑动块13锁死，从而将微电流传感器1固定住，采用固定器不需要对现有的电缆接头进行改装，就可以固定住电流传感器，而且采用弹簧夹对电缆接头和电流传感器的适应性都大大增加，可以使用在多种不同型号或者不同厂家的产品上。

如图4所示，一种采用电缆接头绝缘状态在线监测装置的监测方法，通过微电流传感器1采集电缆接头的电流数据、工频漏电流的大小、高频漏电流的峰值和脉冲频次一分钟多少个脉冲，并测量电缆接头附近的环境温湿度，将这些数据通过有线的方式传送到数据采集模块上，数据采集模块将进行AD转换，将数据通过GPRS通讯器4发送出去，数据监视器5通过其GPRS信号接收器6接收数据，然后将这些数据整理计算电缆绝缘状态，并将这些数据显示在显示器8上，同时根据数据判断该电缆接头的绝缘状态，如果绝缘状态差，则直接在显示器8上发布预警信号，如果绝缘状态好，则重新开始采集数据。

对于电缆接头绝缘状态的判断核心算法，包括以下步骤：

a)、使用数据采集模块采集电力电缆的工频漏电流的大小，高频漏电流的峰值，脉冲频次一分钟多少个脉冲和环境温湿度等信号；

b)、综合影响电缆绝缘绝缘状态的几个因素，利用模糊算法原理来确定故障原因与征兆之间的模糊关系；

c)、基于证据理论原理将几个正征兆进行融合，最终判断电缆的绝缘状态。

将模糊理论与证据理论径向结合，利用模糊理论中的模糊集合与隶属度函数构造绝缘参数的信度函数分配，不仅能够解决传统证据理论所存在的各传感器测量数据可信度分配难以确定的问题，而且能够充分利用各项绝缘参数，准确、实时地进行电缆的绝缘状态评估。

电缆接头绝缘状态在线监测方法步骤如下：

1、建立评价因素集

评价因素集为U＝{u1，u2，u3，u4，u5}＝{泄漏电流有效值，泄漏电流峰值，泄漏电流脉冲频次，环境温度，环境湿度}；这里，用Fi表示泄漏电流有效值，Fp表示泄漏电流峰值，Ff表示泄漏电流脉冲频次，T表示环境温度，H表示环境湿度。

2、确定绝缘参数的权重

1)建立模糊互补矩阵

2)求解一致矩阵

3、建立评价语集

F＝{f₁，f₂，f₃}＝{良，中，差}。

一般处于优质期的电缆处于使用初期，而检测的电缆大都是使用时间的电缆，故采用良，中，差三个等级；“良”表示XLPE电缆的绝缘状态良好；“中”表示XLPE电缆的绝缘性能下降，电缆处于老化早期，应加强监测并密切注意电缆可能发生的任何异常情况；“差”表示XLPE电缆的绝缘性能严重下降，电缆处于老化末期，系统报警，需要停电检修找出故障原因或对电缆进行更换。

4、建立模糊矩阵

为求得各绝缘参数对各绝缘状态的隶属度，即M矩阵中各分量元素的取值，需建立合适的隶属度函数。

按照隶属度函数分布求模糊矩阵实测值参数

代入得模糊矩阵M

5、模糊综合评估

模糊综合评估通过模糊关系式Y＝W°R完成，式中°为模糊算子，采用加权平均型的模糊算子，关系式为：

$y_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{w}_i{r}_{ij}$

得出了各参数的绝缘可信度分配后用证据理论两两结合后得出最终结论。

将前面所求电缆绝缘参数可信度分配值列入表中

利用证据理论合成规则进行组合，先将m3和m2进行组合求出组合后的各绝缘状态可信度分配m6(f1)、m6(f2)、m6(f3)，然后将m6与m3相结合，依次进行下去，直至与m5组合，求得最终绝缘状态可信度分配m(f1)、m(f2)、m(f3)，m就是最终绝缘评估结果，将评估结果列入下表：

根据结果判断电缆的绝缘状态，如果绝绝缘状态显示为差的可信度较高，则进行预警。

如此，便可实现对电缆绝缘状态在线监测评估。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (5)

1.一种电缆接头绝缘状态在线监测装置，其特征在于：包括微电流传感器(1)、数据采集器(2)、电源(3)、GPRS通讯器(4)和数据监视器(5)，所述微电流传感器(1)和GPRS通讯器(4)均与数据采集器(2)相连，所述微电流传感器(1)、数据采集器(2)和GPRS通讯器(4)均与电源(3)电连接，所述数据监视器(5)包括GPRS信号接收器(6)、数据处理器(7)和显示器(8)，所述GPRS信号接收器(6)和显示器(8)均与数据处理器(7)相连。

2.如权利要求1所述的一种电缆接头绝缘状态在线监测装置，其特征在于：所述电源(3)为太阳能蓄电池。

3.如权利要求1所述的一种电缆接头绝缘状态在线监测装置，其特征在于：电缆接头绝缘状态在线监测装置还包括用以固定微电流传感器(1)的固定器，所述固定器包括第一弹簧夹(9)、连接板(10)、高度调节装置和第二弹簧夹(11)，所述第一弹簧夹固定在连接板(10)的一端，所述高度调节装置包括固定块(12)和滑动块(13)，所述固定块(12)固定在连接板(10)上，所述固定块(12)背向第一弹簧夹的侧壁开有竖直的燕尾槽(14)，滑动块(13)的一端面与燕尾槽(14)相适配，所述第二固定夹固定在滑动块(13)上。

4.如权利要求3所述的一种电缆接头绝缘状态在线监测装置，其特征在于：所述燕尾槽(14)的侧壁上沿竖直方向开有至少一个螺纹孔(15)，所述螺纹孔(15)内设有固定滑动块(13)的紧固螺栓(16)。

5.一种采用如权利要求1所述电缆接头绝缘状态在线监测装置的监测方法，其特征在于：通过微电流传感器(1)采集电缆接头的电流数据、工频漏电流的大小、高频漏电流的峰值和脉冲频次，并测量电缆接头附近的环境温湿度，将这些数据通过有线的方式传送到数据采集模块上，数据采集模块将进行AD转换，将数据通过GPRS通讯器(4)发送出去，数据监视器(5)通过其GPRS信号接收器(6)接收数据，然后将这些数据整理计算电缆绝缘状态，并将这些数据显示在显示器(8)上，同时根据数据判断该电缆接头的绝缘状态，如果绝缘状态差，则直接在显示器(8)上发布预警信号，如果绝缘状态好，则重新开始采集数据。