CN110740433A - 一种电力电缆巡检系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电力电缆巡检系统，所述巡检系统包括远程数据终端模块、通信中继模块J和与电力电缆测量位紧邻的多个现场测量模块；所述现场测量模块能以非接触方式采集电力电缆的工况数据，现场测量模块内置有时间同步模块；所述通信中继模块可设于固定基站或无人机处；通信中继模块以无线通讯模块与现场测量模块、远程数据终端模块相连；当巡检时，所述通信中继模块向待巡检电缆处的多个现场测量模块发送巡检指令，使这些现场测量模块在时间同步模块控制下同步采集不同区域处的电缆工况数据并上传至通信中继模块，所述通信中继模块把收集的电缆工况数据回传至远程数据终端模块处；本发明能以非接触方式对电力电缆进行巡检。

Description

一种电力电缆巡检系统
技术领域
本发明涉及电力运维技术领域，尤其是一种电力电缆巡检系统。
背景技术
近年来，随着电力行业的蓬勃发展和用电量的日益增长，城市和农村的配电系统越来越多地使用电力电缆输配电。传统的巡检方式是由工作人员对配电系统进行定期到现场检查的方式，然而10KV的配电系统具有分布广、线路多的特点。且通往农村的配电系统往往架设在山上等较险峻的地方，由人工对这些电力线路进行巡检费时费力，且效率较低。如果电力电缆某个地方发生故障，很难短时间内找到故障点并且进行排查。如果查找故障点浪费大量时间，电力运行的可靠性和安全性将得不到保障，这将是人力、财力和时间的最大浪费。随着电力系统的发展，智能电网对电力系统中电压传感器的精度、准确性和实时性的要求越来越高。针对运行中的电力电缆线路可能出现的线路断路和短路，有必要采取一些高效的办法。现有的产品是在电路某个位置处采用接触式测量方式，将互感器接入电路，从而在低压侧得到电路的电压波形，而接触式测量方式由于外部电路的介入可能会影响电路原本的结构，而且在某些高压的系统，由于接触式测量系统的高压侧需要承受很高的电压，因此必须具有很高的绝缘强度，从而绝缘结构更加复杂，造成了电压测量的难度和成本的提高。随着电子技术，信息技术、传感器技术的发展，使得利用非接触测量后经信息处理电路而将电力电缆线路的电压情况通过无线通信传输到显示设备上的方案成为可能。本方案基于非接触测量技术和无线通信技术，针对现有配电网络系统可能发生的故障情况，提出一种适用于高、低压电力电缆线路的全天候多点同步检测无人巡检系统。
随着科学的发展，对非接触测量技术的精度和可靠性的研究取得了较大的发展特别是针对电压的非接触测量研究进展迅速。但由于传感器设计或者处理模块设计不够完善导致使用复杂或者测量结果不够精确，没有得到普及应用。且近年来，随着无人机技术的发展，无人机越来越多的应用于各个领域，但应用于与非接触测量技术一起使用的方案未见报道。
随着电网自动化水平的提升，电压传感器正朝着数字化、小型化、简便式方向发展。国内外已经有学者开始相关的研究，并取得了不错的成果。目前已有采用非接触式电场耦合的电压传感器模型出现，但都是只在实验阶段进行测试，尚未应用于实际电路之中。目前无人机应用于电网巡检中主要是用于拍摄线路上的图案，进而返回去给巡检人员进行分析对比，检测是否有故障，这样虽然也能检测故障，但无法探测电缆内部是否发生故障。因此，有必要研制一种将非接触测量电力电缆线路和无线通信技术相配合，同时以无人机技术搭配无线通信模块作为通信中继服务器的后备通信技术确保信号传输的电力电缆无人巡检系统，而当前的各种技术的发展也为该系统的开发提供了可能。
发明内容
本发明提出一种电力电缆巡检系统，能以非接触方式对电力电缆进行巡检。
本发明采用以下技术方案。
