CN107037318A - 一种电力电缆故障定位平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力电缆故障定位平台，包括设置在电缆线路上的故障检测器、信号回传机构、移动监测站和移动式监测单元，所述移动式监测单元包括架空轨道、移动机构、所述移动机构上设置的监测终端，所述信号回传机构包括电缆沟设置的通信线路和若干个无线接收器，所述故障检测器设置第一无线通信模块，所述监测终端包括控制模块、第二无线通信模块、存储模块、传感器模块、视频监测模块以及对应所述无线接收器设置的无线发射器，所述移动机构上通过顶出机构设置若干个故障定位机构。本发明通过故障检测器实时采集在线电流方式对线路故障进行全面监控，且通过对故障点定位，方便工作人员快速寻找到具体的故障位置，可以实现故障点的快速检修。

Description

一种电力电缆故障定位平台

技术领域

本发明涉及输电线路电缆故障监测技术领域，具体涉及一种电力电缆故障定位平台。

背景技术

电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线。在电力线路中，电缆所占比重正逐渐增加。电力电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，包括1-500KV以及以上各种电压等级，各种绝缘的电力电缆。

电力电缆线路由于其敷设隐蔽、维护方便、运行可靠及美化环境等原因，目前在城市、工厂、企业等电力供电线路中已得到了普及。但电缆一旦在运行中发生故障，将给连续化程度高的生产作业带来巨大的损失。无论是高压电缆或低压电缆，在施工安装、运行过程中经常因短路、过负荷运行、绝缘老化或外力作用等原因造成故障。

目前，多数电缆故障采用人工手持检测设备进行检测，很少利用机器人进行检测。其主要原因是机器人供电不方便，不能将机器人置于电缆隧道或电缆管道中进行长期监测。如授权公告号为CN 101576600B 的中国发明专利公开了一种自行走地下电缆故障检测智能仪，它采用机器人承载电缆故障检测设备进行检测，但是，该装置仍然没有解决机器人供电问题，因此不能使机器人一直在电缆隧道或电缆管道中工作。而且，该智能检测仪采用无线模块可以直接与地面上的上位机进行数据传输，但由于机器人在地下工作，数据并不能被传送到远方的监控中心的上位机，因此监控中心管理人员不能随时掌握故障动态，且机器人在地下不能随时传递数据，导致故障检测点很难定位，只能大致画出故障区域，然后进行仔细的排查，影响检修速度。

申请号为201510628106.0的发明公开了地下电缆故障监测系统包括机器人、电缆标示桩和上位机，电缆标示桩包括立柱、太阳能电池板、锂电池、单片机、GPS 定位模块、无线供电装置、数据中转装置和射频感应装置，GPRS 无线收发模块与上位机通信连接；机器人还包括用于接收所述无线供电装置的电能无线接收装置，与所述数据中转装置的第一无线数据收发模块匹配的第二无线数据收发模块，以及与所述射频感应装置配合的射频卡；上位机包括用于展示电缆位置的地图。本发明充分开发电缆标示桩，使其将供电、数据转发、地理位置定位、警示灯等多功能集合与一身，能为机器人不间断提供电能，且能准确定位电缆故障位置。但是该发明地面上方的装置较多，机器人较多，造价高昂。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种电力电缆故障定位平台，通过故障检测器实时采集在线电流方式对线路故障进行全面监控，故障判断更加及时、准确；并通过对故障点定位，方便工作人员快速寻找到具体的故障位置，可以实现故障点的快速检修，减小因为电缆故障带来的损失。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种电力电缆故障定位平台，包括设置在电缆线路上的故障检测器、电缆沟内设置的信号回传机构、移动监测站和移动式监测单元，所述移动式监测单元包括在电缆沟内设置的架空轨道、所述架空轨道上设置的移动机构、所述移动机构上设置的监测终端，所述信号回传机构包括电缆沟设置的通信线路和所述通信线路上设置的若干个无线接收器，所述故障检测器设置第一无线通信模块，所述监测终端包括控制模块、第二无线通信模块、存储模块、传感器模块、视频监测模块以及对应所述无线接收器设置的无线发射器，所述移动监测站与所述通信线路活动连接，所述控制模块与所述第二无线通信模块、存储模块、传感器模块、视频监测模块和无线发射器相连接，所述移动机构上通过顶出机构设置若干个故障定位机构。

进一步的，所述故障定位机构包括圆球形的透明壳体，所述透明壳体内设置电源、报警灯、zigbee模块、振动传感器和控制器，所述控制器分别与电源、报警灯、zigbee模块和振动传感器连接。

