CN105759168A - 一种地下电缆巡检与故障定位装置及检测诊断的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地下电缆巡检与故障定位装置及其检测诊断方法，包括地面计算机和地下机器人，所述地下机器人上安装有水平云台，所述水平云台上安装有信号终端、电缆放电拾音器、温度传感器和摄像监测装置，所述地下机器人、所述电缆放电拾音器、所述温度传感器和所述摄像监测装置均通过数据线与所述信号终端电连接；所述信号终端通过数据线与所述地面计算机连接。检测诊断时包括电缆损伤点的检测诊断步骤、亚健康状态的检测诊断步骤、临界故障状态检测步骤、单相接地短路故障检测步骤和相间短路故障检测步骤。本发明克服传统的人工电缆故障检测方法效率低、故障类型和故障与异常点查找困难、停电时间长等缺点，具有广泛的应用前景。

Description

一种地下电缆巡检与故障定位装置及检测诊断的方法

技术领域

本发明涉及电缆巡检技术领域，尤其涉及一种电缆巡检中的故障定位与诊断装置及检测诊断的方法。

背景技术

随着经济与城市建设的高速发展，城市电力传输越来越多的采用地下电缆。电缆铺设在地下的电缆隧道或者电缆沟内，由于电缆隧道和电缆沟内情况复杂，个别地段有积水，还有像老鼠一类的小动物，使电缆很容易因腐蚀、通风不良而降低其绝缘性能，其次电缆线路长期过负荷也会造成电缆绝缘性能的降低，当电缆的绝缘性能降低到一定程度时就很容易出现故障，甚至引发火灾。长期以来，在电缆故障检测方面，主要还是靠人工进行，由于电缆线路的隐蔽性、运行资料不完善以及测试设备探测水平的局限性，使电缆故障的查找非常困难，故障点很难确定，故障处理效率非常低。因此，开发一种能及时掌握电缆运行情况，有效避免故障隐患，并在故障发生后能快速、准确确定故障类型及故障点的地下电缆巡检与故障定位系统具有重要理论意义与实用价值。

发明内容

为克服传统的人工电缆故障检测方法效率低、故障类型和故障与异常点查找困难、停电时间长等缺点，本发明提供了一种基于机器人的地下电缆巡检与故障定位装置及其诊断方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种地下电缆巡检与故障定位装置，包括地面计算机和地下机器人，所述地下机器人上安装有水平云台，所述水平云台上安装有信号终端、电缆放电拾音器、温度传感器和摄像监测装置，所述地下机器人、所述电缆放电拾音器、所述温度传感器和所述摄像监测装置均通过数据线与所述信号终端电连接；所述信号终端通过数据线与所述地面计算机连接。

进一步的，所述地下机器人为六足蜘蛛机器人。

本发明还提供了一种基于机器人的地下电缆巡检与故障定位装置进行检测诊断的方法，包括电缆损伤点的检测诊断步骤、亚健康状态的检测诊断步骤、临界故障状态检测步骤、单相接地短路故障检测步骤和相间短路故障检测步骤。

上述方案中，所述电缆损伤点的检测诊断步骤为：摄像监测装置可以测出由于鼠害、碰、砸、压等造成电缆外部损伤的损伤点，并通过机器人的运行位置确定电缆损伤点。

上述方案中，所述亚健康状态的检测诊断步骤为：温度传感器测得的电缆表面温度超过电缆最高正常运行温度、但电缆放电拾音器并没有测到“滋、滋”的电缆放电声音且摄像监测装置检测到的电缆图像无异常，则认为目前电缆处于局部亚健康状态且没有发生漏电和短路故障，应对电缆温度升高处进行进一步的检测，电缆温度升高点可通过机器人的位置确定。

上述方案中，所述临界故障状态检测步骤为：温度传感器测得的电缆表面温度超过电缆最高正常运行温度、且电缆放电拾音器测到“滋、滋”的电缆放电声音，但摄像监测装置检测到的电缆图像无异常，此时可认为电缆处于临界故障状态，进一步发展电缆将发生对地漏电或相间短路故障，需要进行处理，异常点可通过机器人的运行位置确定。

上述方案中，所述单相接地短路故障检测步骤为：传感器测得的电缆表面温度超过电缆最高正常运行温度、电缆放电拾音器也测到“滋、滋”的电缆放电声音，且摄像监测装置检测到的电缆表面灼烧或弧光，此时可认为电缆已经发生了漏电故障，电缆短路处可通过机器人的位置确定；摄像监测装置检测到的电缆表面有灼烧现象，则认为电缆曾经发生过漏电故障，该故障属于非金属故障，是由于环境湿度较大和电缆局部绝缘降低所造成，当环境湿度和电缆局部绝缘恢复正常后，该漏电故障自动消除了，但需要对电缆维护，维修点通过机器人的运行位置确定。

