CN108761277A - 一种电缆接头故障指示器及在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆接头故障指示器以及在线监测系统，采用罗氏线圈直接套在电缆外围，可以更为方便的采集到流过电缆线路的零序电流波形，避免了各相电流读取再合成时所存在的数据非同步误差。前端单元包含定位GPS模块，可以方便快速对故障电缆接头进行定位，可以很大程度上节省花在寻找故障电缆接头位置方面的人力、物力。后端单元采用太阳能充电模式，实现功率消耗自持，同时节省了人工维护成本，更为满足现场的需求。本发明的实施，不会破坏电缆任何结构，可在电缆运行带电情况下安装，避免了传统电流互感器存在二次高电压的安全隐患，安装使用安全、简单、方便。

Description

一种电缆接头故障指示器及在线监测系统

技术领域

本发明涉及电缆检测装置，更具体地说，涉及一种电缆接头故障指示器，以及一种电缆接头故障在线监测系统。

背景技术

随着电力系统的进一步发展和城建规划的要求，架空线路在城网建设中已逐渐被电力电缆所取代，但随之而来的是日益增多的电缆故障，其中属于接头短路的电缆故障比例相当大。据相关数据统计，电缆接头故障数量占据所有电缆故障数量一半以上。电缆的薄弱环节大都集中在中间接头上，故障诱因可能是附件质量、施工工艺、运行环境等各种因素。一旦发生隐蔽的电缆故障后，查找电缆故障将耗时耗力，少则半天多则数天甚至更长，若遇到重要用户的电缆供电线路的隐蔽接头故障，快速故障定位对抢修工作和人员是很大的挑战，同时也影响了电网的供电可靠性。

目前，电缆故障指示器大多是安装在开关柜或架空线的电缆终端头上，来监测电缆短路电流，只能判断是否有通过短路电流，不能判断故障电流方向和指示故障方向。

当发生电缆故障时，巡视人员只能到达现场根据保护和故障指示器的短路电流指示，从电源端一直到负荷侧逐段线路来巡视检查，若无明显故障迹象，则需要从电源侧向已知无故障负荷线路试送电，这样给巡视人员带来了很大的心理压力、体力消耗和安全风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动检测、便于定位查找的电缆接头故障指示器，以及电缆接头故障在线监测系统。

本发明的技术方案如下：

一种电缆接头故障指示器，包括若干前端单元、一个后端单元，前端单元埋设在电缆工井或管沟内，后端单元设置于地面以上；

前端单元包括采集模块、两个罗氏线圈、GPS定位模块、温湿度传感器、声音传感器，罗氏线圈、GPS定位模块、温湿度传感器、声音传感器与采集模块连接，两个罗氏线圈分别套设在电缆接头的两端，用于在电缆接头出现故障时检测电缆接头两端的零序电流流向及暂态波形；GPS定位模块用于获取电缆接头位置信息；温湿度传感器用于获取电缆工井或管沟内的温度与湿度情况；声音传感器用于获取电缆接头故障时所伴随出现的异常声响，作为判断短路故障的辅助手段。

后端单元包括数据汇集模块、通信模块，数据汇集模块与所有前端单元的采集模块进行数据连接，用于接收采集模块发送的数据，通信模块与数据汇集模块连接，用于将数据汇集模块接收的数据发送至配网主站。

作为优选，后端单元还包括太阳能电池板，太阳能电池板铺设在后端单元的壳体的柜门上；太阳能电池板为壳体内的充电电池进行充电。

作为优选，采集模块包括MCU，以及分别与MCU连接的232接入串口、双路电流采样电路、射频通信模块、LOD供电模块、外部FLASH；双路电流采样电路与两个罗氏线圈连接，MCU的型号为MSP430FR5969，射频通信模块为A7139无线收发模块。

作为优选，后端单元的通信模块为GPRS通信模块。

一种电缆接头故障在线监测系统，包括电缆接头故障指示器、配网主站；电缆接头出现故障时，电缆接头故障指示器检测电缆接头两端的零序电流流向及暂态波形，获取电缆接头的位置信息；然后发送至配网主站，配网主站分析得到故障类型，将电缆接头的位置信息与故障类型通知维护人员。

