CN110196119A - 电缆温度在线监测系统 - Google Patents

Abstract

一种电缆温度在线监测系统，属于电网安全运行温度监测技术领域。本发明针对现有手持红外成像仪巡查电缆线路温度来确定线路故障，实时性差并且效率低，造成电网安全运行隐患的问题。包括在被监测电缆的每个监测点上对应设置一个无线温度传感器，无线温度传感器采集被监测电缆监测点的温度模拟信号，并将温度模拟信号转换为温度数字信号后，通过无线发射接收模块发送给温度采集器，温度采集器再通过通讯模块将温度数字信号传送至监控平台，监控平台对温度数字信号进行处理，获得被监测电缆监测点的当前温度监测结果，并传送至上位控制机。本发明提高了对电网异常监测的效率及解决电网事故的效率，可有效保障电网的安全稳定运行。

Description

电缆温度在线监测系统

技术领域

本发明涉及电缆温度在线监测系统，属于电网安全运行温度监测技术领域。

背景技术

电缆的过流易引发设备跳闸故障，使电网运行可靠性降低。而电缆的电流过大通常可表现为电缆温度过高。若线路长期超负荷运行，过高的温度会加速电缆绝缘的老化，甚至击穿。电缆过热还可能引发火灾，造成人员伤亡或者设备损坏，为电力系统造成巨大的经济损失。

目前，对电缆温度的检测方法为：变电站人员手持红外成像仪巡查线路，测量电缆温度是否过热，然后再通过电缆过热点巡查线路故障点。由于线路巡检周期间隔较长，发现电缆温度异常的概率相对较低，因此这种检测方法不能实时反映电缆节点温度。另外，一方面采用这种检测方法的巡查效率相对较低；另一方面，即使测得电缆温度过高，确定线路存在故障，但由于变电站面积较大、路途较远，变电站工作人员处理故障相对被动且时间紧迫；因此，都很难保障电网的稳定运行。

因此，针对以上不足，需要提供一种在线的电缆温度监测装置，对电缆温度状态进行实时监测，从而确定故障范围并进而排除故障，确保电网稳定运行。

发明内容

针对现有手持红外成像仪巡查电缆线路温度来确定线路故障，实时性差并且效率低，造成电网安全运行隐患的问题，本发明提供一种电缆温度在线监测系统。

本发明的一种电缆温度在线监测系统，包括无线温度传感器、温度采集器、通讯模块、监控平台及上位控制机，

在被监测电缆的每个监测点上对应设置一个无线温度传感器，无线温度传感器采集被监测电缆监测点的温度模拟信号，并将温度模拟信号转换为温度数字信号后，通过无线发射接收模块发送给温度采集器，温度采集器再通过通讯模块将温度数字信号传送至监控平台，监控平台对温度数字信号进行处理，获得被监测电缆监测点的当前温度监测结果，并传送至上位控制机，上位控制机显示当前温度监测结果并在结果异常时发送警报信号。

根据本发明的电缆温度在线监测系统，所述监测点包括：将被监测电缆按预定长度进行均分获得的均分点。

根据本发明的电缆温度在线监测系统，所述监测点还包括被监测电缆的接头处。

根据本发明的电缆温度在线监测系统，所述温度数字信号包括电磁波频率信号，所述电磁波频率信号接收无线发射接收模块的探询射频信号，形成附有电磁波频率信号的射频信号，再通过无线发射接收模块发送至温度采集器。

根据本发明的电缆温度在线监测系统，所述无线温度传感器通过CT环形取电结构取用被监测电缆的电能进行充电。

根据本发明的电缆温度在线监测系统，所述通讯模块包括485网络通讯模块。

根据本发明的电缆温度在线监测系统，所述监控平台对温度数字信号进行处理包括：

对每个监测点在预设时间段内获得的温度数字信号进行统计分析，生成当前温度变化曲线，并将当前温度变化曲线与预存的温度变化标准曲线进行对比，获得当前温度监测结果。

根据本发明的电缆温度在线监测系统，所述当前温度监测结果包括：将当前温度变化曲线与预存的温度变化标准曲线进行对比，若当前温度变化曲线上温度值超过温度变化标准曲线上相应温度值的安全范围阈值但未达到故障范围阈值，则当前温度监测结果为实时预警；若当前温度变化曲线上温度值超过温度变化标准曲线上相应温度值的故障范围阈值，则当前温度监测结果为实时报警。

