CN106353579A - 一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法，所述电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置包括测温单元(1)、测温通讯线圈(2)、局放检测单元(3)、表面测温装置(4)、高频电流互感器(5)、取电环(6)和综合控制单元(7)，测温单元(1)、测温通讯线圈(2)、局放检测单元(3)、表面测温装置(4)、高频电流互感器(5)、取电环(6)分别与综合控制单元(7)相连接，取电局放测温装置为密封一体结构。本发明的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置将取电系统、测温系统和局放检测系统融合在一起，优化了目前的高压电缆检测技术。

Description

一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法
技术领域
本发明涉及高压电技术领域，具体涉及一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法。
背景技术
高压电缆作为城市的血脉，提供着城市生活所需的能量。一旦电缆出现故障，对城市生活造成的影响不可估量。高压电路主要故障位置为高压电缆接头，做好高压电缆接头检测，是确保高压电缆稳定工作的要点。
高压电缆检测技术包含温度检测和局放检测，温度检查包含光钎检测和内置温度检测，其中以内置温度检测技术最好。高压电缆局放检测包含超声波检测和电缆铠装接地鞭高频信号检测，如公开号为CN203479963U的中国实用新型专利公开了一种电缆局部放电检测装置，它包括用于获取超声波的超声波信息的超声波检测仪和用于发送超声波信息的无线发送单元，还包括控制部及用于接收超声波信息的无线接收部，该装置基于由电缆所释放出的超声波进行电缆局部放电检测；但现有的检测技术都有不能排除背景噪声的问题，需要进一步研究如何将电缆接头检测做到极致。
发明内容
本发明提供一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法，以解决现有技术的高压电缆检测存在的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法，所述电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置包括测温单元、测温通讯线圈、局放检测单元、表面测温装置、高频电流互感器、取电环和综合控制单元，所述测温单元、测温通讯线圈、局放检测单元、表面测温装置、高频电流互感器、取电环分别与综合控制单元相连接，所述电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置为密封一体结构。
优选的是，所述测温单元、测温通讯线圈、局放检测单元均为内置置放结构。
在上述任一技术方案中优选的是，所述表面测温装置、高频电流互感器、取电环、综合控制单元均为外置置放结构。
在上述任一技术方案中优选的是，所述取电环连接综合控制单元组成取电系统。
在上述任一技术方案中优选的是，所述内置测温单元与内置测温通讯线圈、外置表面测温装置连接综合控制单元组成测温系统。
在上述任一技术方案中优选的是，所述内置局放检测单元与外置高频电流互感器连接综合控制单元组成局放检测系统。
在上述任一技术方案中优选的是，所述取电环和综合控制单元为整个系统供电，并提供电缆电流大小为测温系统温度是否过高作出准确判断。
在上述任一技术方案中优选的是，所述取电环和综合控制单元提供电缆电压相位，为局放检测系统提供相位信息以判断出准确的局放类型。
在上述任一技术方案中优选的是，所述内置测温单元置放于电缆芯线接头处。
在上述任一技术方案中优选的是，所述内置测温单元采用无源设计结构，使用无线模式通讯，支持无线充电。
在上述任一技术方案中优选的是，所述测温通讯线圈安装在橡胶绝缘层外、电缆铠装内部。
在上述任一技术方案中优选的是，所述测温通讯线圈采用无线通讯模式，支持无线充电。
在上述任一技术方案中优选的是，所述外置表面测温装置采用防水设计结构。
在上述任一技术方案中优选的是，所述内置局放检测单元安装在橡胶绝缘层外、电缆铠装内部。
在上述任一技术方案中优选的是，所述外置高频电流互感器安装在高压电缆接地鞭上面。
在上述任一技术方案中优选的是，所述外置高频电流互感器的频率带宽为20M。
在上述任一技术方案中优选的是，所述取电环采用哈弗结构安装。
在上述任一技术方案中优选的是，所述取电环带有气隙，为开环结构。
在上述任一技术方案中优选的是，所述取电环具有防震动缓冲结构，不对电缆有破坏。
在上述任一技术方案中优选的是，所述综合控制单元具有电源管理模块，支持取电电源管理。
在上述任一技术方案中优选的是，所述综合控制单元通过取电环测量出电流和电压相位。
在上述任一技术方案中优选的是，所述综合控制单元具有通讯模块，支持无线充电和无线通讯读取内置测温单元温度信息。
在上述任一技术方案中优选的是，所述综合控制单元具有处理传输模块，支持外置表皮测温装置信息读取。
在上述任一技术方案中优选的是，所述综合控制单元具有高速AD芯片，支持高频AD转换，其典型转换速度为62.5M。
在上述任一技术方案中优选的是，所述综合控制单元具有傅立叶变换处理模块，支持傅立叶变换，支持局放量计算。
在上述任一技术方案中优选的是，所述综合控制单元读取内置局放检测单元的数据，以判断真实局放时间。
在上述任一技术方案中优选的是，所述综合控制单元的壳体采用一体浇筑技术，具有较高防水等级和绝缘耐压等级。
在上述任一技术方案中优选的是，所述综合控制单元的数据处理模块支持红外数据输出、无线数据输出和隔离信号输出。
基于上述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，提供一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置的监测方法：所述电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置将取电系统、测温系统和局放检测系统融合在一起；其内置局放检测单元判断是否发生局放，其外置高频电流互感器检测放电量；其综合控制单元将电缆电流数据、内置温度数据、外置表皮温度数据进行整合，判断出电流对温升的影响，对电缆载荷量做出准确的评估，对电缆接头电阻质量做出评估；其综合控制单元将内置局放检测单元的数据与外置高频电流互感器的环局数据，以及取电环取得的电缆电压相位数据进行整合，准确判断出电缆局放量以及局放类型。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益效果：