作为优选，通过短信猫设备将配网主站分析得到的故障类型以及电缆接头的位置信息，以短信的形式发送至维护人员。

作为优选，配网主站通过对故障电缆接头前后高频暂态零序电流波形对比方法，对电缆接头左右两端测得的零序电流波形进行对比分析，判断电缆接头是否出现故障，并判断故障类型。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的电缆接头故障指示器及在线监测系统，采用罗氏线圈直接套在电缆外围，可以更为方便的采集到流过电缆线路的零序电流波形，避免了各相电流读取再合成时所存在的数据非同步误差。前端单元包含定位GPS模块，可以方便快速对故障电缆接头进行定位，可以很大程度上节省花在寻找故障电缆接头位置方面的人力、物力。后端单元采用太阳能充电模式，实现功率消耗自持，同时节省了人工维护成本，更为满足现场的需求。本发明可以快速、准确分析出电缆接头是否出现故障，并判断出电缆接头故障的类型，配电抢修人员可以根据此故障信息提前准备好相应安全措施，保证检修人员的人身安全。

本发明的实施，不会破坏电缆任何结构，可在电缆运行带电情况下安装，避免了传统电流互感器存在二次高电压的安全隐患，安装使用安全、简单、方便。

附图说明

图1是电缆接头故障指示器的结构示意图；

图2是采集模块的原理框图；

图3是电缆接头在线监测系统的系统框图；

图4是正常运行的电缆接头两端零序电流的波形图；

图中：10是前端单元，11是罗氏线圈，20是后端单元，21是太阳能电池板，30是电缆接头。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明为了解决现有技术存在的故障检测困难、操作效率低、时效性差等不足，提供一种电缆接头故障指示器，以及一种电缆接头在线监测系统，可实时监测并记录故障零序电流流向及暂态波形，并向外发送，为对比分析工作提供数据支持。

一种电缆接头故障指示器，如图1所示，包括若干前端单元10、一个后端单元20，前端单元10与后端单元20之间实现数据传输，前端单元10埋设在电缆工井或管沟内，用于对电缆接头30进行监测，后端单元20设置于地面以上，用于以更有效的工作状态与传输速率对外发送数据。

本发明中，前端单元10包括采集模块、两个罗氏线圈11、GPS定位模块、温湿度传感器、声音传感器，罗氏线圈11、GPS定位模块、温湿度传感器、声音传感器与采集模块连接，两个罗氏线圈11分别套设在电缆接头30的两端，用于在电缆接头30出现故障时，及时地捕捉变化速度快、频率范围大的检测电缆接头30两端的零序电流流向及暂态波形，并由采集模块进行采集与传输(至后端单元20)；GPS定位模块用于采集地理位置信息，对应于监测的电缆接头30的位置，便于查找；温湿度传感器用于获取电缆接头30所在电缆工井或管沟内的温度与湿度情况；声音传感器用于获取电缆接头30故障时所伴随出现的异常声响，作为判断短路故障的辅助手段。

后端单元20包括数据汇集模块、通信模块，数据汇集模块与所有前端单元10的采集模块进行数据连接，用于接收其辖区内所有采集模块发送的数据，通信模块与数据汇集模块连接，用于将数据汇集模块接收的数据发送至配网主站。配网主站可以用于实现对故障点的零序电流流向及暂态波形的比对分析，快速定位故障电缆接头30的位置并识别故障类型。

配网主站分析由后端单元20上传的数据：配网主站采取对故障电缆接头30前后高频暂态零序电流波形对比方法，通过对电缆接头30左右两端测得的零序电流波形进行对比分析，从而得到电缆是否出现故障并判断出故障类型。在分析完电缆接头30是否出现故障及故障类型后，将判断后的故障信息及电缆接头30位置信息传至短信猫设备，以短信的形式发送至现场工作负责人处。现场工作负责人通过接收到的短信信息，根据故障信息提前准备好相关抢修所需材料、安全措施等，然后前往相应故障点对电缆故障进行排除。

