CN108918949A - 基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统及方法，该系统包括智能电流监控设备、供电电源、云监控中心和移动终端，所述的休止电缆三相的一端分别导通，另一端连接智能电流监控设备和供电电源组成环流检测回路，所述的智能电流监控设备通过云监控中心连接移动终端。与现有技术相比，本发明具有结构简单、施工方便等优点。

Description

基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统及方法

技术领域

本发明涉及电箱防盗领域，尤其是涉及一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统及方法。

背景技术

超高压休止电缆是指长期处于停运状态但今后某一时期会被部分利用或者全线利用的110kV及以上电压等级的电力电缆。由于此类电缆长期处于停运状态，所以一旦遭遇偷盗，短时间内很难被发现。与普通电缆一样，超高压休止电缆线芯的材质也均主要为金属铜，由于铜价上涨，且超高压休止电缆的铜含量更多，针对其的偷盗事件不断增多。超高压休止电缆被盗不仅会造成电力企业的直接经济损失，还会造成部分在建工程延误工期，从而产生间接经济损失。

超高压休止电缆一般均为交联聚乙烯结构，结构如图1所示。由图可知，电缆结构中能可靠和有效传递信号的除了电缆的导体线芯部分外，还有一层波纹铝护层。

根据超高压休止电缆的实际运用环境与特点，考虑可使用的防盗监控方案有环流监测法、电压监测法、数字ID与脉冲监测法。根据现场实际调研：电压监测法受工况干扰影响大易误报，且电压较高安全性差；数字ID与脉冲监测法安装结构复杂，且成本高经济性差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统，该系统包括智能电流监控设备、供电电源、云监控中心和移动终端，所述的休止电缆三相的一端进行短接，另一端分别连接智能电流监控设备和供电电源组成环流检测回路，所述的智能电流监控设备通过云监控中心连接移动终端。

优选地，所述的休止电缆的单相选择线芯和护层构成回路来实现环流监测。

优选地，所述的供电电源包括智能蓄电池、现场电源或电流互感器CT取电。

优选地，所述的智能电流监控设备包括电流回路断点传感器、智能管理单元和通信单元，所述的电流回路断点传感器向休止电缆线芯或护层发送低压微电流信号，所述的智能管理单元实时监测休止电缆三相回路的低压微电流信号，所述的通信单元通过GPRS网络连接云监控中心。

优选地，所述的智能管理单元的功能还包括引擎电量循环监测、系统状态巡检和提供拓展功能单元接口。

优选地，所述的拓展功能单元包括系统无线远程定点现场图像抓拍采集器和受损电缆断点辅助计量器。

优选地，所述的智能管理单元包括信号采样模块、多通道数据选择器和模数转换器，所述的电流回路断点传感器的输出传输至信号采样模块，所述的信号采样模块将电流回路断点传感器采集到的信号分为多路不同幅值的信号输出到多通道数据选择器，所述的多通道数据选择器对电流信号进行环流校验，采用模数转换器实现信号转换，并判断监测结果。

一种采用所述的基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统的方法，包括以下步骤：

步骤1、在三相休止电缆A、B、C的尾端Ae、Be、Ce进行短接，通过电源供电后形成12V左右的低压直流；

步骤2、通过智能电流监控设备进行电流的监控，当任何一根电缆发生偷盗，形成电流中断时，正常状态下的环流消失，智能电流监控设备进行不稳定检测判断是否为偷盗；

步骤3、若为地磁感应造成环流消失则继续恢复安全巡检状态；

步骤4、若持续无环流信号则基本确定为偷盗，进而通过智能电流监控设备中的通信模块对后台监控平台和监控人手机进行实时报警。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、整个基于环流监测法的技防监控设备结构简单、施工方便，利用已经敷设好的电缆进行检测信号的传输，大大减少了施工成本。

2、针对报警信号的收发问题，可将无法接收和发送信号区域的设备引出信号传输线，连接到就近的交叉换位箱或通信信号良好的工井和竖井内进行检测信号的收发，保证休止电缆技防监控的效果。

3、由于休止电缆等电力设备的工作环境不同，需要针对不同的工况和使用环境条件进行分析，本发明保证某些长期处于极端恶劣的环境如髙温、腐蚀等情况下的设备也能得到监控，同时用来监控的技防设备也能正常有效的运行。

附图说明

图1为交联聚乙烯电缆截面剖视图；

图2为本发明的监控系统结构示意图；

图3为本发明的基于环流监测法的休止电缆技防监控设计原理图；

图4为本发明的休止电缆监测功能流程图；

其中1为导体线芯，2为导体包带，3为内屏蔽，4为交联聚乙烯绝缘，5为外屏蔽，6为半导电缓冲阻水带，7为波纹铝护层，8为沥青，9为外护套，10为石墨层。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