根据本发明的电缆温度在线监测系统，所述监控平台对温度数字信号进行处理，还获得被监测电缆监测点的下一采样时间点的预测温度数字信号；将所述预测温度数字信号与预存的温度变化标准曲线进行对比，获得温度监测预测结果，将所述温度监测预测结果传送至上位控制机。

根据本发明的电缆温度在线监测系统，所述温度监测预测结果包括：若下一采样时间点的预测温度数字信号超过温度变化标准曲线上相应温度值的安全范围阈值但未达到故障范围阈值，则温度监测预测结果为预测预警；若下一采样时间点的预测温度数字信号超过温度变化标准曲线上相应温度值的故障范围阈值，则温度监测预测结果为预测报警。

本发明的有益效果：本发明通过在线设置的无线温度传感器实施对监测区段电缆温度的监测，然后以无线传输的形式将数据上传至监控平台，最后通过上位控制机实时的发布警报信息。本发明通过监控平台对无线温度传感器采集的温度数据进行处理，获得当前温度监测结果，根据监测结果可以判定被监测电缆当前所处的运行状态，结合其运行状态，在存在隐患或已发生线路故障的时候采取相应的措施进行应对，进而避免由于电缆温度过高造成的电网事故。

本发明通过在被监测电缆上布设无线温度传感器，实现对电缆温度数据的在线监控，结合计算机程序模块对温度数据进行处理，可获得当前温度监测结果；在保证数据获取实时性的基础上，确保了数据处理的效率；提高了对电网异常监测的效率及解决电网事故的效率，可有效保障电网的安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明所述电缆温度在线监测系统的结构框图。

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

具体实施方式一、结合图1所示，本发明提供了一种电缆温度在线监测系统，包括无线温度传感器1、温度采集器2、通讯模块3、监控平台4及上位控制机5，

在被监测电缆的每个监测点上对应设置一个无线温度传感器1，无线温度传感器1采集被监测电缆监测点的温度模拟信号，并将温度模拟信号转换为温度数字信号后，通过无线发射接收模块发送给温度采集器2，温度采集器2再通过通讯模块3将温度数字信号传送至监控平台4，监控平台4对温度数字信号进行处理，获得被监测电缆监测点的当前温度监测结果，并传送至上位控制机5，上位控制机5显示当前温度监测结果并在结果异常时发送警报信号。

本实施方式中，无线温度传感器1的个数可以按照监测点的个数进行配置；温度采集器2的个数，可以根据其采集数据的周期及频率及无线温度传感器1的个数进行选择，例如根据温度采集器2的数据采集能力，可以选择八个无线温度传感器1对应一个温度采集器2；也可以选择十六个无线温度传感器1对应一个温度采集器2。图1所示，对应于无线温度传感器1的个数，采用了两个温度采集器2。所述监控平台4中可以预存相应监测点的温度变化标准曲线，基于温度变化标准曲线对温度数字信号进行处理，最终的监测结果可通过上位控制机5进行显示，并且在监测结果表示监测点温度异常时，上位控制机5可发送警报信号给相应的机构，从而及时的对事故监测点采取相应的措施来解决问题。

无线温度传感器1采集的温度模拟信号，可通过其内置的单片微处理器转换为温度数字信号；上位控制机5可结合当前温度监测结果对监测点进行预警及决策分析。

本实施方式中，可按预定的排序采集不同监测点的温度数据。在获得某当前温度监测结果为电缆异常时，方便与监测点进行对应，并确定事故地点，从而最快速的确定解决方案。

进一步，所述监测点包括：将被监测电缆按预定长度进行均分获得的均分点。

对监测点的确定方式也可以采用按区域布设的方式，例如对于电缆布局比较密集的线路，可在每个预设面积范围的中心处相应设置一个监测点。

再进一步，所述监测点还包括被监测电缆的接头处。电缆接头处作为重点监测区，及时的发现温度异常，可进一步确保电网安全稳定运行。

再进一步，所述温度数字信号包括电磁波频率信号，所述电磁波频率信号接收无线发射接收模块的探询射频信号，形成附有电磁波频率信号的射频信号，再通过无线发射接收模块发送至温度采集器2。无线温度传感器1与温度采集器2之间的信号传输通过无线电磁波实现，可保证温度数据传输的实时性。二者之间可以同时实现wifi网络及4G传输方式。

再进一步，所述无线温度传感器1通过CT环形取电结构取用被监测电缆的电能进行充电。无线温度传感器1可以是直接安装于电缆表面的测温元件，采用这种就地充电的方式，能够保证无线温度传感器1的长时间稳定运行。

