CN110426014B - 变电站二次电缆沉降的在线监测方法 - Google Patents

Abstract

变电站二次电缆沉降的在线监测方法，解决了现有变电站二次电缆沉降现象难监测的问题，属于变电站二次设备技术领域。本发明基于监控模块和一个或多个检测装置实现，检测装置包括水平活板、倾角传感器、铅块、垂直拉杆、水平拉杆、转动轴承、法兰环、壳体、AD转换模块和电源模块；在一次设备构架根部与二次电缆首端连接处安装检测装置，在电缆下沉的过程中法兰环拉动水平拉杆，使垂直拉杆带动水平活板使其发生倾斜，水平活板上安装的倾角传感器产生倾角数据，倾角数据通过AD转换模块发送至监控模块的一个输入端，监控模块根据各检测装置的倾角数据和部件之间的几何关系，计算出二次电缆沉降距离，并根据沉降距离判断是否进行预警及报警。

Description

变电站二次电缆沉降的在线监测方法

技术领域

本发明涉及一种监测变电站二次电缆沉降的方法，属于变电站二次设备技术领域。

背景技术

某些四季分明的地区由于季节的交替容易导致变电站开关现场设备基础的土壤下沉，进而引发二次电缆的沉降，而二次电缆的沉降易导致二次回路系统、一次设备的安全运行。

由于二次电缆铺设安装后都有槽盒或护套管覆盖防护，正常运行时使用红外成像仪测试不到二次电缆的异常状态，二次电缆沉降现象很难被运维人员直观发现，而通过直流接地、TA断线、TV异常等间接信号来反映，故障定位过程十分繁琐，故障排查时间长，处理系统异常故障工作相对被动，导致事故频发致使电力系统安全可靠性降低，造成巨大的电网经济损失。

发明内容

针对现有变电站二次电缆沉降现象难监测的问题，本发明提供一种变电站二次电缆沉降的在线监测方法。

本发明的一种变电站二次电缆沉降的在线监测方法，所述方法基于监控模块和一个或多个检测装置实现，所述检测装置包括水平活板2、倾角传感器3、铅块5、垂直拉杆6、第一转动轴承7、水平拉杆8、第二转动轴承12、环形法兰环9、壳体10、AD转换模块和电源模块；

壳体10的上盖板固定在一次设备的底部，水平活板2吊装在壳体10内；被测二次电缆穿过壳体10的上盖板、水平活板2的几何中心和壳体10的下盖板，在壳体10的下侧，环形法兰环9套在被测二次电缆上，且与被测二次电缆固定连接，垂直拉杆6的顶端穿过壳体10的下盖板与水平活板2的下盖板固定连接，连接位置在水平活板2中心的一侧，垂直拉杆6的轴线与水平活板2所在平面垂直，垂直拉杆6的底端与水平拉杆8的一端通过第一转动轴承7转动连接，水平拉杆8的另一端与环形法兰环9的侧面通过第二转动轴承12转动连接；在水平活板2保持水平状态时，垂直拉杆6的轴线与水平拉杆8的轴线垂直；

倾角传感器3、AD转换模块、充电模块封装在一起，并固定在水平活板2上表面的一侧，铅块5固定在水平活板2上表面的另一侧，铅块5使吊装的水平活板2保持水平，倾角传感器3用于检测水平方向的倾角变化；

倾角传感器3的信号输出端与AD转换模块的模拟信号输入端连接，每个检测装置的AD转换模块的数字信号输出端与监控模块的一个数字信号输入端连接，电源模块为倾角传感器3和AD转换模块提供工作电源。

所述监控模块对输入的倾角数据进行处理，实现对二次电缆从沉降进行监测，所述监测方法包括：

S1、当检测到实时倾角β，根据倾角β、相应检测装置的水平杆的长度a和垂直杆的长度b及水平杆、垂直杆、水平活板2及被测二次电缆之间的几何位置关系，计算二次电缆的实时沉降距离x；