一种电力电缆巡检系统，所述巡检系统包括远程数据终端模块（2）、通信中继模块J和与电力电缆测量位紧邻的多个现场测量模块（1）；所述现场测量模块能以非接触方式采集电力电缆的工况数据，现场测量模块内置有时间同步模块；所述通信中继模块可设于固定基站或无人机处；通信中继模块以无线通讯模块与现场测量模块、远程数据终端模块相连；当巡检时，所述通信中继模块向待巡检电缆处的多个现场测量模块发送巡检指令，使这些现场测量模块在时间同步模块控制下同步采集不同区域处的电缆工况数据并上传至通信中继模块，所述通信中继模块把收集的电缆工况数据回传至远程数据终端模块处。
所述时间同步模块为GPS模块。
所述现场测量模块包括测量模块U、GPS模块G、信号处理模块U1、无线通信模块W、电源模块D；所述测量模块U按巡检指令及GPS模块G提供的对时时间来启动或关闭对电力电缆工况的数据采集作业；所述电力电缆的工况数据包括电缆的电压数据、电流数据和温度数据。
所述现场测量模块为由两枚半筒结构连接组合成的双层嵌套管形体；所述管形体的内层处装有测量模块U；所述测量模块U为非接触传感器，外层处设有信号屏蔽层；所述管形体的管腔可供电力电缆穿过；所述非接触传感器以磁场耦合或电场耦合来收集管腔处电力电缆的工况数据。
所述电源模块D包括太阳能供电模块和电池模块。
所述现场测量模块为由两枚包覆于电缆外的半筒结构以活动搭扣连接组合成的双层嵌套管形体。
当所述通信中继模块分设于固定基站和无人机处时，若基站可正常工作，则由基站负责收集现场测量模块上传的电缆工况数据，而若基站发生故障或需要定期检查以至于无法工作时，由所述无人机沿电力电缆线路巡航，并收集现场测量模块上传的电缆工况数据，并在无人机返航至数据回传地点时，把所收集的电缆工况数据回传至远程数据终端模块处，此处的基站收集数据方案和无人机收集数据方案是互为备用的关系。
所述电缆工况数据内包括现场测量模块的标识码；所述远程数据终端模块包括信号处理模块U2、信号分析模块F、显示模块X、无线通信模块W。
所述远程数据终端模块经无线通信模块W从通信中继模块J获取电缆工况数据，并以显示模块X显示电缆工况数据及与数据对应的波形；所述显示模块X还可进行数据储存交互操作和数据读取显示；所述远程数据终端模块还包括按键模块A。
所述远程数据终端模块可设定巡检所需的现场测量模块数量，当远程数据终端模块从符合巡检所需数量的现场测量模块处收集完成电缆工况数据后，所述信号分析模块F对各电力电缆测量位的电缆工况数据进行波形分析处理及分析对比，以判定所巡检的电缆是否正常运行。
本发明将磁、电耦合的非接触式测量技术引入输、配电系统的线路巡查，将无线通信技术与非接触式测量技术相结合，同时引入最新的无人机技术，使得采集到的数据可以较为快速、准确的传到巡检人员手上的设备中，方便巡检人员对数据进行分析、对比。从而可以较为方便的发现配电系统线路的故障线路，使得巡检人员不需要花费大量的时间去现场巡检，节省了巡检的时间和提高效率，同时也使得巡检的可靠性大大提高。
本发明的优势还在于：
1、能实现非接触式传感技术在电力电缆巡检场合的应用；
2、可实现高、低压电力电缆的统一检测；
3、能结合GPS技术和无人机技术实现电力电缆全天候远距离无人巡检。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的原理示意图；
附图2是本发明的现场测量模块处的示意图（内含一现场测量模块的部分分解示例）；
图中：1-现场测量模块（包含非接触传感器）；2-远程数据终端模块；3-通信中继模块J；4-无人机；5-电缆；6-非接触传感器；7-半筒结构；8-信号屏蔽层；9-数据回传地点。
