CN109270336A - 一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统及其监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统，所述电流监测系统包括信号采集单元、滤波单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述滤波单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述显示单元、所述存储单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；本发明提供一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统和方法，能够准确判断电缆电流是否异常，进而提高电缆工作的可靠性和安全性。

Description

一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统及其监测方法
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统及其监测方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，人们的生活水平越来越高，对电力的需求也越来越大。过去配电线路都是采用架空式，占用空间大且不美观，逐步被地下敷设所取代。
地下敷设电缆安装方便，但不利于维护检查，对电力系统的安全性造成一定的影响。因此，需要采取相应的检测措施对电缆的工作状态进行有效的检测。一般都是将采集的电流信号与保护定值进行比较，判断电缆电流是否正常，而地下敷设的电缆受环境影响可能能够承受的电流降低了，因此使得检测结果准确性降低。本发明对地下敷设电缆实际载流量进行计算，并将采集的电流与之比较，进而更好的判断电流是否正常，若异常及时选择合适的工作电流，确保电缆安全可靠的工作，进而提高配电系统的稳定性。
发明内容
本发明提供一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统和方法，能够准确判断电缆电流是否异常，进而提高电缆工作的可靠性和安全性。
本发明具体为一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统，所述电流监测系统包括信号采集单元、滤波单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述滤波单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述显示单元、所述存储单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述电流监测系统采集所述电缆工作参数，并计算出所述电缆的实际载流量，将工作电流与所述实际载流量进行比较，进而判断所述电缆电流是否异常。
所述信号采集单元采用电流传感器采集所述电缆电流信号，采用温度传感器采集所述电缆线芯温度、环境温度。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设置，还能够对监测结果进行选择性查看；所述参数包含所述电缆的相关信息；
所述报警单元采用声光报警器，当所述电缆电流异常时发出报警信号；所述通信单元采用无线通信技术将监测信息上传至监控中心，同时能够接收所述监控中心的控制指令。
本发明还提供一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统的监测方法，所述监测方法包括如下步骤：
步骤(1)：所述采集单元采集所述电缆电流信号、线芯温度和环境温度；
步骤(2)：经过所述滤波单元滤除干扰信号；
步骤(3)：经过所述A/D转换单元进行A/D转换，输入所述控制处理单元；
步骤(4)：根据所述线芯温度计算所述电缆交流电阻值RAC；
步骤(5)：计算所述电缆金属套损耗因数λ1；
步骤(6)：计算所述电缆铠装层损耗因数λ2；
步骤(7)：根据所述电缆的相关参数计算所述电缆绝缘热阻值R1、内护层热阻值R2、外护层热阻值R3、热阻值R4；
步骤(8)：计算所述电缆实际载流量n为所述电缆线芯的数量；
步骤(9)：将所述电缆电流信号与所述电缆实际载流量进行比较判断，若大于所述电缆实际载流量，通过所述报警单元发出报警信号，通过所述通信单元将所述报警信号发送至所述监控中心。
所述电缆交流电阻值RAC＝RDC(1+ys+yp)，
RDC为所述直流电阻，RDC＝R20[1+α20(T1-20)]，R20为所述电缆线芯温度为20℃时的直流电阻值，α20为所述电缆线芯材料在20℃时温度系数；
为集肤效应因子，f为频率，ks为集肤效应因数系数；
为邻近效应因数，kp邻近效应因数系数，dc为所述电缆线芯直径，s为所述电缆线芯轴心的距离。
所述电缆金属套损耗因数
为最高工作温度下所述电缆单位长度金属套电阻，ρ为所述电缆金属套材料电阻率，S为所述电缆金属套截面积，α为所述电缆金属套材料温度系数，η为所述电缆金属套温度与线芯温度的比值；
为所述电缆单位长度金属套电抗值，d为所述电缆金属套平均直径。
所述电缆铠装层损耗因数RA为最高工作温度下所述电缆单位长度铠装交流电阻。
所述电缆绝缘热阻值KT为所述电缆绝缘材料的热导率，t1为所述电缆线芯金属套之间的厚度。
所述电缆内护层热阻值t2为所述电缆内护层厚度，Ds为所述电缆金属套外径。
所述电缆外护层热阻值t3为所述电缆外护层厚度，DA为所述电缆车岂装层的外径。
所述电缆热阻值L为所述电缆轴线到地表的距离，De为所述电缆外径。
附图说明
图1为本发明一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统的结构示意图。
图2为本发明一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统监测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的电流监测系统包括信号采集单元、滤波单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述滤波单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述显示单元、所述存储单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述电流监测系统采集所述电缆工作参数，并计算出所述电缆的实际载流量，将工作电流与所述实际载流量进行比较，进而判断所述电缆电流是否异常。
所述信号采集单元采用电流传感器采集所述电缆电流信号，采用温度传感器采集所述电缆线芯温度、环境温度。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设置，还能够对监测结果进行选择性查看；所述参数包含所述电缆的相关信息；
所述报警单元采用声光报警器，当所述电缆电流异常时发出报警信号；所述通信单元采用无线通信技术将监测信息上传至监控中心，同时能够接收所述监控中心的控制指令。
如图2所示，本发明还提供一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统的监测方法，所述监测方法包括如下步骤：
步骤(1)：所述采集单元采集所述电缆电流信号、线芯温度和环境温度；
步骤(2)：经过所述滤波单元滤除干扰信号；
步骤(3)：经过所述A/D转换单元进行A/D转换，输入所述控制处理单元；
步骤(4)：根据所述线芯温度计算所述电缆交流电阻值RAC；
步骤(5)：计算所述电缆金属套损耗因数λ1；
步骤(6)：计算所述电缆铠装层损耗因数λ2；
步骤(7)：根据所述电缆的相关参数计算所述电缆绝缘热阻值R1、内护层热阻值R2、外护层热阻值R3、热阻值R4；
步骤(8)：计算所述电缆实际载流量n为所述电缆线芯的数量；
步骤(9)：将所述电缆电流信号与所述电缆实际载流量进行比较判断，若大于所述电缆实际载流量，通过所述报警单元发出报警信号，通过所述通信单元将所述报警信号发送至所述监控中心。
所述电缆交流电阻值RAC＝RDC(1+ys+yp)，
RDC为所述直流电阻，RDC＝R20[1+α20(T1-20)]，R20为所述电缆线芯温度为20℃时的直流电阻值，α20为所述电缆线芯材料在20℃时温度系数；
为集肤效应因子，f为频率，ks为集肤效应因数系数；
为邻近效应因数，kp邻近效应因数系数，dc为所述电缆线芯直径，s为所述电缆线芯轴心的距离。
所述电缆金属套损耗因数
为最高工作温度下所述电缆单位长度金属套电阻，ρ为所述电缆金属套材料电阻率，S为所述电缆金属套截面积，α为所述电缆金属套材料温度系数，η为所述电缆金属套温度与线芯温度的比值；
为所述电缆单位长度金属套电抗值，d为所述电缆金属套平均直径。
所述电缆铠装层损耗因数RA为最高工作温度下所述电缆单位长度铠装交流电阻。
所述电缆绝缘热阻值KT为所述电缆绝缘材料的热导率，t1为所述电缆线芯金属套之间的厚度。
所述电缆内护层热阻值t2为所述电缆内护层厚度，Ds为所述电缆金属套外径。
所述电缆外护层热阻值t3为所述电缆外护层厚度，DA为所述电缆车岂装层的外径。
所述电缆热阻值L为所述电缆轴线到地表的距离，De为所述电缆外径。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (10)