进一步的，所述透明壳体采用弹性塑料制成。

进一步的，所述电源与所述控制器之间设置总开关，所述总开关设置在所述透明壳体内。

进一步的，所述顶出机构包括移动机构上倾斜设置的若干个弹出筒，所述弹出筒底部设置伸缩顶杆，所述伸缩顶杆上设置所述故障定位机构，所述伸缩顶杆与所述控制模块连接。

进一步的，所述移动机构上设置超声波发生器和灭虫装置，所述灭虫装置采用电击式灭虫灯。

进一步的，所述移动监测站包括小车，所述小车上设置工控机、数据库服务器、GIS模块和与所述故障定位机构相配合的移动终端。

进一步的，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、明火传感器、可燃气体传感器和水位传感器。

进一步的，所述视频监测模块包括设置在所述移动机构上的微型云台，所述微型云台上设置红外摄像头和红外热成像仪，所述微型云台与所述控制模块连接。

进一步的，所述控制模块包括单片机芯片，所述第一无线通信模块和第二无线通信模块采用2.4G无线模块。

本发明提供了一种电力电缆故障监测平台，架空轨道沿电缆沟架设，一个移动式监测单元便可完成对整个电缆沟内的监测，若要加快速度可以设置多个对不同区域进行监测，架空轨道采用不锈钢制件，移动机构采用电动轨道车即可，成本很低，节约了大量的电线、传感器以及通信设备，对于成本以及施工困难降低很多。故障检测器分别安装在电缆线路的三相导线上，形成A 相故障检测器，B 相故障检测器和C 相故障检测器，同一电缆线路上每隔1.5-2km安装一组故障检测器，故障检测器实时采集三相电流信息并通过第一无线通信模块发送至移动时监测单元的存储模块内，当故障检测器发送故障信息后，移动时监测单元移动至电缆沟内的信号回传机构旁边时，将故障信息通过无线接收器和通信线路发送至监测中心，实现对故障信息的回传。移动式监测单元上设置的传感器模块采用了温度传感器监测电缆沟内的温度、湿度传感器监测电缆沟内的环境湿度、明火传感器利用明火中的紫外线对电缆沟内是否发生燃烧进行监测、可燃气体传感器可以监测到是否存在大量的可燃气体以及时排除隐患，水位传感器可以对电缆沟内的积水进行监测，并与现场的故障检测器相互配合，使得工作人员可以对电缆的故障以及故障发生的根本原因进行了解，便于从根本上解决问题。视频监测模块可以对电缆沟内的具体情况进行视频录制，并通过信号回传机构发送至监测中心，特别是故障检测器发送故障信息后，对故障范围内重点视频监测，利于对故障点及时找出，方便后续的检修作业。移动机构上设置的故障定位机构在发现故障点时，可以通过顶出机构顶出停放在故障点旁边，对整条电缆巡检之后，工作人员手持移动终端进入电缆沟内，便可感应到故障定位机构的地理位置，然后快速到达进行抢修作业，能够快速解决电缆故障，减小损失。

本发明仅仅使用少量的传感器便可实现对整个电缆的故障检测以及电缆沟内环境信息以及设备信息的监测，对线路、通信设备以及传感器的使用量较少，电缆沟内不需要布置复杂的线路，并且采用架空的轨道，不会受到电缆沟内复杂环境的影响；对电缆周边温湿度、明火、可燃气体、积水的监测，并通过监测到的信息做到一定的预估功能，实现对电缆沟的可视化、实时化监测，应对事故提前解决或在事故发生后第一时间进行抢修，大大减少了电缆故障的损失；通过故障检测器实时采集在线电流方式对线路故障进行全面监控，故障判断更加及时、准确；通过对故障点定位，方便工作人员快速寻找到具体的故障位置，可以实现故障点的快速检修，减小因为电缆故障带来的损失。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明顶出机构的结构示意图；

图3是本发明移动机构的结构示意图；

图4是本发明无线充电的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图4对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

实施例一

如图1、图2和图4所示：本实施例提供了一种电力电缆故障定位平台，包括设置在电缆线路上的故障检测器18、电缆沟内设置的信号回传机构6、移动监测站3和移动式监测单元，所述移动式监测单元包括在电缆沟内设置的架空轨道19、所述架空轨道19上设置的移动机构20、所述移动机构19上设置的监测终端10，所述信号回传机构6包括电缆沟设置的通信线路5和所述通信线路5上设置的若干个无线接收器7，所述故障检测器18设置第一无线通信模块15，所述监测终端10包括控制模块9、第二无线通信模块14、存储模块11、传感器模块12、视频监测模块13以及对应所述无线接收器7设置的无线发射器8，所述移动监测站3与所述通信线路5活动连接，所述控制模块9与所述第二无线通信模块15、存储模块11、传感器模块12、视频监测模块13和无线发射器8相连接，所述移动机构20上通过顶出机构设置若干个故障定位机构26。