具体实施方式
如图1-2所示，一种电力电缆巡检系统，所述巡检系统包括远程数据终端模块2、通信中继模块J3和与电力电缆测量位紧邻的多个现场测量模块1；所述现场测量模块能以非接触方式采集电力电缆5的工况数据，现场测量模块内置有时间同步模块；所述通信中继模块可设于固定基站或无人机4处；通信中继模块以无线通讯模块与现场测量模块、远程数据终端模块相连；当巡检时，所述通信中继模块向待巡检电缆处的多个现场测量模块发送巡检指令，使这些现场测量模块在时间同步模块控制下同步采集不同区域处的电缆工况数据并上传至通信中继模块，所述通信中继模块把收集的电缆工况数据回传至远程数据终端模块处。
所述时间同步模块为GPS模块。
所述现场测量模块包括测量模块U、GPS模块G、信号处理模块U1、无线通信模块W、电源模块D；所述测量模块U按巡检指令及GPS模块G提供的对时时间来启动或关闭对电力电缆工况的数据采集作业；所述电力电缆的工况数据包括电缆的电压数据、电流数据和温度数据。
所述现场测量模块为由两枚半筒结构7连接组合成的双层嵌套管形体；所述管形体的内层处装有测量模块U；所述测量模块U为非接触传感器6，外层处设有信号屏蔽层8；所述管形体的管腔可供电力电缆穿过；所述非接触传感器以磁场耦合或电场耦合来收集管腔处电力电缆的工况数据。
所述电源模块D包括太阳能供电模块和电池模块。
所述现场测量模块为由两枚包覆于电缆外的半筒结构以活动搭扣连接组合成的双层嵌套管形体。
当所述通信中继模块分设于固定基站和无人机处时，若基站可正常工作，则由基站负责收集现场测量模块上传的电缆工况数据，而若基站发生故障或需要定期检查以至于无法工作时，由所述无人机沿电力电缆线路巡航，并收集现场测量模块上传的电缆工况数据，并在无人机返航至数据回传地点9时，把所收集的电缆工况数据回传至远程数据终端模块处，此处的基站收集数据方案和无人机收集数据方案是互为备用的关系。
所述电缆工况数据内包括现场测量模块的标识码；所述远程数据终端模块包括信号处理模块U2、信号分析模块F、显示模块X、无线通信模块W。
所述远程数据终端模块经无线通信模块W从通信中继模块J获取电缆工况数据，并以显示模块X显示电缆工况数据及与数据对应的波形；所述显示模块X还可进行数据储存交互操作和数据读取显示；所述远程数据终端模块还包括按键模块A。
所述远程数据终端模块可设定巡检所需的现场测量模块数量，当远程数据终端模块从符合巡检所需数量的现场测量模块处收集完成电缆工况数据后，所述信号分析模块F对各电力电缆测量位的电缆工况数据进行波形分析处理及分析对比，以判定所巡检的电缆是否正常运行。
本例中，现场测量模块的信号处理模块以单片机为核心，在GPS模块G收到指令后通知信号处理模块在规定时间同步开始采集所处位置电缆的电压、电流和温度等数据并存储，通过无线通信模块W与通信中继模块J上将信号传送给远程数据终端。电源模块D采用太阳能配合电池供电，以解决野外供电问题。 实施例：
巡检人员先在远程数据终端模块处以按键模块设定巡检所需的现场测量模块数量；然后放飞搭载有通信中继模块J的无人机，当无人机到达巡检地段时，无人机处的通信中继模块向待巡检电缆处的多个现场测量模块发送巡检指令，使这些现场测量模块启动，各现场测量模块GPS模块先获取统一的时间标识，然后各现场测量模块的非接触传感器在GPS模块控制下同步采集不同区域处的电缆工况数据并上传至通信中继模块，所述通信中继模块把收集的电缆工况数据回传至远程数据终端模块处。
当远程数据终端模块从符合巡检所需数量的现场测量模块处收集完成电缆工况数据后，所述信号分析模块F对各电力电缆测量位的电缆工况数据进行波形分析处理及分析对比，以判定所巡检的电缆是否正常运行。

