CN107688137A - 一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统及其方法 - Google Patents

一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统，包括监测反馈系统、显示客户端、以及故障指示器和位置指示灯，故障指示器依次设置于高压线缆上，所述位置指示灯与故障指示器的数量相同，监测反馈系统，包括护罩、颜色传感器、分单片机以及无线发射模块；显示客户端，包括客户端、无线接收模块和总单片机。本发明通过颜色传感器对故障指示器是否监测到故障进行信号采集，相比电流采集装置的使用，更加直观简便，且便于维护；而且通过与每个故障指示器相对应的位置指示灯的设置，不再需要在故障指示器上安装GPS定位模块，也可以通过位置指示灯的亮灯情况，来确定故障指示器在高压线缆上的位置，十分值得推广。

Description

一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统及其方法
技术领域
本发明涉及线缆故障监测技术领域，具体为一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统及其方法。
背景技术
目前高压线缆的大量使用，使得线缆的故障率也相应的增加。特别在多条线缆供电系统中，如出现越级保护跳闸时，将难以判断具体的故障电缆，有时甚至要将所有电缆全部拆除做耐压试验后才能正确判断故障电缆，其工作量大、实施困难、是难以想象的，对此有必要设计一种新型的检测设备，实时的对各供电回路进行监控，当线路发生故障时，能提示或直接显示故障电缆，对提高工作效率，迅速恢复供电有着十分重要的意义。
面板型故障指示器是安装在电力电缆配电线路上、箱变、环网柜、分支箱中，用于指示故障电流流通的装置，一旦线路发生短路故障，巡线人员可借助指示器上的红色报警显示，迅速确定故障区段，分支及故障点，彻底改变过去盲目巡线，分段合闸试送电查找故障的落后做法，极大的提高工作效率，缩短停电时间，有效地提高供电可靠性和经济效益。
目前的面板型故障指示器主要功能有：
1、短路电流报警指示：短路电流传感器在工作中对正在运行的高压电缆进行在线检测，当线路电流达到或超过短路电流的整定值时，短路传感器发出报警信号通过光纤传输到主机，主机接收到此信号后，产生相应的报警指示信号；
2、接地报警指示：本系统采用接地传感器检测用户电缆的接地电流，当接地线路中电流达到或超过接地电流启动报警值时(可根据用户要求在出厂前进行整定)，接地传感器发出报警信号传到主机，主机接收到此信号后，产生相应的报警指示信号；
3、面板主机指示：面板主机上设置有报警指示灯、复位按钮和自测按钮，面板主机接收到短路或接地传感器传过来的信号，LED灯发出红光闪烁报警提示；
(1)自动复位系统：当指示器发出报警信号后，在24小时内如果无人工进行复位，指示器将可自动进行复位。
(2)人工复位：当指示器产生报警后，可通过按下面板主机面板上的复位按钮进行解除报警，进行人工复位。
(3)测试：本系统可通过面板上的清除按钮进行自检工作，以检测本机的功能，连续按下面板上的清除按钮2秒钟，本机进入自检状态，所有面板上的绿色指示灯闪亮，输出继电器吸合，说明工作状态正常。
对于面板型故障指示器的使用，在对一条高压线缆进行监测时，需要在此条高压线缆上安装有多个故障指示器，可以实现对高压线缆实时监测是否有故障的目的，但是现有技术中，使用故障指示器对线缆进行自动监测时，还普遍存在以下几点可改进之处：1、因为高压线缆通过都架设在户外，所以需要在故障指示器上安装有GPS定位模块，以方便确定故障指示器监测出故障的位置，但是GPS定位模块的添加，增加了整个监测系统的成本，十分不经济；2、故障指示器一般无法直接对其进行观察，通过采用电流采集设备对故障指示器内的短路传感器和接地传感器进行电流变化的采集，以确定是否发生故障，但是电流采集设备均为高精密性仪器，价格昂贵且维护起来十分麻烦，给监测系统造成诸多不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统，包括监测反馈系统、显示客户端、以及故障指示器和位置指示灯，故障指示器依次设置于高压线缆上，且每个故障指示器由卡接于三相电缆缆线上的三个短路传感器、卡接于三相电缆总线上的接地传感器以及面板主机组成；
所述位置指示灯与故障指示器的数量相同，所述面板主机上连接有监测反馈系统，所述监测反馈系统通信连接有显示客户端；
监测反馈系统，包括护罩、颜色传感器、分单片机以及无线发射模块，所述护罩设置在面板主机表面处，所述颜色传感器、分单片机以及无线发射模块均设置于护罩靠近面板主机一侧，所述颜色传感器电性连接于分单片机上，分单片机上电性连接有无线发射模块；
显示客户端，包括客户端、无线接收模块和总单片机，所述无线接收模块通过无线信号连接于无线发射模块上，所述总单片机电性连接于无线接收模块上，所述位置指示灯依次设置于客户端上，且位置指示灯电性连接于总单片机上。
优选的，所述客户端上还设置有电池。
优选的，所述护罩与主机表面活动连接。
优选的，所述客户端上设置有与总单片机电性连接的蜂鸣报警器。
