CN109116167A - 一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置及方法，所述装置包括控制单元、耦合监测单元以及预警单元；所述控制单元用于生成监测信号，并对接收的反馈信号是否正常进行判断；所述耦合监测单元通过大地与电缆接地线形成回路，当回路正常运行时；其中的第一耦合线圈接收监测信号，第二耦合线圈发送反馈信号；所述预警单元用于根据所述控制单元对反馈信号的判据结果进行预警；所述装置及方法设置基于耦合线圈的串联回路，通过对串联回路输入耦合信号，判断反馈信号是否符合预期标准，进而第一时间给运维人员发送预警信息，以避免因电缆接地线状态异常导致的线路故障发生；所述装置监测准确性高、稳定性好，且操作简单，可实现实时监控。

Description

一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置及方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置及方法。

背景技术

近年来，高压电缆线路接地线频繁发生被盗事故，电缆接地系统中接地线起着非常重要的作用，运行过程中的单芯电缆一旦接地线被破坏或被盗，金属护层的电压将由正常运行时的工频感应电压变为悬浮电压，在这种情况下一方面会使电缆金属护层的感应电压升高、失去故障电流通道，同时造成电缆本体发热，影响电缆使用寿命，严重时会导致电缆本体及附件击穿烧毁引起线路火灾事故，直接影响电网的安全稳定运行。电缆线路接地线被破坏之后，短时间很难被发现，等到发现时线路已经发生故障，造成损失难以估量。

发明内容

为了解决背景技术存在的接地线被破坏或自身发生故障造成的接地异常无法及时发现而导致严重后果的问题，本发明提供了一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置及方法，所述装置设置基于耦合线圈的串联回路，通过对串联回路输入耦合信号，判断反馈信号是否符合预期标准，以确认所述电缆接地线是否状态正常；所述一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置包括：

控制单元，所述控制单元用于根据预设规则生成监测信号，并将监测信号发送至耦合监测单元的输入端，并根据预设规则对从耦合监测单元的输出端接收到的反馈信号进行判断，并将对电缆接地线的判断结果发送至预警单元；

耦合监测单元，所述耦合监测单元包括第一耦合线圈、第二耦合线圈以及连接线；所述第一耦合线圈的二次侧、第二耦合线圈的一次侧通过连接线及大地与所述电缆接地线形成串联回路；所述第一耦合线圈的一次侧输入端与所述控制单元相连，用于接收所述监测信号；所述第二耦合线圈的二次侧输出端与所述控制单元相连，用于输出所述反馈信号；

预警单元，所述预警单元用于接收所述控制单元的判断结果，并根据所述判断结果进行预警；

进一步的，所述控制单元包括微处理器、CAP捕获模块以及信号放大器；所述微处理器用于生成监测信号，并控制所述CAP捕获模块捕获经所述信号放大器放大的反馈信号；所述微处理器用于对所述反馈信号进行判断；所述监测信号包括PWM脉冲信号。

进一步的，所述第一耦合线圈以及所述第二耦合线圈采用高晶硅低磁通环绕制。

进一步的，所述预警单元包括通信模块，所述通讯模块用于通过预设的通讯方式将所述判断结果向预设对象进行预警；所述预设的通讯方式包括通过GPRS进行无线通讯。

进一步的，所述装置包括供电单元，所述供电单元用于向所述装置按预设规则进行供电；所述供电单元包括太阳能板以及储能电池；所述太阳能板用于提供电能输入，所述储能电池用于存储太阳能板输入的电能。

进一步的，所述耦合监测单元包括接地调整模块，所述耦合监测单元通过所述接地调整模块与所述大地相连；所述接地调整模块包括串联的线路阻抗以及特征容抗；所述接地调整模块用于根据接地点的电学参数提供等效电阻以及等效电容。

所述一种基于耦合线圈的电缆接地线监测方法包括：

将第一耦合线圈的二次侧、第二耦合线圈的一次侧通过连接线及大地与电缆接地线进行连接，形成串联回路；

向所述第一耦合线圈的一次侧发送监测信号；

接收所述第二耦合线圈的二次侧返回的反馈信号；

根据所述反馈信号判断所述电缆接地线的监测情况。

进一步的，所述根据所述反馈信号判断所述电缆接地线的监测情况，包括：

检测所述反馈信号，判断所述反馈信号是否满足所述监测信号对应的检测要求；所述检测要求包括波形以及频率；

若满足，则所述电缆接地线状态正常；

若不满足，则所述串联回路开路。

进一步的，将所述监测情况通过预设的通讯方式向预设的对象进行预警；所述预设的通讯方式包括通过GPRS进行无线通讯。

进一步的，所述监测信号包括PWM脉冲信号；所述所述第二耦合线圈的二次侧返回的反馈信号需进行信号放大处理。

进一步的，在所述形成串联回路前，所述方法还包括：

根据接地点的电学参数确定所述接地点的等效电阻以及等效电容；

在所述连接线与大地间串联所述等效电阻以及等效电容。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置及方法，所述装置及方法设置基于耦合线圈的串联回路，通过对串联回路输入耦合信号，判断反馈信号是否符合预期标准，进而第一时间给运维人员发送预警信息，以避免因电缆接地线状态异常导致的线路故障发生；所述装置监测准确性高、稳定性好，且操作简单，可实现实时监控，无需过多人力成本即可获得实时的预警信息，可广泛的应用于高压电缆线路的接地系统中。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置的结构图；