Claims (10)

1.一种电力电缆巡检系统，其特征在于：所述巡检系统包括远程数据终端模块（2）、通信中继模块J和与电力电缆测量位紧邻的多个现场测量模块（1）；所述现场测量模块能以非接触方式采集电力电缆的工况数据，现场测量模块内置有时间同步模块；所述通信中继模块可设于固定基站或无人机处；通信中继模块以无线通讯模块与现场测量模块、远程数据终端模块相连；当巡检时，所述通信中继模块向待巡检电缆处的多个现场测量模块发送巡检指令，使这些现场测量模块在时间同步模块控制下同步采集不同区域处的电缆工况数据并上传至通信中继模块，所述通信中继模块把收集的电缆工况数据回传至远程数据终端模块处。
2.根据权利要求1所述的一种电力电缆巡检系统，其特征在于：所述时间同步模块为GPS模块。
3.根据权利要求2所述的一种电力电缆巡检系统，其特征在于：所述现场测量模块包括测量模块U、GPS模块G、信号处理模块U1、无线通信模块W、电源模块D；所述测量模块U按巡检指令及GPS模块G提供的对时时间来启动或关闭对电力电缆工况的数据采集作业；所述电力电缆的工况数据包括电缆的电压数据、电流数据和温度数据。
4.根据权利要求3所述的一种电力电缆巡检系统，其特征在于：所述现场测量模块为由两枚半筒结构连接组合成的双层嵌套管形体；所述管形体的内层处装有测量模块U；所述测量模块U为非接触传感器，外层处设有信号屏蔽层；所述管形体的管腔可供电力电缆穿过；所述非接触传感器以磁场耦合或电场耦合来收集管腔处电力电缆的工况数据。
5.根据权利要求3所述的一种电力电缆巡检系统，其特征在于：所述电源模块D包括太阳能供电模块和电池模块。
6.根据权利要求3所述的一种电力电缆巡检系统，其特征在于：所述现场测量模块为由两枚包覆于电缆外的半筒结构以活动搭扣连接组合成的双层嵌套管形体。
7.根据权利要求1所述的一种电力电缆巡检系统，其特征在于：当所述通信中继模块分设于固定基站和无人机处时，若基站可正常工作，则由基站负责收集现场测量模块上传的电缆工况数据，而若基站发生故障或需要定期检查以至于无法工作时，由所述无人机沿电力电缆线路巡航，并收集现场测量模块上传的电缆工况数据，并在无人机返航至数据回传地点时，把所收集的电缆工况数据回传至远程数据终端模块处。
8.根据权利要求1所述的一种电力电缆巡检系统，其特征在于：所述电缆工况数据内包括现场测量模块的标识码；所述远程数据终端模块包括信号处理模块U2、信号分析模块F、显示模块X、无线通信模块W。
9.根据权利要求8所述的一种电力电缆巡检系统，其特征在于：所述远程数据终端模块经无线通信模块W从通信中继模块J获取电缆工况数据，并以显示模块X显示电缆工况数据及与数据对应的波形；所述显示模块X还可进行数据储存交互操作和数据读取显示；所述远程数据终端模块还包括按键模块A。
10.根据权利要求8所述的一种电力电缆巡检系统，其特征在于：所述远程数据终端模块可设定巡检所需的现场测量模块数量，当远程数据终端模块从符合巡检所需数量的现场测量模块处收集完成电缆工况数据后，所述信号分析模块F对各电力电缆测量位的电缆工况数据进行波形分析处理及分析对比，以判定所巡检的电缆是否正常运行。
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Application publication date: 20200131

Assignee: FUJIAN QUANYUAN ELECTRIC EQUIPMENT CO.,LTD.

Assignor: FUZHOU University

Contract record no.: X2022350000032

Denomination of invention: A power cable inspection system

Granted publication date: 20211126

License type: Exclusive License

Record date: 20220825