CN105445633A - 一种高压电缆护层环流多状态监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压电缆护层环流多状态监测装置，该监测装置的输入端连接至前端采集单元以接收原始测量的数据信息，监测装置的输出端连接监控主机以输出初步处理的数据信息；该监测装置包括有供电单元、数据采集单元和通讯单元，所述的数据采集单元与通讯单元采用数据线缆连接，所述的供电单元分别采用电缆连接数据采集单元和通讯单元以提供电源；所述的数据采集单元的输入端连接前端采集单元以接收原始测量的数据信息，数据采集单元的输出端连接通讯单元，由该通讯单元连接所述的监控主机。本发明旨在提供一种标准化、模块化和产品化的多状态监测装置，使产品化的高压电缆护层环流多状态监测装置更易于安装调试和维护。

Description

一种高压电缆护层环流多状态监测装置

技术领域

本发明涉及电气监测领域，尤其是涉及一种用于监测高压电缆护层环流的多状态监测装置。

背景技术

在我国，110KV及以上的高压输电电缆主要为单芯电缆。单芯电缆的金属护层与电缆的缆芯通过交流电流时会产生磁力线相铰链，使其两端出现较高的感应电压。因此，需采取适当的接地措施，使感应电压处于安全电压范围内。但无论采用何种接地方式，一旦接地系统遭到破坏，如交叉互联线被盗割或直接接地点未能有效接地，会导致电缆外护套被击穿并在击穿点持续放电，造成电缆外护套温度升高甚至引起火灾；而电缆护层绝缘损伤将会使电缆金属护套多点接地，导致金属护层产生很大的循环电流（严重时达到主电流50%以上），从而不断增加外护套损耗，影响电缆载流能力和电网的安全运行。

通常情况下，高压电缆绝缘是否存在缺陷可以通过电缆金属护层循环电流的变化反映出来。而目前对电缆护层环流监测技术都比较成熟，其工作原理是将电缆护层环流的微小变化进行放大和就地数字化后传输给上位监测软件并结合线路运行电流、电缆表面温度等实时信息进行分析处理，实现对电缆运行状况的在线监测，从而对电缆接头或电缆本体的故障趋势进行评估和预警。现有技术中对护层环流的采集装置通常都需要安装在电缆交叉互联接头或终端接头的接地线处，因此对现场采集装置的供电和采集信息的传输是实现护层环流在线监测的技术关键点。

目前采用供电和通讯共缆传输技术是最为经济可行的方式，但由于城市发展的特殊需求，电缆线路往往不是整条敷设，而是由地下电缆和架空线路交替相连，即一条供电线路中，某段电缆敷设在地下电缆隧道中，某段敷设在电缆沟或电缆排管中，而某段采用架空敷设方式，因此不同段的电缆连接头、终端连接头的在线监测装置因环境条件制约可选择的供电和传输方式均不一样，只能采用各自独立的供电与通讯方式，这样往往会导致现场设备类型繁多、线缆混乱，不利于统一管理且故障排查困难，从而增加维护成本。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于监测高压电缆护层环流的多状态监测装置，使产品化的高压电缆护层环流多状态监测装置更易于安装调试和维护。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种高压电缆护层环流多状态监测装置，该监测装置的输入端连接至前端采集单元以接收原始测量的数据信息，监测装置的输出端连接监控主机以输出初步处理的数据信息；该监测装置包括有供电单元、数据采集单元和通讯单元，所述的数据采集单元与通讯单元采用数据线缆连接，所述的供电单元分别采用电缆连接数据采集单元和通讯单元以提供电源；所述的数据采集单元的输入端连接前端采集单元以接收原始测量的数据信息，数据采集单元的输出端连接通讯单元，由该通讯单元连接所述的监控主机；

所述的前端采集单元包括有护层电流互感器、线路电流互感器和温度传感器，所述的护层电流互感器套装在高压电缆上电缆接头或电缆终端接头的接地线上，所述的线路电流互感器套装在高压电缆的电缆线路上，所述的温度传感器紧贴地安装在电缆接头表面上。

所述的供电单元包括供电模块，该供电模块或为开关电源模块、或为CT取能电源模块、或为蓄电池电源模块；所述通讯单元包括通讯模块，该通讯模块或为RS485串行接口模块、或为RJ45以太网接口模块、或为GPRS模块。