图2为本发明具体实施方式的一种基于耦合线圈的电缆接地线监测方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本发明具体实施方式的一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置的结构图；如图1所示，所述装置包括：

控制单元，所述控制单元用于根据预设规则生成监测信号，并将监测信号发送至耦合监测单元的输入端，并根据预设规则对从耦合监测单元的输出端接收到的反馈信号进行判断，并将对电缆接地线的判断结果发送至预警单元；

所述控制单元包括微处理器、CAP捕获模块以及信号放大器；所述微处理器用于生成监测信号，并控制所述CAP捕获模块捕获经所述信号放大器放大的反馈信号；所述微处理器用于对所述反馈信号进行判断；所述监测信号包括PWM脉冲信号。

根据实际监测情况的需求确定生成监测信号的预设规则，所述预设规则包括监测信号的波形、频率以及有效幅值；以本实施例为例，优选使用PWM脉冲信号作为监测信号。为了更有效的对反馈信号做出判断，需将经过第二耦合线圈输出的原始反馈信号进行放大处理。本实施例中，在所述第二耦合线圈二次侧的输出端接信号放大器，按需求设置信号放大器的增益，以获得所需的反馈信号。

所述控制单元用于判断所述反馈信号是否满足所述监测信号对应的检测要求；以本实施例为例，若微处理器向第一耦合线圈输出的是按预设规则设置的PWM脉冲信号，则接受到的反馈信号应是与所述PWM脉冲信号的预设规则相应的信号；如波形以及相位的误差小于预设的范围；若满足，则所述电缆接地线状态正常；若不满足，则所述串联回路开路。所述串联回路开路电缆接地线不一定出现问题，也可能是该串联回路中的任意位置发生开路问题，但无论是哪里发生开路问题，本装置都无法继续有效监控，需通过预警单元进行预警。

为了实现自动化的实时监控，可通过控制单元的微处理器设置固定或非固定周期的自动信号发送，根据接收结果确认所述电缆接地线的实时状态。

耦合监测单元，所述耦合监测单元包括第一耦合线圈、第二耦合线圈以及连接线；所述第一耦合线圈的二次侧、第二耦合线圈的一次侧通过连接线及大地与所述电缆接地线形成串联回路；所述第一耦合线圈的一次侧输入端与所述控制单元相连，用于接收所述监测信号；所述第二耦合线圈的二次侧输出端与所述控制单元相连，用于输出所述反馈信号；

所述第一耦合线圈以及所述第二耦合线圈采用高晶硅低磁通环绕制。

所述耦合监测单元包括接地调整模块，所述耦合监测单元通过所述接地调整模块与所述大地相连；所述接地调整模块包括串联的线路阻抗以及特征容抗；所述接地调整模块用于根据接地点的电学参数提供等效电阻以及等效电容。

本实施例中，所述第一耦合线圈的二次侧的一端与所述电缆接地线相连、另一端通过连接线与所述第二耦合线圈的一次侧的一端相连；所述第二耦合线圈一次侧的另一端与所述接地调整模块的一端相连，所述接地调整模块的另一端接地，通过大地与所述电缆接地线相连，形成串联回路。

预警单元，所述预警单元用于接收所述控制单元的判断结果，并根据所述判断结果进行预警；

所述预警单元包括通信模块，所述通讯模块用于通过预设的通讯方式将所述判断结果向预设对象进行预警；所述预设的通讯方式包括通过GPRS进行无线通讯。

所述预警单元将出现异常的电缆接地线的具体位置、异常发生时间、初步判断结果(回路开路)等信息发送至诸如运维人员的预设对象处，供预设对象及时进行处理，以达到实时监控的效果。

进一步的，所述装置包括供电单元，所述供电单元用于向所述装置按预设规则进行供电；所述供电单元包括太阳能板以及储能电池；所述太阳能板用于提供电能输入，所述储能电池用于存储太阳能板输入的电能。

图2为本发明具体实施方式的一种基于耦合线圈的电缆接地线监测方法的流程图；如图2所示，所述方法包括：

步骤210，将第一耦合线圈的二次侧、第二耦合线圈的一次侧通过连接线及大地与电缆接地线进行连接，形成串联回路；

本实施例中，所述第一耦合线圈的二次侧的一端与所述电缆接地线相连、另一端通过连接线与所述第二耦合线圈的一次侧的一端相连；所述第二耦合线圈一次侧的另一端接地，通过大地与所述电缆接地线相连，形成串联回路。