作为示例，所述通讯模块3包括485网络通讯模块。

再进一步，所述监控平台4对温度数字信号进行处理包括：

对每个监测点在预设时间段内获得的温度数字信号进行统计分析，生成当前温度变化曲线，并将当前温度变化曲线与预存的温度变化标准曲线进行对比，获得当前温度监测结果。

再进一步，所述当前温度监测结果包括：将当前温度变化曲线与预存的温度变化标准曲线进行对比，若当前温度变化曲线上温度值超过温度变化标准曲线上相应温度值的安全范围阈值但未达到故障范围阈值，则当前温度监测结果为实时预警；若当前温度变化曲线上温度值超过温度变化标准曲线上相应温度值的故障范围阈值，则当前温度监测结果为实时报警。

本实施方式可通过采集的数据判断当前监测点的运行状态是否安全，在当前温度变化曲线上温度值均在温度变化标准曲线上相应温度值的安全范围阈值以内时，表明电网正安全运行；若当前温度变化曲线上温度值处于温度变化标准曲线上相应温度值的安全范围阈值与故障范围阈值之内，此时表明电网尚在安全运行，但存在发生事故的隐患，可进行实时预警，以采取措施改善电网运行状况，从而防患于未燃，避免不必要的损失；若当前温度变化曲线上温度值超过温度变化标准曲线上相应温度值的故障范围阈值，则表示电网已经在带故障运行，必须立刻采取措施，尽量降低事故损失程度，避免更大的事故发生。

温度采集器2将采集到的电缆温度信息通过485网络通讯模块实时上传至监控平台4，监控平台4通过后台软件将电缆温度信息进行统计分析并生成温度变化曲线图，可实时查看监测点温度变化及温度变化趋势，及时为发现电缆异常及故障情况提供报警信息，为变电站工作人员提供故障点的准确位置及状态。

监控平台4同时具备温度数据存储功能，将电缆测温数据循环保存作为历史数据，可以方便日后的统计、分析与决策。

本实施方式通过监控平台4生成电缆当前温度变化曲线，可以使运行人员准确的监测到电缆测温点的实时温度信息及变化趋势，方便运行人员对电缆异常运行及故障点的准确定位及状态分析。监控平台4收到的电缆温度监测数据，可为监控人员提供重要参考依据，以对电网运行情况进行分析预警，减少线路跳闸的可能性，保证电力系统安全稳定运行。同时能很大程度上减少电缆过热损毁事故的发生，减少电力系统人力物力资源的浪费，提高电网运行经济可靠性。

再进一步，所述监控平台4对温度数字信号进行处理，还获得被监测电缆监测点的下一采样时间点的预测温度数字信号；将所述预测温度数字信号与预存的温度变化标准曲线进行对比，获得温度监测预测结果，将所述温度监测预测结果传送至上位控制机5。

本实时方式除了通过当前采集的温度数据判定电网监测点的当前运行状态，还可以结合温度变化标准曲线对监测点当前温度变化曲线上对应于下一采样时间点的温度进行预测；结合当前温度变化曲线的变化趋势，若能够提前预测确定即将发生事故的监测点，则可以避免监测点电网故障的发生，从而避免经济上的损失及事故将造成的其它损失。本实施方式对温度的预测功能，为电网的安全运行提供了进一步的保障。

通过对同一电缆上多个测温点温度信息的比对分析，判断各个测温点温度曲线变化趋势，可以有效判断同一电缆相邻测温点间的故障信息并作出预警，提高巡检效率，让变电站工作人员做到有效的预防监测。

监控平台4可通过电力自动化系统或通讯网络同时将电缆温度数据传送至上位控制机5，帮助调度监控工作人员对变电站运行情况进行预警及决策分析，可起到双重监控的作用，同时保证无人值班变电站的安全运行。

再进一步，所述温度监测预测结果包括：若下一采样时间点的预测温度数字信号超过温度变化标准曲线上相应温度值的安全范围阈值但未达到故障范围阈值，则温度监测预测结果为预测预警；若下一采样时间点的预测温度数字信号超过温度变化标准曲线上相应温度值的故障范围阈值，则温度监测预测结果为预测报警。