所述的数据采集单元包括数据采集卡和A/D转换器，所述的数据采集卡分别连接护层电流互感器、线路电流互感器和温度传感器以接收标准直流信号，所述的A/D转换器接收数据采集卡的标准直流信号以转化为数字量数据。

基于上述技术方案，本发明的高压电缆护层环流多状态监测装置与现有技术相比具有如下技术优点：

1.本发明的监测装置具有高效的数据采集能力，便于实时连续采集运行电缆的护层环流、运行电流、电缆表面温度，实现高压电缆护层环流的多状态监测，为预测电缆接头或电缆本体的故障趋势分析提供依据。

2.本发明的监测装置采用模块化设计，灵活的复用模式可因地制宜。本发明的供电单元提供三种供电模块：开关电源模块、CT取能电源模块、蓄电池电源模块，本发明的通讯单元提供三种通讯模块：RS485串行接口模块、RJ45以太网接口模块、GPRS模块，可根据现场环境条件灵活选择供电方式和通讯方式。

3.本发明的监测装置采用标准化、产品化的设计，扩充和维护起来非常方便，并且外围设备简单，标准化、产品化的设计便于统一管理和故障排除；当某个模块出现故障，只需换上相应的备用模块，将接线端连上新接入的备用模块即可，维护便捷可靠。

4.本发明的监测装置结构设计防护等级高、工作安全可靠，高压电缆护层电流多状态监测装置所有器件均采用全防水、防潮结构，其中数据采集单元具有较强抗干扰性，可工作于各种环境恶劣的场合。

附图说明

图1为本发明高压电缆护层环流多状态监测装置的系统结构示意图；

图2为本发明高压电缆护层环流多状态监测装置在实施中的数据处理流程图；

图3为本发明高压电缆护层环流多状态监测装置在实施例1中交叉互联接地系统护层环流监测时的结构示意图；

图4为本发明在高压电缆护层环流多状态监测装置在实施例2中直接接地系统护层环流监测的结构示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明的高压电缆护层环流多状态监测装置做进一步的详细描述，要求更为清楚明了地理解本发明的结构组成和工作流程，但不能以此来限制本发明的保护范围。

参看图1，图1为本发明高压电缆护层环流多状态监测装置的系统结构示意图。本发明涉及到一种新型的高压电缆护层环流多状态监测装置，该高压电缆护层环流多状态监测装置A的输入端连接至前端采集单元E以接收原始测量的数据信息，高压电缆护层环流多状态监测装置A的输出端连接监控主机F以输出初步处理的数据信息。

该高压电缆护层环流多状态监测装置A包括有供电单元B、数据采集单元D和通讯单元C，所述的数据采集单元D与通讯单元C采用数据线缆连接，所述的供电单元B分别采用电缆连接数据采集单元D和通讯单元C以提供电源；所述的数据采集单元D的输入端连接前端采集单元E以接收原始测量的数据信息，数据采集单元D的输出端连接通讯单元C，由该通讯单元C连接所述的监控主机F。

在本发明的高压电缆护层环流多状态监测装置中，所述的前端采集单元E包括有护层电流互感器、线路电流互感器和温度传感器，所述的护层电流互感器套装在高压电缆上电缆接头或电缆终端接头的接地线上，所述的线路电流互感器套装在高压电缆的电缆线路上，所述的温度传感器紧贴地安装在电缆接头表面上。

在本发明的高压电缆护层环流多状态监测装置中，所述的供电单元B包括供电模块，该供电模块或为开关电源模块、或为CT取能电源模块、或为蓄电池电源模块；所述通讯单元C包括通讯模块，该通讯模块或为RS485串行接口模块、或为RJ45以太网接口模块、或为GPRS模块。

在本发明的高压电缆护层环流多状态监测装置中，所述的数据采集单元D包括有数据采集卡和A/D转换器，所述的数据采集卡分别连接护层电流互感器、线路电流互感器和温度传感器以接收标准直流信号，所述的A/D转换器接收数据采集卡的标准直流信号以转化为数字量数据。图1中，高压电缆护层环流多状态监测装置A，包括供电单元B，数据采集单元D和通讯单元C。供电单元B为数据采集单元D和通讯单元C提供电源；数据采集单元D对前端采集装置E测量到的数据信息进行采集和转换；通讯单元C将数据采集单元D输出的数据信息传输给监控主机F进行分析和评估。图2描述了本发明在实现高压电缆护层环流监测和报警的数据处理流程。图1所述的前端采集装置E直接对电缆接头或电缆终端接头接地线上的护层环流、线路运行电流、电缆表面温度进行测量，并转换成图1所述的数据采集单元D可输入的标准直流信号，该信号经数据采集单元D进行A/D转换成数字量数据，转换后的数字量数据通过图1所述的通讯单元C传输给所述的监控主机F，由监控主机F进行数据展示和分析评估，同时对故障信息输出报警。