当所述串联回路运行正常时，通过耦合的方式对所述回路中施加信号时，也可通过耦合的方式获得与该施加信号相同或在误差允许范围内的反馈信号。

步骤220，向所述第一耦合线圈的一次侧发送监测信号；

所述监测信号通过预设规则获得，根据实际监测情况的需求确定生成监测信号的预设规则，所述预设规则包括监测信号的波形、频率以及有效幅值；以本实施例为例，优选使用PWM脉冲信号作为监测信号。

步骤230，接收所述第二耦合线圈的二次侧返回的反馈信号；

所述反馈信号为与所述监测信号的误差在允许范围内的信号，为了更有效的对反馈信号做出判断，需将经过第二耦合线圈输出的原始反馈信号进行放大处理。本实施例中，在所述第二耦合线圈二次侧的输出端接信号放大器，按需求设置信号放大器的增益，以获得所需的反馈信号。

步骤240，根据所述反馈信号判断所述电缆接地线的监测情况。

所述根据所述反馈信号判断所述电缆接地线的监测情况，包括：

检测所述反馈信号，判断所述反馈信号是否满足所述监测信号对应的检测要求；所述检测要求包括波形以及频率；

若满足，则所述电缆接地线状态正常；

若不满足，则所述串联回路开路。

进一步的，将所述监测情况通过预设的通讯方式向预设的对象进行预警；所述预设的通讯方式包括通过GPRS进行无线通讯。

进一步的，在所述形成串联回路前，所述方法还包括：

根据接地点的电学参数确定所述接地点的等效电阻以及等效电容；

在所述连接线与大地间串联所述等效电阻以及等效电容。

本实施例中，所述等效电阻与所述等效电容，串联在所述第二耦合线圈一次侧的一端与大地之间。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.一种基于耦合线圈的电缆接地线监测装置，所述装置包括：

控制单元，所述控制单元用于根据预设规则生成监测信号，并将监测信号发送至耦合监测单元的输入端，并根据预设规则对从耦合监测单元的输出端接收到的反馈信号进行判断，并将对电缆接地线的判断结果发送至预警单元；

耦合监测单元，所述耦合监测单元包括第一耦合线圈、第二耦合线圈以及连接线；所述第一耦合线圈的二次侧、第二耦合线圈的一次侧通过连接线及大地与所述电缆接地线形成串联回路；所述第一耦合线圈的一次侧输入端与所述控制单元相连，用于接收所述监测信号；所述第二耦合线圈的二次侧输出端与所述控制单元相连，用于输出所述反馈信号；

预警单元，所述预警单元用于接收所述控制单元的判断结果，并根据所述判断结果进行预警。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述控制单元包括微处理器、CAP捕获模块以及信号放大器；所述微处理器用于生成监测信号，并控制所述CAP捕获模块捕获经所述信号放大器放大的反馈信号；所述微处理器用于对所述反馈信号进行判断；所述监测信号包括PWM脉冲信号。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一耦合线圈以及所述第二耦合线圈采用高晶硅低磁通环绕制。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述预警单元包括通信模块，所述通讯模块用于通过预设的通讯方式将所述判断结果向预设对象进行预警；所述预设的通讯方式包括通过GPRS进行无线通讯。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置包括供电单元，所述供电单元用于向所述装置按预设规则进行供电；所述供电单元包括太阳能板以及储能电池；所述太阳能板用于提供电能输入，所述储能电池用于存储太阳能板输入的电能。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述耦合监测单元包括接地调整模块，所述耦合监测单元通过所述接地调整模块与所述大地相连；所述接地调整模块包括串联的线路阻抗以及特征容抗；所述接地调整模块用于根据接地点的电学参数提供等效电阻以及等效电容。

7.一种基于耦合线圈的电缆接地线监测方法，所述方法包括：

将第一耦合线圈的二次侧、第二耦合线圈的一次侧通过连接线及大地与电缆接地线进行连接，形成串联回路；

向所述第一耦合线圈的一次侧发送监测信号；

接收所述第二耦合线圈的二次侧返回的反馈信号；

根据所述反馈信号判断所述电缆接地线的监测情况。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述反馈信号判断所述电缆接地线的监测情况，包括：

检测所述反馈信号，判断所述反馈信号是否满足所述监测信号对应的检测要求；所述检测要求包括波形以及频率；

若满足，则所述电缆接地线状态正常；

若不满足，则所述串联回路开路。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：将所述监测情况通过预设的通讯方式向预设的对象进行预警；所述预设的通讯方式包括通过GPRS进行无线通讯。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述监测信号包括PWM脉冲信号；所述所述第二耦合线圈的二次侧返回的反馈信号需进行信号放大处理。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述形成串联回路前，所述方法还包括：

根据接地点的电学参数确定所述接地点的等效电阻以及等效电容；

在所述连接线与大地间串联所述等效电阻以及等效电容。