一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统的监测方法，包括以下步骤：
S1、器件编号：将故障指示器和位置指示灯分别进行依次编号；
S2、颜色感应：故障指示器监测到线路故障，主机上的报警指示灯变亮，颜色传感器对灯光进行感应，然后将光信号转化为电信号传输到分单片机上；
S3、电信号传输：分单片机通过无线发射模块将电信号发送至无线接收模块上，无线接收模块将电信号传输至总单片机上；
S4、指示灯感应：所述总单片机控制与监测到故障的故障指示器编号相同的位置指示灯变亮；
S5、故障位置确认：通过变亮的位置指示灯的编号，从而确定高压线缆上监测到故障的故障指示器位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在故障指示器的面板主机上设置一个监测反馈系统，监测反馈系统中的颜色传感器对面板主机上的报警指示灯进行颜色感应，当报警指示灯变亮，颜色传感器感应到光信号，然后通过分单片机，将信号传输到总单片机上，总单片机控制与此故障指示器编号相同的位置指示灯变亮，然后根据编号来确定此监测到故障的故障指示器在高压线缆上的位置，完成故障自动监测。
本发明在高压线缆上依次设置多个故障指示器，可以对一条高压线缆进行分段监测，更好的确定发生故障的线缆部分位置，而且显示客户端的设置，使得一个显示客户端对应监测一条高压线缆，更加方便工作人员对线缆的监测，不容易把监测状况混淆，从而造成监测不及时和监测有误等情况的发生。
本发明通过颜色传感器对故障指示器是否监测到故障进行信号采集，相比电流采集装置的使用，更加直观简便，且便于维护；而且通过与每个故障指示器相对应的位置指示灯的设置，不再需要在故障指示器上安装GPS定位模块，也可以通过位置指示灯的亮灯情况，来确定故障指示器在高压线缆上的位置，十分值得推广。
附图说明
图1为本发明故障自动监测系统的系统连接框图；
图2为本发明的监测反馈系统与面板主机连接示意图；
图3为本发明的显示客户端结构示意图；
图4为本发明优选实施例中护罩与面板主机连接结构立体示意图。
图中：1监测反馈系统、2显示客户端、10面板主机、20护罩、3颜色传感器、4分单片机、5无线发射模块、6客户端、7无线接收模块、8总单片机、9位置指示灯、11电池、12蜂鸣报警器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：
一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统，包括监测反馈系统1、显示客户端2、以及故障指示器和位置指示灯9，故障指示器依次设置于高压线缆上，每两个故障指示器之间的间隔相同，均匀的设置在高压线缆上，且每个故障指示器由卡接于三相电缆缆线上的三个短路传感器、卡接于三相电缆总线上的接地传感器以及面板主机10组成，短路传感器和接地传感器均电性连接于面板主机10上，主机10上设置有用来反映传感器是否感应到故障电流的报警指示灯，当报警指示灯变亮时，则说明短路传感器或者接地传感器监测到此段线缆出现了故障。
位置指示灯9与故障指示器的数量相同，对位置指示灯9和故障指示器一起进行编号，且按照从左到右的顺序用自然数分别位置指示灯9和故障指示器进行一一对应编号，即相当于一个位置指示灯9代表着一个故障指示器，当一个位置指示灯9变亮时，则该对应的故障指示器监测出了故障。
面板主机10上连接有监测反馈系统1，监测反馈系统1通信连接有显示客户端2。
监测反馈系统1，包括护罩20、颜色传感器3、分单片机4以及无线发射模块5，护罩20设置在面板主机10表面处，通过护罩20将面板主机10罩住，形成一个昏暗的密闭环境，便于颜色传感器3的使用，颜色传感器3、分单片机4以及无线发射模块5均设置于护罩20靠近面板主机10一侧，颜色传感器3电性连接于分单片机4上，颜色传感器3选用TCS3200型颜色识别模块，可以方便的调整颜色传感器3所需要感应的颜色，且TCS3200型颜色识别模块具有方便与单片机连接的引脚，分单片机4选用80C51型单片机，TCS3200型颜色识别模块的S1、S2以及OUT引脚均分别连接于分单片机4的I/O引脚上，完成信号传输，分单片机4上电性连接有无线发射模块5，无线发射模块5选用通用的无线收发模块JF24D，无线收发模块JF24D的SPI-MISO、以及SPI-MISI引脚均连接于分单片机4的其余I/O引脚上，用来将分单片机4内的数据以无线信号的方式传输出去。
显示客户端2，包括客户端6、无线接收模块7和总单片机8，无线接收模块7通过无线信号连接于无线发射模块5上，客户端6设置为一个可以手持的部件，一个客户端6对应一条待监测的高压线缆，总单片机8电性连接于无线接收模块7上，总单片机8也选用80C51型单片机，无线接收模块7也选用通用的无线收发模块JF24D，无线收发模块JF24D的SPI-MISO、以及SPI-MISI引脚均连接于总单片机8的I/O引脚上，用来将接收到的无线信号传输到总单片机8内，总单片机8接收到电信号后，通过内部程序，控制与此电信号对应的位置指示灯9变亮，位置指示灯9依次设置于客户端6上，且位置指示灯9电性连接于总单片机8上，位置指示灯9就选择LED灯即可，直接连接于总单片机8的输入输出引脚上。