架空轨道沿电缆沟架设，一个移动式监测单元便可完成对整个电缆沟内的监测，若要加快速度可以设置多个对不同区域进行监测，架空轨道采用不锈钢制件，移动机构采用电动轨道车即可，成本很低，节约了大量的电线、传感器以及通信设备，对于成本以及施工困难降低很多。故障检测器分别安装在电缆线路的三相导线上，形成A 相故障检测器，B相故障检测器和C 相故障检测器，同一电缆线路上每隔1.5-2km安装一组故障检测器，故障检测器实时采集三相电流信息并通过第一无线通信模块发送至移动时监测单元的存储模块内，当故障检测器发送故障信息后，移动时监测单元移动至电缆沟内的信号回传机构旁边时，将故障信息通过无线接收器和通信线路发送至监测中心，实现对故障信息的回传。移动式监测单元上设置的传感器模块采用了温度传感器监测电缆沟内的温度、湿度传感器监测电缆沟内的环境湿度、明火传感器利用明火中的紫外线对电缆沟内是否发生燃烧进行监测、可燃气体传感器可以监测到是否存在大量的可燃气体以及时排除隐患，水位传感器可以对电缆沟内的积水进行监测，并与现场的故障检测器相互配合，使得工作人员可以对电缆的故障以及故障发生的根本原因进行了解，便于从根本上解决问题。视频监测模块可以对电缆沟内的具体情况进行视频录制，并通过信号回传机构发送至监测中心，特别是故障检测器发送故障信息后，对故障范围内重点视频监测，利于对故障点及时找出，方便后续的检修作业。移动机构上设置的故障定位机构在发现故障点时，可以通过顶出机构顶出停放在故障点旁边，对整条电缆巡检之后，工作人员手持移动终端进入电缆沟内，便可感应到故障定位机构的地理位置，然后快速到达进行抢修作业，能够快速解决电缆故障，减小损失。

实施例二

如图1和图2所示：其与实施例一的区别在于：

所述故障定位机构26包括圆球形的透明壳体35，所述透明壳体35内设置电源33、报警灯28、zigbee模块17、振动传感器29和控制器27，所述控制器27分别与电源33、报警灯28、zigbee模块17和振动传感器29连接；所述透明壳体35采用弹性塑料制成；所述电源33与所述控制器27之间设置总开关30，所述总开关30设置在所述透明壳体35内；所述顶出机构包括移动机构20上倾斜设置的若干个弹出筒34，所述弹出筒34底部设置伸缩顶杆36，所述伸缩顶杆36上设置所述故障定位机构26，所述伸缩顶杆36与所述控制模块9连接；所述移动监测站3包括小车，所述小车上设置工控机2、数据库服务器1、GIS模块4和与所述故障定位机构26相配合的移动终端16。

该实施例为故障定位机构的一种实现方式，当故障定位机构被顶出机构顶出移动机构后，振动传感器为监测到较大的振动，控制器受到振动信号，控制报警灯亮起以及zigbee模块发送无线报警信号，电源为各个设备的工作提供电能，当工作人员手持移动终端进入后便可以很清楚的了解到故障点。因为故障定位机构被顶出，会出现弹跳，采用弹性塑料支撑的壳体可以对设备进行保护，避免被摔坏。故障定位机构设置一个总开关，避免在搬运过程中触发振动传感器，造成电能的浪费，只有在移动式监测单元准备进入电缆沟内，再打开开关，实现定位功能。

顶出机构的弹出筒斜向设置，可以保证移动式监测单元在移动过程中故障定位机构不会掉落，只有在伸缩顶杆接收到控制模块的控制信息后才顶出故障定位机构对故障点进行标记。移动监测站采用工控机接收移动式监测单元发送来的故障信息以及图像信息，数据库服务器可以对监测到的信息进行存储，GIS模块录入了电缆的地理位置坐标，与监测到的故障信息相配合，可以在GIS地图上清晰的展示出故障点位置及其周围环境，为检修工作提供极大的便利，移动终端可以采用手机、平板等手持且能安装zigbee模块的通信设备，使得工作人员在电缆沟内能够及时找到故障点。

实施例三

如图1和图3所示：其与实施例二的区别在于：

所述移动机构20上设置超声波发生器21和灭虫装置22，所述灭虫装置22采用电击式灭虫灯。超声波发生器可以对蛇鼠进行驱逐，防止其对移动式监测单元造成影响，灭虫装置采用电击式灭虫灯，灭虫效率较高，且电击之后蚊虫尸体很轻。