S2、判定二次电缆的实时沉降距离x是否大于设定值，若是，则向运维人员发送报警信号及报警二次电缆的位置信息，若否，存储沉降距离x、二次电缆的位置及对应时间，转入S3；

所述设定值为绝缘破坏及二次回路接地、短路或开路事件发生的报警阈值；

S3、根据存储的沉降距离及对应时间，获取二次电缆沉降距离的变化曲线；

S4、当S3获取变化曲线的变化趋势符合设定预警趋势时，向运维人员发送预警信号及预警二次电缆的位置信息。

作为优选，所述水平活板2通过两根可伸缩螺栓吊装在壳体内。

作为优选，环形法兰环的内环直径可调节，可适用于不同型号的电缆。

本发明的有益效果，本发明的监测方法基于二次电缆沉降在线检测装置实现，通过在一次设备构架根部与二次电缆首端连接处安装二次电缆沉降在线检测装置，在二次电缆下沉的过程中环形法兰环9拉动水平拉杆，垂直拉杆带动水平活板2使其发生倾斜，进而水平活板上安装的倾角传感器产生倾角数据，倾角数据通过AD转换模块转换后发送至监控模块，监控模块根据倾角数据确定二次电缆沉降的情况。倾角传感器3、AD转换模块和充电模块封装在一起，充电电源为倾角传感器3、AD转换模块提供工作电源。本发明的监测方法根据检测装置检测到的倾角数据和检测装置部件之间的几何关系，计算出二次电缆沉降距离，并根据沉降距离判断是否进行预警及报警。本发明反应灵敏，精准度高，在二次电缆沉降程度较小时即可检测出，实现实时监测，进而能够减少因二次电缆下沉引起的影响安全运行事故的发生。

附图说明

图1为本发明的检测装置的结构示意图；

图2为图1中壳体内部的俯视图；

图3为本发明的检测装置在应用中的连接示意图；

图4为本发明二次电缆沉降距离计算的原理示意图。

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。

本实施方式的一种变电站二次电缆沉降的在线检测装置方法，该方法基于监控模块和一个或多个检测装置实现，图1和图2所示，检测装置包括水平活板2、倾角传感器3、铅块5、垂直拉杆6、第一转动轴承7、水平拉杆8、第二转动轴承12、环形法兰环9、壳体10、AD转换模块、电源模块和监控模块

本实施方式的检测装置安装于一次设备平台构架根部与二次电缆连接首端位置，该处二次电缆沉降引起的位移变化幅值较大，便于装置精度及准确度的测量，测量数据精准有效，所以将本实施方式壳体10的上盖板固定在一次设备的底部，壳体10的上盖板与一次设备平台构架下方盖板采用螺栓连接，分别固定于四个角，固定更加牢靠，水平准确度更高；水平活板2吊装在壳体10内；被测二次电缆穿过壳体10的上盖板、水平活板2的几何中心和壳体10的下盖板，壳体10的上盖板、下盖板及水平活板2的几何中心处打孔，被测二次电缆由此处穿过，孔的直径要大于被测二次电缆直径，防止二次电缆下沉过程中破坏绝缘表皮，水平活板2面积小于壳体10的上/下盖板的面积，且不碰壳体10，防止动作过程中对水平活板2产生破坏作用，在壳体10的下侧，环形法兰环9套在被测二次电缆上，且与被测二次电缆固定连接，垂直拉杆6的顶端穿过壳体10的下盖板与水平活板2的下盖板固定连接，连接位置在水平活板2中心的一侧，垂直拉杆6的轴线与水平活板2所在平面垂直，垂直拉杆6的底端与水平拉杆8的一端通过第一转动轴承7转动连接，水平拉杆8的另一端与环形法兰环9的侧面通过第二转动轴承12转动连接；在水平活板2保持水平状态时，垂直拉杆6的轴线与水平拉杆8的轴线垂直；在水平活板2下表面几何中心与右边界距离的二分之一处安装拉杆；