作为一个优选，客户端6上还设置有电池11，电池11的设置，用来对客户端6上的需要用电的部件进行实时供电，可以让工作人员手持客户端6进行移动，更加方便工作人员对监测结果的实时观测。
作为一个优选，护罩20与面板主机10表面活动连接，如说明书附图4所示，护罩20的一侧与面板主机10铰接，使得护罩20可以沿着铰接处打开和闭合，闭合时，护罩20与面板主机10形成很好的昏暗环境，而且护罩20不会轻易的与面板主机10分离。
作为一个优选，客户端6上设置有与总单片机8电性连接的蜂鸣报警器12，蜂鸣报警器12的设置，为了进一步的更加方便对工作人员进行提醒，只要有位置指示灯9变亮，总单片机8就会控制蜂鸣报警器12进行报警。
一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统的监测方法，包括以下步骤：
S1、器件编号：将故障指示器和位置指示灯9分别进行依次编号，故障指示器编号1、2、3……N，位置指示灯9编号1、2、3……N，且编号相同的相互对应，通过后续单片机内部程序实现控制；
S2、颜色感应：故障指示器上的短路传感器或者接地传感器监测到线路故障，面板主机10上对应的报警指示灯变亮，报警指示灯呈红色，然后调整颜色传感器3对红色光可以进行感应，当颜色传感器3对红色的灯光进行感应，然后颜色传感器3将光信号转化为电信号传输到分单片机4上；
S3、电信号传输：分单片机4通过无线发射模块5将电信号发送至无线接收模块7上，通过无线信号进行传输，可实现远距离传输，无线接收模块7将电信号传输至总单片机8上，使得总单片机8接收到来自分单片机4的信号；
S4、指示灯感应：总单片机8接收到来自分单片机4的电信号，控制与监测到故障的故障指示器编号相同的位置指示灯9变亮，如编号为1的故障指示器监测到故障，则1号故障指示器内的报警指示灯变亮，此时颜色传感器3感应到光信号，然后通过信号传输，控制编号为1号的位置指示灯9变亮，进行监测结果显示；
S5、故障位置确认：工作人员通过显示客户端6的结果显示，通过变亮的位置指示灯9的编号，从而确定高压线缆上监测到故障的故障指示器位置。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统，包括监测反馈系统(1)、显示客户端(2)、以及故障指示器和位置指示灯(9)，故障指示器依次设置于高压线缆上，且每个故障指示器由卡接于三相电缆缆线上的三个短路传感器、卡接于三相电缆总线上的接地传感器以及面板主机(10)组成，其特征在于：
所述位置指示灯(9)与故障指示器的数量相同，所述面板主机(10)上连接有监测反馈系统(1)，所述监测反馈系统(1)通信连接有显示客户端(2)；
监测反馈系统(1)，包括护罩(20)、颜色传感器(3)、分单片机(4)以及无线发射模块(5)，所述护罩(20)设置在面板主机(10)表面处，所述颜色传感器(3)、分单片机(4)以及无线发射模块(5)均设置于护罩(20)靠近面板主机(10)一侧，所述颜色传感器(3)电性连接于分单片机(4)上，分单片机(4)上电性连接有无线发射模块(5)；
显示客户端(2)，包括客户端(6)、无线接收模块(7)和总单片机(8)，所述无线接收模块(7)通过无线信号连接于无线发射模块(5)上，所述总单片机(8)电性连接于无线接收模块(7)上，所述位置指示灯(9)依次设置于客户端(6)上，且位置指示灯(9)电性连接于总单片机(8)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统，其特征在于：所述客户端(6)上还设置有电池(11)。
3.根据权利要求1所述的一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统，其特征在于：所述护罩(20)与面板主机(10)表面活动连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于传感器的高压线缆故障自动监测系统，其特征在于：所述客户端(6)上设置有与总单片机(8)电性连接的蜂鸣报警器(12)。
5.一种权利要求1所述的基于传感器的高压线缆故障自动监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、器件编号：将故障指示器和位置指示灯(9)分别进行依次编号；
S2、颜色感应：故障指示器监测到线路故障，面板主机(10)上的报警指示灯变亮，颜色传感器(3)对灯光进行感应，然后将光信号转化为电信号传输到分单片机(4)上；
S3、电信号传输：分单片机(4)通过无线发射模块(5)将电信号发送至无线接收模块(7)上，无线接收模块(7)将电信号传输至总单片机(8)上；
S4、指示灯感应：所述总单片机(8)控制与监测到故障的故障指示器编号相同的位置指示灯(9)变亮；
S5、故障位置确认：通过变亮的位置指示灯(9)的编号，从而确定高压线缆上监测到故障的故障指示器位置。
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