(1)融合了当前温度检测和局放检测技术，并利用高压电缆本地取电技术，再将取电技术继续优化，取得电缆电流和高压电压相位。
(2)整合内置测温数据、外置表皮测温数据和电缆电流数据。利用综合控制单元，判断电缆接头温升，计算出电缆阻抗，为电缆故障提出可靠的依据。
(3)整合内置局放检测和外置电流互感器局放检测，配合取电环给出的电压相位，将外置电流互感器检测的局放背景信号全部排除，得出正真的局放信号，为电缆故障提出可靠的依据。
(4)综合控制单元采用密封一体结构，使用无线或者红外对外传输数据，做到了电气隔离。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为按照本发明的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法的一优选实施例的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置结构示意图；
附图标记：
1、测温单元，2、测温通讯线圈，3、局放检测单元，4、表面测温装置，5、高频电流互感器，6、取电环，7、综合控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本发明作任何形式上的限制。
为了克服高压电缆检测在现有技术中所存在的问题，本发明实施例提出一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法。
电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置包括测温单元、测温通讯线圈、局放检测单元、表面测温装置、高频电流互感器、取电环和综合控制单元；如图1所示，测温单元1、测温通讯线圈2、局放检测单元3、表面测温装置4、高频电流互感器5、取电环6分别与综合控制单元7相连接；该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置为密封一体结构。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，测温单元、测温通讯线圈、局放检测单元均为内置置放结构，表面测温装置、高频电流互感器、取电环、综合控制单元均为外置置放结构，取电环连接综合控制单元组成取电系统，内置测温单元与内置测温通讯线圈、外置表面测温装置连接综合控制单元组成测温系统，内置局放检测单元与外置高频电流互感器连接综合控制单元组成局放检测系统。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，取电环和综合控制单元为整个系统供电，并提供电缆电流大小为测温系统温度是否过高作出准确判断。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，取电环和综合控制单元提供电缆电压相位，为局放检测系统提供相位信息以判断出准确的局放类型。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，内置测温单元置放于电缆芯线接头处；内置测温单元采用无源设计结构，使用无线模式通讯，支持无线充电。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，测温通讯线圈安装在橡胶绝缘层外、电缆铠装内部；测温通讯线圈采用无线通讯模式，支持无线充电。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，外置表面测温装置采用防水设计结构。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，内置局放检测单元安装在橡胶绝缘层外、电缆铠装内部。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，外置高频电流互感器安装在高压电缆接地鞭上面，外置高频电流互感器的频率带宽为20M。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，取电环采用哈弗结构安装；取电环带有气隙，为开环结构；取电环具有防震动缓冲结构，不对电缆有破坏。
该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，综合控制单元具有电源管理模块，支持取电电源管理；综合控制单元通过取电环测量出电流和电压相位；综合控制单元具有通讯模块，支持无线充电和无线通讯读取内置测温单元温度信息；综合控制单元具有处理传输模块，支持外置表皮测温装置信息读取；综合控制单元具有高速AD芯片，支持高频AD转换，其典型转换速度为62.5M；综合控制单元具有傅立叶变换处理模块，支持傅立叶变换，支持局放量计算；综合控制单元读取内置局放检测单元的数据，以判断真实局放时间；综合控制单元的壳体采用一体浇筑技术，具有较高防水等级和绝缘耐压等级；综合控制单元的数据处理模块支持红外数据输出、无线数据输出和隔离信号输出。
上述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置的取电局放测温监测方法包括：电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置将取电系统、测温系统和局放检测系统融合在一起；其内置局放检测单元判断是否发生局放，其外置高频电流互感器检测放电量；其综合控制单元将电缆电流数据、内置温度数据、外置表皮温度数据进行整合，判断出电流对温升的影响，对电缆载荷量做出准确的评估，对电缆接头电阻质量做出评估；其综合控制单元将内置局放检测单元的数据与外置高频电流互感器的环局数据，以及取电环取得的电缆电压相位数据进行整合，准确判断出电缆局放量以及局放类型。