上述方案中，所述相间短路故障检测步骤为：相间短路故障发生且停电后，其故障点的查找方法为，通过摄像监测装置检测到的电缆表面有灼烧现象，并根据通过机器人的运行位置确定其故障点。

本发明的有益效果：（1）该装置可有效的通过声音、温度以及视频信号来监测电缆沟或电缆隧道内电缆的运行情况，对电缆的健康状态进行预测，发出预警信息，有效避免故障隐患。（2）当电缆发生故障时，该装置可有效的通过声音、温度以及视频信号快速、准备的判断出故障类型并进行故障定位，提高了检修效率，缩短了停电时间。（3）该装置可实现电缆的不停电检修，不仅降低了停运损失还节省了故障检修费用。（4）该装置通过一个装在机器人水平云台上的红外温度传感器实现电缆温度实时连续的测量，不仅安全、快速、准确、而且与其他的电缆测温系统相比经济性好。

附图说明

图1为本发明装置的结构原理图。

图2为本发明装置的结构构造图。

图中：1.地面计算机；2.数据线；3.信号终端；4.电缆放电拾音器；5.温度传感器；6.摄像监测装置；7.地下机器人；8.水平云台。

具体实施方式

整个装置由机器人、水平云台、视频采集模块、温度采集模块、声音采集模块、信号终端、地面计算机等组成，如图1所示。在操作人员的远程控制下，对电缆进行视频、温度、声音信号的采集，并将采集的信号实时的传输到地面计算机，最后通过传输到地面计算机上的视频画面、声音信号和温度坐标曲线来判断电缆运行情况，对电缆的健康状态进行预测，并在电缆发生故障时进行快速、准确的故障定位。

如图2所示，本发明的地下电缆巡检与故障定位装置，包括地面计算机1和地下机器人7，所述地下机器人7上安装有水平云台8，所述水平云台8上安装有信号终端3、电缆放电拾音器4、温度传感器5和摄像监测装置6。针对温度传感器5，为了实现对电缆温度经济的连续的测量，考虑到机器人在电缆隧道内行走，本实施例选用非接触式的红外温度传感器，将该传感器装在靠近电缆侧的水平云台上，随着机器人的行走，即可获取电缆各点的温度，温度传感器通过USB数据线与信号终端相连接。针对地下机器人7，考虑到电缆沟内路面凸凹不平，部分路段还有积水与泥泞，因此本实施例选择运动灵活、越障稳定性好的六足机器人。针对电缆放电拾音器4，由于拾音器是用来采集电缆通道内的声音信号，监测电缆是否存在放电现象，本实施例中选用的拾音器具有高保真、高灵敏度、抗干扰能力强等优点，适合在环境复杂的电缆隧道内使用。拾音器通过音频采集卡与信号终端相连，地面计算机将声音信号从其音频输出接口送至外置的喇叭。针对摄像监测装置6，摄像监测装置不仅要测出电缆表面情况，即电缆是否存在外部损伤点、灼烧或弧光，同时还要了解机器人在电缆隧道内的行走情况，以实现对机器人运动的控制。针对信号终端3，温度传感器、电缆放电拾音器、摄像监测装置及机器人都是通过数据线2与信号终端相连的，又考虑到信号终端与地面计算机通过网线组成局域网，因此本实施例选择带有USB、网线接口的工作稳定、性能好的信号终端即可。