本实施例中，后端单元20实施为柜式结构，且后端单元20以充电电池作为电源，为了实现后端单元20自持，同时节省了人工维护成本，后端单元20还包括太阳能电池板21，太阳能电池板21为壳体内的充电电池进行充电。太阳能电池板21铺设在后端单元20的壳体的柜门上；安装时，可将后端单元20安装在立柱等较高的无遮挡位置，以获得足够的光照，保证有效供电；并且能够具有较好的通信环境，保证通信速率。

如图2所示，采集模块包括MCU，以及分别与MCU连接的232接入串口、双路电流采样电路、射频通信模块、LOD供电模块、外部FLASH；双路电流采样电路与两个罗氏线圈11连接。本实施例中，MCU的型号为MSP430FR5969，射频通信模块为A7139无线收发模块，后端单元20的通信模块为GPRS通信模块。

一种电缆接头在线监测系统，如图3所示，包括所述的电缆接头故障指示器、配网主站、短信猫设备；电缆接头30出现故障时，电缆接头故障指示器检测电缆接头30两端的零序电流流向及暂态波形，获取电缆接头30的位置信息；然后发送至配网主站，配网主站分析得到故障类型。本发明中，配网主站通过对故障电缆接头30前后高频暂态零序电流波形对比方法，对电缆接头30左右两端测得的零序电流波形进行对比分析，如图4所示，判断电缆接头30是否出现故障，并判断故障类型。

然后，通过短信猫设备将配网主站分析得到的故障类型以及电缆接头30的位置信息，以短信的形式发送至维护人员。维护人员根据接收到的短信信息，根据故障类型提前准备好相关抢修所需材料、安全措施等，然后前往相应故障点对电缆接头30进行故障排除。

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种电缆接头故障指示器，其特征在于，包括若干前端单元、一个后端单元，前端单元埋设在电缆工井或管沟内，后端单元设置于地面以上；

前端单元包括采集模块、两个罗氏线圈、GPS定位模块、温湿度传感器、声音传感器，罗氏线圈、GPS定位模块、温湿度传感器、声音传感器与采集模块连接，两个罗氏线圈分别套设在电缆接头的两端，用于在电缆接头出现故障时检测电缆接头两端的零序电流流向及暂态波形；温湿度传感器用于获取电缆工井或管沟内的温度与湿度情况；声音传感器用于获取电缆接头故障时所伴随出现的异常声响；

后端单元包括数据汇集模块、通信模块，数据汇集模块与所有前端单元的采集模块进行数据连接，用于接收采集模块发送的数据，通信模块与数据汇集模块连接，用于将数据汇集模块接收的数据发送至配网主站。

2.根据权利要求1所述的电缆接头故障指示器，其特征在于，后端单元还包括太阳能电池板，太阳能电池板铺设在后端单元的壳体的柜门上；太阳能电池板为壳体内的充电电池进行充电。

3.根据权利要求1所述的电缆接头故障指示器，其特征在于，采集模块包括MCU，以及分别与MCU连接的232接入串口、双路电流采样电路、射频通信模块、LOD供电模块、外部FLASH；双路电流采样电路与两个罗氏线圈连接，MCU的型号为MSP430FR5969，射频通信模块为A7139无线收发模块。

4.根据权利要求1所述的电缆接头故障指示器，其特征在于，后端单元的通信模块为GPRS通信模块。

5.一种电缆接头故障在线监测系统，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的电缆接头故障指示器、配网主站；电缆接头出现故障时，电缆接头故障指示器检测电缆接头两端的零序电流流向及暂态波形，获取电缆接头的位置信息；然后发送至配网主站，配网主站分析得到故障类型，将电缆接头的位置信息与故障类型通知维护人员。

6.根据权利要求5所述的电缆接头故障在线监测系统，其特征在于，通过短信猫设备将配网主站分析得到的故障类型以及电缆接头的位置信息，以短信的形式发送至维护人员。

7.根据权利要求5所述的电缆接头故障在线监测系统，其特征在于，配网主站通过对故障电缆接头前后高频暂态零序电流波形对比方法，对电缆接头左右两端测得的零序电流波形进行对比分析，判断电缆接头是否出现故障，并判断故障类型。