超高压休止电缆防盗监控选择多通道环流信号采集电路，由环流传感器、信号采样模块、多通道数据选择器、模数转换器等部分组成。环流传感器选用精密电流互感器构成，以保证高精度和抗干扰性能，其输出到一个信号采样电路上。考虑到被采集信号是一个具有波动性的微弱电信号，还需对此信号进行调制，即进行多级滤波放大后再采样。信号采样电路将环流传感器采集到的信号分为多路不同幅值的信号输出到多通道数据选择开关。监测系统由多通道数据选择器对电流信号进行环流校验，采用低噪声运放实现信号转换，并采用智能控制算法来判断监测结果。

为屏蔽其他无关信号的干扰，选择超高压休止电缆的线芯和护层来传输防盗检测信号，根据对休止电缆的线芯或护层监控的需要，检测端采用环流检测方式，三相各端分别组成环流检测端，形成三个闭合的环形电流回路，针对单根超高压休止电缆可选择线芯和护层构成回路来实现环流监测。当休止电缆发生开断时，闭环环流被切断或者短时切断后又有被恢复等异常断线动作的电气特征会被系统主设备捕捉到，并将信息上传至中控平台，监控系统整体架构如图2。

基于环流监测法的休止电缆技防监控设计原理如图3所示。作为对电缆本体的技防监控系统，可不间断的对休止电缆进行监控，当出现盗割、施工挖掘、地面沉降等因素引起的电缆断裂时，会触发系统报警。系统会通知相关运维人员，告知哪段线路的电缆被非法破坏。同时系统会定期自动巡检，当系统异常或系统引擎电力不足时，及时通知相关运维人员。利用微电流对电缆进行监测，本休止电缆技防监控装置的供电电源可以根据现场实际情况选择智能蓄电池、现场电源或电流互感器(Current Transformer，CT)来进行取电。休止电缆的智能防盗报警系统可根据电缆现场工况灵活配置，通过增加相应的模块，实现满足对电缆的线芯监控、金属护层监控以及隔离区段监控。

在三相休止电缆(A、B、C)的尾端(Ae、Be、Ce)进行短接，通过电源供电后形成12V左右的低压直流。通过智能电流监控设备进行电流的监控，当任何一根电缆发生偷盗，形成电流中断时，正常状态下的环流消失。利用智能算法进行不稳定检测判断是否为偷盗，若为地磁感应造成环流消失则继续恢复安全巡检状态，若持续无环流信号则基本确定为偷盗，进而通过智能电流监控设备中的通信模块对后台监控平台和监控人手机进行实时报警。在没有换位箱的情况下，可以监控[A-B]、[B-C]、[A-C]段电流，在有跨接换位的情况下，可以监控[A-B]、[B-C]、[A-C]、[Ae-Be]、[Be-Ce]、[Ae-Ce]段电缆。

休止电缆监测功能流程图如图4，其中防盗监控的基础单元包含：电流回路断点传感器，用于向休止电缆线芯或护层发送低压微电流信号。智能管理单元，用于实时监测A，B，C三路低压微电流信号，引擎电量循环监测，系统状态巡检，提供拓展功能接口。通信单元，用于将受控端的监控数据发回服务器，以及接收服务器的指令信息。云监控中心，属于设备侧与用户侧的云桥梁，满足智能设备，运维人员统一管理运行调度等综合需求。用户侧(手机)，用于接收智能设备的监控状态信息；可选拓展单元包含：系统无线远程定点现场图像抓拍采集器、受损电缆断点辅助计量器等。

根据超高压休止电缆的实际运用环境与特点，考虑可使用的防盗监控方案有环流监测法、电压监测法、数字ID与脉冲监测法。根据现场实际调研：电压监测法受工况干扰影响大易误报，且电压较高安全性差；数字ID与脉冲监测法安装结构复杂，且成本高经济性差。结合不同工况分析超高压休止电缆的防盗与监控，选择确定采用抗干扰能力强且经济性好的环流法监测方案。

超高压休止电缆技防监控设备端装在换位箱内部，用不锈钢连接片或扎带固定侧壁上。A、B、C三根线分别接在休止电缆换位箱铜排上(或者分别接在A、B、C三相线铝壳防护层的低阻连接体上)。需监控端的这段电缆，另外末端防护层低阻短接后接地。如图3设计的基于环流监测法的休止电缆技防监控原理图，分析实际应用于不同工况条件下的案例。

实施例1：休止电缆两端均为断头铅封，已知铅封，铜帽接头的部分是与线缆铝壳连接，构成低阻连接通路。在A、B、C三相电缆的铝壳层均为非回路状态(AB、BC、AC铝壳护套均不构成低阻回路)，此时选择断头端的其中一头，将ABC三相铅封端短接后接地，另外一头在AB、AC、BC上三个电流回路断点采集传感器。通过采集到的电流断点数据，来判断A、B、C其中的哪一根电缆被切断。比如：当单根休止电缆A被切断时，此时AB、AC回路中断，BC回路正常，可判断A被切断。