所述传感器模块12包括温度传感器、湿度传感器、明火传感器、可燃气体传感器和水位传感器。温度传感器监测电缆周边的温度、湿度传感器监测电缆周边的环境湿度、明火传感器利用明火中的紫外线对电缆周边是否发生燃烧进行监测、可燃气体传感器可以监测到是否存在大量的可燃气体以及时排除隐患，水位传感器可以对电缆沟内的积水进行监测，并与视频监测模块相互配合，实现对电缆周边温湿度、明火、可燃气体、积水的监测，并通过监测到的信息做到一定的预估功能，实现对电缆的可视化、实时化监测，应对事故提前解决或在事故发生后第一时间进行抢修，大大减少了电缆故障的损失。

所述视频监测模块13包括设置在所述移动机构20上的微型云台24，所述微型云台24上设置红外摄像头23和红外热成像仪25，所述微型云台24与所述控制模块9连接。视频监测模块针对电网沿线进行图像视频监测，采用了红外摄像头和红外热成像仪，分别对图像视频以及红外热成像监测，一方面代替工作人员进行巡检，另一方面可以对较大范围内的温度进行监测，提前发现火灾隐患，能够监测到线路是否发生短路升温、远方是否明火燃烧等情况，监测的距离较远，且这两个设备设置在微型云台上，微型云台采用两轴云台，与控制模块连接，从而接收到监测中心发送来的控制指令，能够被操控实现对每个角度进行观察。

所述控制模块9包括单片机芯片，所述第一无线通信模块15和第二无线通信模块14采用2.4G无线模块。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。第一无线通信模块和第二无线通信模块采用2.4G无线模块，2.4G无线模块工作在全球免申请ISM频道2400M-2483M范围内，实现开机自动扫频功能，共有50个工作信道，可以同时供50个用户在同一场合同时工作，无需使用者人工协调、配置信道。同时可以根据成本考虑，选择50米内、150米、600 米多种类型无线模块。接收单元和遥控器单元具有1键自动对码功能，数字地址编码，容量大，避免地址重复，使用功能强大，非常方便。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电力电缆故障定位平台，其特征在于：包括设置在电缆线路上的故障检测器、电缆沟内设置的信号回传机构、移动监测站和移动式监测单元，所述移动式监测单元包括在电缆沟内设置的架空轨道、所述架空轨道上设置的移动机构、所述移动机构上设置的监测终端，所述信号回传机构包括电缆沟设置的通信线路和所述通信线路上设置的若干个无线接收器，所述故障检测器设置第一无线通信模块，所述监测终端包括控制模块、第二无线通信模块、存储模块、传感器模块、视频监测模块以及对应所述无线接收器设置的无线发射器，所述移动监测站与所述通信线路活动连接，所述控制模块与所述第二无线通信模块、存储模块、传感器模块、视频监测模块和无线发射器相连接，所述移动机构上通过顶出机构设置若干个故障定位机构。

2.如权利要求1所述的电力电缆故障定位平台，其特征在于：所述故障定位机构包括圆球形的透明壳体，所述透明壳体内设置电源、报警灯、zigbee模块、振动传感器和控制器，所述控制器分别与电源、报警灯、zigbee模块和振动传感器连接。

3.如权利要求2所述的电力电缆故障定位平台，其特征在于：所述透明壳体采用弹性塑料制成。

4.如权利要求3所述的电力电缆故障定位平台，其特征在于：所述电源与所述控制器之间设置总开关，所述总开关设置在所述透明壳体内。

5.如权利要求4所述的电力电缆故障定位平台，其特征在于：所述顶出机构包括移动机构上倾斜设置的若干个弹出筒，所述弹出筒底部设置伸缩顶杆，所述伸缩顶杆上设置所述故障定位机构，所述伸缩顶杆与所述控制模块连接。

6.如权利要求1所述的电力电缆故障定位平台，其特征在于：所述移动机构上设置超声波发生器和灭虫装置，所述灭虫装置采用电击式灭虫灯。

7.如权利要求5所述的电力电缆故障定位平台，其特征在于：所述移动监测站包括小车，所述小车上设置工控机、数据库服务器、GIS模块和与所述故障定位机构相配合的移动终端。

8.如权利要求1所述的电力电缆故障定位平台，其特征在于：所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、明火传感器、可燃气体传感器和水位传感器。

9.如权利要求1所述的电力电缆故障定位平台，其特征在于：所述视频监测模块包括设置在所述移动机构上的微型云台，所述微型云台上设置红外摄像头和红外热成像仪，所述微型云台与所述控制模块连接。

10.如权利要求1所述的电力电缆故障定位平台，其特征在于：所述控制模块包括单片机芯片，所述第一无线通信模块和第二无线通信模块采用2.4G无线模块。