本发明实施例的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法，包含取电系统、测温系统和局放检测系统并将三者融合在一起。取电系统：取电环采用合金制造，磁导系数大，采用哈弗结构，方便安装，为了防止闭合磁性线圈在高压电缆上面因为电路过大容易产生发热剧烈震动的问题，本技术方案采用了带有气隙的开环安装方式，并且在安装的内衬使用了软塑胶垫，确保了取电环不会对电缆本身造成伤害，综合控制单元可进一步包含取电控制单元，采用谐振匹配和最大取电效率点追踪方式；另外综合控制单元通过检测取电电流电压，获得电缆运行电流和相位数据，为测温系统和局放检测系统做准备。测温系统：测温系统包含内置测温单元，内置测温单元可与测温天线配合，通过RFID模式，将能量注入给内置测温单元，将电缆铠装接头线芯温度准确测量；外置表面测温装置，使用防水工艺的温度采集芯片，可选用典型代表如DS18B20芯片；综合控制单元通过内置温度单元与外置表面测温的温度差计算出温升，再将取电系统传输过来的电流数据进行整合，计算出电流与温度比例系数，从而推导出接头阻抗，对于接头能够承受电流大小给出准备的判断，起到电缆需要扩容时，给出有利的数据支撑。局放检测系统：局放检测系统包含内置局放检测单元和外置高频电流互感器检测局放；内置局放检测单元的优点是，检测单元置位在电缆铠装内，有这铠装的金属壳体保护，可以不受外部电磁波干扰，能够测量出局放是否发生；但是对于局放放电量的测量比较困难，受限于安装位置和局放放生点位置和角度的不同，采集的信号不同，不能单凭内置局放检测单元检查出局放放电量的大小；而外置局放高频电流互感器，可以很精确的测量出局放放电量，但由于铠装环流的干扰，以及电缆外部很多的电磁波烦扰，局放测量的背景噪声很大，很难精准的判断出哪一个信号是局放，因此将内外局放检测结合起来，就可以测量出准确的局放；另外局放的放电特性是局放产生的时间在高压电缆的1、3象限，如果能够准确的知道高压电缆电压象限，就能再进一步的判断出局放的准确性，取电系统提高的高压电缆电压相位就起到了很好的补充作用。综上所述，这是一个强大的技术融合，将各种专业技术融合到一体，并且整合出一套最有力的数据来确保高压电缆的稳定运行。而在安装结构方面，为了使得设备局放较高的防水等级和绝缘等级，装置该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置使用了一体浇筑工艺，具有较高防水等级和绝缘耐压等级。另外，在数据通讯方面，该电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置使用了红外与无线通讯相结合，红外通讯与光钎想结合，支持光钎通讯数据，无线通讯支持334M、2.4G等通讯频率，方便系统数据输出。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，其特征在于：所述电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置包括测温单元(1)、测温通讯线圈(2)、局放检测单元(3)、表面测温装置(4)、高频电流互感器(5)、取电环(6)和综合控制单元(7)，所述测温单元(1)、测温通讯线圈(2)、局放检测单元(3)、表面测温装置(4)、高频电流互感器(5)、取电环(6)分别与综合控制单元(7)相连接，所述电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置为密封一体结构。
2.如权利要求1所述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，其特征在于：所述测温单元(1)、测温通讯线圈(2)、局放检测单元(3)均为内置置放结构。
3.如权利要求1所述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，其特征在于：所述表面测温装置(4)、高频电流互感器(5)、取电环(6)、综合控制单元(7)均为外置置放结构。
4.如权利要求1所述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，其特征在于：所述取电环(6)连接综合控制单元(7)组成取电系统。
5.如权利要求1或2所述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，其特征在于：所述内置测温单元(1)与内置测温通讯线圈(2)、外置表面测温装置(4)连接综合控制单元(7)组成测温系统。
6.如权利要求1或3所述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，其特征在于：所述内置局放检测单元(3)与外置高频电流互感器(5)连接综合控制单元(7)组成局放检测系统。
7.如权利要求1或4所述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，其特征在于：所述取电环(6)和综合控制单元(7)为整个系统供电，并提供电缆电流大小为测温系统温度是否过高作出准确判断。
8.如权利要求1或4所述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，其特征在于：所述取电环(6)和综合控制单元(7)提供电缆电压相位，为局放检测系统提供相位信息以判断出准确的局放类型。
9.如权利要求2所述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置，其特征在于：所述内置测温单元(1)置放于电缆芯线接头处。
10.根据权利要求1-28中任一项所述的电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置的监测方法，其特征在于：所述电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置将取电系统、测温系统和局放检测系统融合在一起；其内置局放检测单元(3)判断是否发生局放，其外置高频电流互感器(5)检测放电量；其综合控制单元(7)将电缆电流数据、内置温度数据、外置表皮温度数据进行整合，判断出电流对温升的影响，对电缆载荷量做出准确的评估，对电缆接头电阻质量做出评估；其综合控制单元(7)将内置局放检测单元(3)的数据与外置高频电流互感器(5)的环局数据，以及取电环(6)取得的电缆电压相位数据进行整合，准确判断出电缆局放量以及局放类型。
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