1.一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统，其特征在于，所述电流监测系统包括信号采集单元、滤波单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述滤波单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述显示单元、所述存储单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述电流监测系统采集所述电缆工作参数，并计算出所述电缆的实际载流量，将工作电流与所述实际载流量进行比较，进而判断所述电缆电流是否异常。
2.根据权利要求1所述的一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统，其特征在于，所述信号采集单元采用电流传感器采集所述电缆电流信号，采用温度传感器采集所述电缆线芯温度、环境温度。
3.根据权利要求2所述的一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统，其特征在于，所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设置，还能够对监测结果进行选择性查看；所述参数包含所述电缆的相关信息；
所述报警单元采用声光报警器，当所述电缆电流异常时发出报警信号；所述通信单元采用无线通信技术将监测信息上传至监控中心，同时能够接收所述监控中心的控制指令。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的地下敷设配电线路电缆电流监测系统的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括如下步骤：
步骤(1)：所述采集单元采集所述电缆电流信号、线芯温度和环境温度；
步骤(2)：经过所述滤波单元滤除干扰信号；
步骤(3)：经过所述A/D转换单元进行A/D转换，输入所述控制处理单元；
步骤(4)：根据所述线芯温度计算所述电缆交流电阻值RAC；
步骤(5)：计算所述电缆金属套损耗因数λ1；
步骤(6)：计算所述电缆铠装层损耗因数λ2；
步骤(7)：根据所述电缆的相关参数计算所述电缆绝缘热阻值R1、内护层热阻值R2、外护层热阻值R3、热阻值R4；
步骤(8)：计算所述电缆实际载流量n为所述电缆线芯的数量；
步骤(9)：将所述电缆电流信号与所述电缆实际载流量进行比较判断，若大于所述电缆实际载流量，通过所述报警单元发出报警信号，通过所述通信单元将所述报警信号发送至所述监控中心。
5.根据权利要求4所述的地下敷设配电线路电缆电流监测系统的监测方法，其特征在于，所述电缆交流电阻值RAC＝RDC(1+ys+yp)，
RDC为所述直流电阻，RDC＝R20[1+α20(T1-20)]，R20为所述电缆线芯温度为20℃时的直流电阻值，α20为所述电缆线芯材料在20℃时温度系数；
为集肤效应因子，f为频率，ks为集肤效应因数系数；
为邻近效应因数，kp邻近效应因数系数，dc为所述电缆线芯直径，s为所述电缆线芯轴心的距离。
6.根据权利要求4所述的地下敷设配电线路电缆电流监测系统的监测方法，其特征在于，所述电缆金属套损耗因数
为最高工作温度下所述电缆单位长度金属套电阻，ρ为所述电缆金属套材料电阻率，S为所述电缆金属套截面积，α为所述电缆金属套材料温度系数，η为所述电缆金属套温度与线芯温度的比值；
为所述电缆单位长度金属套电抗值，d为所述电缆金属套平均直径。
所述电缆铠装层损耗因数RA为最高工作温度下所述电缆单位长度铠装交流电阻。
7.根据权利要求4所述的地下敷设配电线路电缆电流监测系统的监测方法，其特征在于，所述电缆绝缘热阻值KT为所述电缆绝缘材料的热导率，t1为所述电缆线芯金属套之间的厚度。
8.根据权利要求4所述的地下敷设配电线路电缆电流监测系统的监测方法，其特征在于，所述电缆内护层热阻值t2为所述电缆内护层厚度，Ds为所述电缆金属套外径。
9.根据权利要求4所述的地下敷设配电线路电缆电流监测系统的监测方法，其特征在于，所述电缆外护层热阻值t3为所述电缆外护层厚度，DA为所述电缆车岂装层的外径。
10.根据权利要求4所述的地下敷设配电线路电缆电流监测系统的监测方法，其特征在于，所述电缆热阻值L为所述电缆轴线到地表的距离，De为所述电缆外径。
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