一种利用本实施例的基于机器人的地下电缆巡检与故障定位装置进行检测诊断的方法，包括电缆损伤点的检测诊断步骤、亚健康状态的检测诊断步骤、临界故障状态检测步骤、单相接地短路故障检测步骤和相间短路故障检测步骤。所述电缆损伤点的检测诊断步骤为：摄像监测装置可以测出由于鼠害、碰、砸、压等造成电缆外部损伤的损伤点，并通过机器人的运行位置确定电缆损伤点。所述亚健康状态的检测诊断步骤为：温度传感器测得的电缆表面温度超过电缆最高正常运行温度、但电缆放电拾音器并没有测到“滋、滋”的电缆放电声音且摄像监测装置检测到的电缆图像无异常，则认为目前电缆处于局部亚健康状态且没有发生漏电和短路故障，应对电缆温度升高处进行进一步的检测，电缆温度升高点可通过机器人的位置确定。所述临界故障状态检测步骤为：温度传感器测得的电缆表面温度超过电缆最高正常运行温度、且电缆放电拾音器测到“滋、滋”的电缆放电声音，但摄像监测装置检测到的电缆图像无异常，此时可认为电缆处于临界故障状态，进一步发展电缆将发生对地漏电或相间短路故障，需要进行处理，异常点可通过机器人的运行位置确定。所述单相接地短路故障检测步骤为：传感器测得的电缆表面温度超过电缆最高正常运行温度、电缆放电拾音器也测到“滋、滋”的电缆放电声音，且摄像监测装置检测到的电缆表面灼烧或弧光，此时可认为电缆已经发生了漏电故障，电缆短路处可通过机器人的位置确定；摄像监测装置检测到的电缆表面有灼烧现象，则认为电缆曾经发生过漏电故障，该故障属于非金属故障，是由于环境湿度较大和电缆局部绝缘降低所造成，当环境湿度和电缆局部绝缘恢复正常后，该漏电故障自动消除了，但需要对电缆维护，维修点通过机器人的运行位置确定。所述相间短路故障检测步骤为：相间短路故障发生且停电后，其故障点的查找方法为，通过摄像监测装置检测到的电缆表面有灼烧现象，并根据通过机器人的运行位置确定其故障点。

Claims (8)

1.一种地下电缆巡检与故障定位装置，其特征在于，包括地面计算机（1）和地下机器人（7），所述地下机器人（7）上安装有水平云台（8），所述水平云台（8）上安装有信号终端（3）、电缆放电拾音器（4）、温度传感器（5）和摄像监测装置（6），所述地下机器人（7）、所述电缆放电拾音器（4）、所述温度传感器（5）和所述摄像监测装置（6）均通过数据线（2）与所述信号终端（3）电连接；所述信号终端通过数据线与所述地面计算机（1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种地下电缆巡检与故障定位装置，其特征在于，所述地下机器人（7）为六足蜘蛛机器人。

3.一种利用权利要求1所述的一种地下电缆巡检与故障定位装置进行检测诊断的方法，包括电缆损伤点的检测诊断步骤、亚健康状态的检测诊断步骤、临界故障状态检测步骤、单相接地短路故障检测步骤和相间短路故障检测步骤。

4.根据权利要求3所述的一种地下电缆巡检与故障定位装置进行检测诊断的方法，其特征在于，所述电缆损伤点的检测诊断步骤为：摄像监测装置可以测出由于鼠害、碰、砸、压等造成电缆外部损伤的损伤点，并通过机器人的运行位置确定电缆损伤点。

5.根据权利要求3所述的一种地下电缆巡检与故障定位装置进行检测诊断的方法，其特征在于，所述亚健康状态的检测诊断步骤为：温度传感器测得的电缆表面温度超过电缆最高正常运行温度、但电缆放电拾音器并没有测到“滋、滋”的电缆放电声音且摄像监测装置检测到的电缆图像无异常，则认为目前电缆处于局部亚健康状态且没有发生漏电和短路故障，应对电缆温度升高处进行进一步的检测，电缆温度升高点可通过机器人的位置确定。

6.根据权利要求3所述的一种地下电缆巡检与故障定位装置进行检测诊断的方法，其特征在于，所述临界故障状态检测步骤为：温度传感器测得的电缆表面温度超过电缆最高正常运行温度、且电缆放电拾音器测到“滋、滋”的电缆放电声音，但摄像监测装置检测到的电缆图像无异常，此时可认为电缆处于临界故障状态，进一步发展电缆将发生对地漏电或相间短路故障，需要进行处理，异常点可通过机器人的运行位置确定。

7.根据权利要求3所述的一种地下电缆巡检与故障定位装置进行检测诊断的方法，其特征在于，所述单相接地短路故障检测步骤为：传感器测得的电缆表面温度超过电缆最高正常运行温度、电缆放电拾音器也测到“滋、滋”的电缆放电声音，且摄像监测装置检测到的电缆表面灼烧或弧光，此时可认为电缆已经发生了漏电故障，电缆短路处可通过机器人的位置确定；摄像监测装置检测到的电缆表面有灼烧现象，则认为电缆曾经发生过漏电故障，该故障属于非金属故障，是由于环境湿度较大和电缆局部绝缘降低所造成，当环境湿度和电缆局部绝缘恢复正常后，该漏电故障自动消除了，但需要对电缆维护，维修点通过机器人的运行位置确定。

8.根据权利要求3所述的一种地下电缆巡检与故障定位装置进行检测诊断的方法，其特征在于，所述相间短路故障检测步骤为：相间短路故障发生且停电后，其故障点的查找方法为，通过摄像监测装置检测到的电缆表面有灼烧现象，并根据通过机器人的运行位置确定其故障点。