实施例2：休止电缆一端为断头铅封，另外一端已经连接机房，已与GIS的气体高压绝缘仓密封连接，同上已知接头的部分是与线缆铝壳连接，构成低阻连接通路。在机房端，铝壳分ABC三路到闸刀，闸刀闭合时A、B、C三点均等势接地，此时在机房端AB、AC、BC构成低阻接触点。另外一头断线端的AB、AC、BC构成回路，此时分别装上三个电流回路断点采集传感器，通过采集到的电流断点数据来判断A、B、C其中的哪一根电缆被切断。判断方法同实施例1。实施例2中也可以将户外断头端，ABC三根线缆的铅封端短接后同时接地，传感采集端放在机房，断开被测电缆接地线的闸刀即可监测，这样可以更加便于后续设备进行相关的维护。

在实际应用中针对电缆一般位于地下无信号的情况，需要将检测信号引出到通讯条件好的环境下进行传输。

本发明具有以下优势：

1、在电力系统中类似休止电缆这种长期处于无人看护状态的电力设备还有很多，在变电站、开闭所、电缆工井及通道内都有，其中超高压电缆的经济价值高，安全重要性也高，一旦被盗则会给电网带来巨大的经济损失和安全风险，因此需要对包括休止电缆在内的类似电力设施开展技防监控的研究工作，做到防患于未然。

2、技防在线监测技术充分利用了电网中的电缆作为传输媒介，在被监测的休止电缆线芯和护层上加载电流，检测环流信号，一旦休止电缆遭遇盗窃，电缆线芯或护层上上传输的信号将会中断，报警设备接收不到检测信号则会报警。整个基于环流监测法的技防监控设备结构简单、施工方便，利用已经敷设好的电缆进行检测信号的传输，大大减少了施工成本。另外，针对报警信号的收发问题，可将无法接收和发送信号区域的设备引出信号传输线，连接到就近的交叉换位箱或通信信号良好的工井和竖井内进行检测信号的收发，保证休止电缆技防监控的效果。

3、本技防监控投运至今已取得良好效果，每年可发现一至两次偷盗情况，避免直接经济损失在百万以上。另外由于休止电缆等电力设备的工作环境不同，需要针对不同的工况和使用环境条件进行分析，保证某些长期处于极端恶劣的环境如髙温、腐蚀等情况下的设备也能得到监控，同时用来监控的技防设备也能正常有效的运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统，其特征在于，该系统包括智能电流监控设备、供电电源、云监控中心和移动终端，所述的休止电缆三相的一端进行短接，另一端分别连接智能电流监控设备和供电电源组成环流检测回路，所述的智能电流监控设备通过云监控中心连接移动终端。

2.根据权利要求1所述的一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统，其特征在于，所述的休止电缆的单相选择线芯和护层构成回路来实现环流监测。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统，其特征在于，所述的供电电源包括智能蓄电池、现场电源或电流互感器CT取电。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统，其特征在于，所述的智能电流监控设备包括电流回路断点传感器、智能管理单元和通信单元，所述的电流回路断点传感器向休止电缆线芯或护层发送低压微电流信号，所述的智能管理单元实时监测休止电缆三相回路的低压微电流信号，所述的通信单元通过GPRS网络连接云监控中心。

5.根据权利要求4所述的一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统，其特征在于，所述的智能管理单元的功能还包括引擎电量循环监测、系统状态巡检和提供拓展功能单元接口。

6.根据权利要求5所述的一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统，其特征在于，所述的拓展功能单元包括系统无线远程定点现场图像抓拍采集器和受损电缆断点辅助计量器。

7.根据权利要求4所述的一种基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统，其特征在于，所述的智能管理单元包括信号采样模块、多通道数据选择器和模数转换器，所述的电流回路断点传感器的输出传输至信号采样模块，所述的信号采样模块将电流回路断点传感器采集到的信号分为多路不同幅值的信号输出到多通道数据选择器，所述的多通道数据选择器对电流信号进行环流校验，采用模数转换器实现信号转换，并判断监测结果。

8.一种采用权利要求1、2、5、6、7中任一所述的基于环流监测法的超高压休止电缆技防监控系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在三相休止电缆A、B、C的尾端Ae、Be、Ce进行短接，通过电源供电后形成12V左右的低压直流；

步骤2、通过智能电流监控设备进行电流的监控，当任何一根电缆发生偷盗，形成电流中断时，正常状态下的环流消失，智能电流监控设备进行不稳定检测判断是否为偷盗；

步骤3、若为地磁感应造成环流消失则继续恢复安全巡检状态；

步骤4、若持续无环流信号则基本确定为偷盗，进而通过智能电流监控设备中的通信模块对后台监控平台和监控人手机进行实时报警。