倾角传感器3、AD转换模块、充电模块封装在一起，并固定在水平活板2上表面的一侧，铅块5固定在水平活板2上表面的另一侧，铅块5使吊装的水平活板2保持水平；

倾角传感器3安装于水平活板2上表面几何中心与左侧边界距离的二分之一处，其几何对称位置处安装配重的铅块5，保证水平活板2在二次电缆在正常运行时保持水平状态。

倾角传感器3的信号输出端与AD转换模块的模拟信号输入端连接，AD转换模块的数字信号输出端与监控模块的一个数字信号输入端连接，电源模块为倾角传感器3和AD转换模块提供工作电源；

本实施方式的倾角传感器3用于检测在水平面内的水平角数据，在二次电缆下沉的过程中环形法兰环9拉动水平拉杆和垂直拉杆，垂直拉杆带动水平活板2使其发生倾斜，进而水平活板2上安装的倾角传感器产生倾角数据，倾角数据通过AD转换模块转换后发送至监控模块，监控模块根据倾角数据确定二次电缆沉降的情况，根据倾斜角度能够判断二次电缆下沉。

本实施方式的水平拉杆和垂直拉杆的功能是当二次电缆沉降时，破坏水平活板2的平衡，破坏倾角传感器3的平衡，使其检测到倾角数据；

垂直拉杆的与水平拉杆采用转动轴承连接，水平拉杆8与环形法兰环9通过转动轴承连接，保证电缆下沉过程中水平拉杆在水平与垂直方向夹角有一定的自由度；水平拉杆与环形法兰环9采取金属焊接形式；

垂直拉杆6穿过壳体10的下盖板，且穿过壳体10的下盖板下方的孔距大于垂直拉杆直径，保证装置测量精度；

因为水平活板2的常规状态要保证水平，只有当二次电缆下沉时，拉杆需要带动水平活板2倾斜，所以本实施方式的水平活板2需要吊装在壳体10内，吊装的方式有很多，只要能保证水平活板2水平且是活动的，优选实施例中，本实施方式的水平活板2通过可伸缩螺栓吊装在壳体10内，具体为：

水平活板2的几何中心孔周围对称位置取四个点，在每个点，可伸缩螺栓通过该点与壳体10的上盖板转动连接，螺栓采用可伸缩形式，为水平活板产生的垂直位移留有一定的裕度。

由于一次设备需要连接多种型号的二次电缆，为了增加本实施方式的适应性，优选实施例中，环形法兰环的内环直径可调节，可适用于不同型号的电缆。

本实施方式包括多个检测装置，每个检测装置监测一根二次电缆，如图3所示，其中倾角传感器的输出端子按照被监测一次设备的电压等级分别采用独立电缆相连接，经由变电站的开关场地端子箱铺设至电缆沟，由电缆沟铺设至电缆夹层，由电缆夹层铺设至主控室监控模块的采集数据屏柜，即二次电缆铺设路径，实现倾角传感器的数据到数据采集装置的传送接收。本实施方式在变电站主控室内设置独立的数据采集屏柜，将数据采集装置安装于主控室数据采集屏柜内，按照被监测的变电站设备电压等级进行划分并安装完备。

本实施方式的监测方法包括：所述监测方法包括：

S1、当检测到实时倾角β，根据倾角β、相应检测装置的水平杆的长度a和垂直杆的长度b及水平杆、垂直杆、水平活板2及被测二次电缆之间的几何位置关系，计算二次电缆的实时沉降距离x；

水平杆、垂直杆、水平活板2及被测二次电缆之间的几何关系如图4所示，实现是二次电缆未发生沉降时的示意图，虚线为发生沉降后的变化，在图4中做两条辅助线，分别求取y＝bsinβ，z＝asinβ，

根据x＝z+q+w-b，求沉降距离x；

S2、判定二次电缆的实时沉降距离x是否大于设定值，若是，则向运维人员发送报警信号及报警二次电缆的位置信息，若否，存储沉降距离x、二次电缆的位置及对应时间，转入S3；