实施例1

如图3所示，通过一个具体实施例来说明本发明在交叉互联接地系统对护层环流监测的典型应用。在本实施例中，高压电缆护层环流多状态监测装置1采用现场电源供电方式，即从现场接入220V交流电源，通过图1所述的供电单元的开关电源模块转换成图1所述的数据采集单元和通讯单元工作所需的24V直流电源。高压电缆护层环流多状态监测装置1通过图1中所述的数据采集单元对套装在电缆接头接地线上的护层电流互感器3、套装在电缆线路6上的线路电流互感器2、紧贴安装在电缆接头4表面的温度传感器5等测量的数据进行采集并转换，转换后的数据由图1所述的通讯单元的RJ45以太网接口模块通过网线7传输给监控主机8。

实施例2

如图4所示，通过一个具体实施例来说明本发明在直接接地系统对护层环流监测的典型应用。在本实施例中，高压电缆护层环流多状态监测装置1采用CT取能供电方式，即图1所述的供电单元采用CT取能电源模块，所述的CT取能电源模块由CT取能互感器9和感应取能装置两部分组成，其中CT取能互感器9从电缆线路中获取感应电能，感应取电装置将感应电能进行整流、滤波、稳压后输出图1所述数据采集单元和通讯单元工作所需的电源。高压电缆护层环流多状态监测装置1通过图1所述的数据采集单元对套装在电缆终端接头接地线上的护层电流传感器3测量的数据进行采集并转换，转换后的数据由图1所述的通讯单元的GPRS模块通过GPRS网络传输给GPRS接收端模块10，其中GPRS模块通过天线11发送数据，GPRS接收端模块10通过天线12接收数据。GPRS接收端模块10将接收到的数据通过串口传输给监控主机8。

毫无疑问，以上实施例只是本发明高压电缆护层环流多状态监测装置的几个具体实现方式，除此之外还包括有其他类似的结构形式和等同的结构变化。总而言之，本发明的高压电缆护层环流多状态监测装置的保护范围还包括有其他对于本领域技术人员来说显而易见的变化和替代。

Claims (3)

1.一种高压电缆护层环流多状态监测装置，其特征在于，该监测装置的输入端连接至前端采集单元以接收原始测量的数据信息，监测装置的输出端连接监控主机以输出初步处理的数据信息；该监测装置包括有供电单元、数据采集单元和通讯单元，所述的数据采集单元与通讯单元采用数据线缆连接，所述的供电单元分别采用电缆连接数据采集单元和通讯单元以提供电源；所述的数据采集单元的输入端连接前端采集单元以接收原始测量的数据信息，数据采集单元的输出端连接通讯单元，由该通讯单元连接所述的监控主机；

所述的前端采集单元包括有护层电流互感器、线路电流互感器和温度传感器，所述的护层电流互感器套装在高压电缆上电缆接头或电缆终端接头的接地线上，所述的线路电流互感器套装在高压电缆的电缆线路上，所述的温度传感器紧贴地安装在电缆接头表面上。

2.根据权利要求1所述的一种高压电缆护层环流多状态监测装置，其特征在于，所述的供电单元包括供电模块，该供电模块或为开关电源模块、或为CT取能电源模块、或为蓄电池电源模块；所述通讯单元包括通讯模块，该通讯模块或为RS485串行接口模块、或为RJ45以太网接口模块、或为GPRS模块。

3.根据权利要求1所述的一种高压电缆护层环流多状态监测装置，其特征在于，所述的数据采集单元包括数据采集卡和A/D转换器，所述的数据采集卡分别连接护层电流互感器、线路电流互感器和温度传感器以接收标准直流信号，所述的A/D转换器接收数据采集卡的标准直流信号以转化为数字量数据。