与上述对当前温度监测结果的确定方式相类似，在获得预测温度数字信号时，同样结合温度变化标准曲线上相应温度值的安全范围阈值和故障范围阈值进行温度监测预测结果的判定，若预测温度数字信号在安全范围阈值以内，则监测点不存在发生事故的风险；若预测温度数字信号在安全范围阈值与故障范围阈值之间，则虽然目前仍为安全运行，但存在事故隐患，可进行预测预警，工作人员对监测点进行相应处理，排除发热因素，使监测点温度回归到安全范围阈值以内运行；若预测温度数字信号超过故障范围阈值，则预测将有安全事故发生，及时对电网进行检修处理，可避免重大事故的发生。

本实施方式通过监控平台4可查看当前温度变化曲线，并预测监测点的电缆本身温度变化趋势，及时提供电缆故障部位信息并通过上位控制机5发出警报信号，从根本上避免由于电缆温度过高引起的电网事故。

另外，本发明的电缆温度在线监测系统可采用多种方式实现，可通过通讯网络借助不同的接收监测终端平台进行监测显示及报警，可以实现本地报警、监控软件后台监测报警和手机app监测报警。

综上所述，本发明一方面结合采集的温度数据对当前监测点的运行状态进行监测；另一方面还能够基于采集的温度数据进一步预测下一采样时间点即将达到的温度，不仅能够对已出现的状况及时的发送警报信号，还可通过预警的方式，使工作人员重视预警区域的运行状态，从而避免问题的发生。因此，本发明对电网的安全稳定运行有重要意义。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种电缆温度在线监测系统，其特征在于，包括无线温度传感器(1)、温度采集器(2)、通讯模块(3)、监控平台(4)及上位控制机(5)，

在被监测电缆的每个监测点上对应设置一个无线温度传感器(1)，无线温度传感器(1)采集被监测电缆监测点的温度模拟信号，并将温度模拟信号转换为温度数字信号后，通过无线发射接收模块发送给温度采集器(2)，温度采集器(2)再通过通讯模块(3)将温度数字信号传送至监控平台(4)，监控平台(4)对温度数字信号进行处理，获得被监测电缆监测点的当前温度监测结果，并传送至上位控制机(5)，上位控制机(5)显示当前温度监测结果并在结果异常时发送警报信号。

2.根据权利要求1所述的电缆温度在线监测系统，其特征在于，

所述监测点包括：将被监测电缆按预定长度进行均分获得的均分点。

3.根据权利要求2所述的电缆温度在线监测系统，其特征在于，

所述监测点还包括被监测电缆的接头处。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电缆温度在线监测系统，其特征在于，

所述温度数字信号包括电磁波频率信号，所述电磁波频率信号接收无线发射接收模块的探询射频信号，形成附有电磁波频率信号的射频信号，再通过无线发射接收模块发送至温度采集器(2)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电缆温度在线监测系统，其特征在于，所述无线温度传感器(1)通过CT环形取电结构取用被监测电缆的电能进行充电。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电缆温度在线监测系统，其特征在于，所述通讯模块(3)包括485网络通讯模块。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电缆温度在线监测系统，其特征在于，

所述监控平台(4)对温度数字信号进行处理包括：

对每个监测点在预设时间段内获得的温度数字信号进行统计分析，生成当前温度变化曲线，并将当前温度变化曲线与预存的温度变化标准曲线进行对比，获得当前温度监测结果。

8.根据权利要求7所述的电缆温度在线监测系统，其特征在于，

所述当前温度监测结果包括：将当前温度变化曲线与预存的温度变化标准曲线进行对比，若当前温度变化曲线上温度值超过温度变化标准曲线上相应温度值的安全范围阈值但未达到故障范围阈值，则当前温度监测结果为实时预警；若当前温度变化曲线上温度值超过温度变化标准曲线上相应温度值的故障范围阈值，则当前温度监测结果为实时报警。

9.根据权利要求7或8所述的电缆温度在线监测系统，其特征在于，

所述监控平台(4)对温度数字信号进行处理，还获得被监测电缆监测点的下一采样时间点的预测温度数字信号；将所述预测温度数字信号与预存的温度变化标准曲线进行对比，获得温度监测预测结果，将所述温度监测预测结果传送至上位控制机(5)。

10.根据权利要求9所述的电缆温度在线监测系统，其特征在于，所述温度监测预测结果包括：若下一采样时间点的预测温度数字信号超过温度变化标准曲线上相应温度值的安全范围阈值但未达到故障范围阈值，则温度监测预测结果为预测预警；若下一采样时间点的预测温度数字信号超过温度变化标准曲线上相应温度值的故障范围阈值，则温度监测预测结果为预测报警。