所述设定值为绝缘破坏及二次回路接地、短路或开路事件发生的报警阈值；

本实施方式的报警阈值设定根据具体实施时，二次电缆的型号、连接位置及连接的二次设备确定；

S3、根据存储的沉降距离及对应时间，获取二次电缆沉降距离的变化曲线；

S4、当S3获取变化曲线的变化趋势符合设定预警趋势时，向运维人员发送预警信号及预警二次电缆的位置信息。

利用发生二次沉降的历史数据或者仿真获得的数据，获得预警趋势，当变化曲线中的某一时刻到当前时刻的沉降距离的趋势逐渐上升，发出预警信号。

本实施方式的预警趋势包括一种或多种，可以包括时间t1到当前时刻的变化率为设定值G时及时间t2到当前时刻的变化率为设定值L时，时间t1、t2及相应变化率根据发生二次沉降的历史数据或者仿真获得的数据获得。

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 (3)

1.变电站二次电缆沉降的在线监测方法，其特征在于，所述方法基于监控模块和一个或多个检测装置实现，所述检测装置包括水平活板(2)、倾角传感器(3)、铅块(5)、垂直拉杆(6)、第一转动轴承(7)、水平拉杆(8)、第二转动轴承(12)、环形法兰环(9)、壳体(10)、AD转换模块和电源模块；

壳体(10)的上盖板固定在一次设备的底部，水平活板(2)吊装在壳体(10)内；被测二次电缆穿过壳体(10)的上盖板、水平活板(2)的几何中心和壳体(10)的下盖板，在壳体(10)的下侧，环形法兰环(9)套在被测二次电缆上，且与被测二次电缆固定连接，垂直拉杆(6)的顶端穿过壳体(10)的下盖板与水平活板(2)的下盖板固定连接，连接位置在水平活板(2)中心的一侧，垂直拉杆(6)的轴线与水平活板(2)所在平面垂直，垂直拉杆(6)的底端与水平拉杆(8)的一端通过第一转动轴承(7)转动连接，水平拉杆(8)的另一端与环形法兰环(9)的侧面通过第二转动轴承(12)转动连接；在水平活板(2)保持水平状态时，垂直拉杆(6)的轴线与水平拉杆(8)的轴线垂直；

倾角传感器(3)、AD转换模块、充电模块封装在一起，并固定在水平活板(2)上表面的一侧，铅块(5)固定在水平活板(2)上表面的另一侧，铅块(5)使吊装的水平活板(2)保持水平，倾角传感器(3)用于检测水平方向的倾角变化；

倾角传感器(3)的信号输出端与AD转换模块的模拟信号输入端连接，每个检测装置的AD转换模块的数字信号输出端与监控模块的一个数字信号输入端连接，电源模块为倾角传感器(3)和AD转换模块提供工作电源；

所述监控模块对输入的倾角数据进行处理，实现对二次电缆从沉降进行监测，所述监测方法包括：

S1、当检测到实时倾角β，根据倾角β、相应检测装置的水平杆的长度a和垂直杆的长度b及水平杆、垂直杆、水平活板(2)及被测二次电缆之间的几何位置关系，计算二次电缆的实时沉降距离x；

分别求取y＝b sinβ，z＝a sinβ，

根据x＝z+q+w-b，求沉降距离x；

S2、判定二次电缆的实时沉降距离x是否大于设定值，若是，则向运维人员发送报警信号及报警二次电缆的位置信息，若否，存储沉降距离x、二次电缆的位置及对应时间，转入S3；

所述设定值为绝缘破坏及二次回路接地、短路或开路事件发生的报警阈值；

S3、根据存储的沉降距离及对应时间，获取二次电缆沉降距离的变化曲线；

S4、当S3获取变化曲线的变化趋势符合设定预警趋势时，向运维人员发送预警信号及预警二次电缆的位置信息。

2.根据权利要求1所述的变电站二次电缆沉降的在线监测方法，其特征在于，

所述水平活板(2)通过两根可伸缩螺栓吊装在壳体内。

3.根据权利要求1所述的变电站二次电缆沉降的在线监测方法，其特征在于，环形法兰环的内环直径可调节，可适用于不同型号的电缆。

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