CN111412950A - 一种配网典型场景综合监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力监测技术领域，特别是涉及一种配网典型场景综合监测装置，包括监测主机、采集终端，监测主机与采集终端通过天线进行无线通讯连接，监测主机与后端通过天线进行远程无线通讯；采集终端固定在地埋电缆中间接头上，监测主机放置在电缆井的电缆沟壁上；监测主机设有数据处理器、第一温度传感器、GPS定位传感器、液位探头和红外探头；采集终端内置第二温度传感器；第一温度传感器、GPS定位传感器、液位探头和红外探头均与数据处理器连接，第二温度传感器通过天线与数据处理器无线通讯。本发明方便运维巡检工作人员随时掌握电缆中间接头的现场工况，监测工作全面到位，大大提高配电设备巡检运维人员的巡检效率。

Description

一种配网典型场景综合监测装置

技术领域

本发明涉及电力监测技术领域，特别是涉及一种配网典型场景综合监测装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展，城市配电网覆盖面积不断增大，其运行负载也随着快速增加，而城市配电网由于考虑到城市建设、居民生活环境及城市安全等因素，有相当大的部分配电网以地埋电缆的形式隐藏于地下电缆沟中。对于地埋电缆来说，为了方便运维抢修，其电缆中间接头常常设计在电缆沟井中，是电缆最薄弱的环节，据统计美国在1955-2006年统计的5285次电气灾事故中，电线电缆火灾事故就占40.5％。日本曾对电力、钢铁、石油化学等工厂企业调查，有78％的单位发生过电缆着火，其中危害程度较大的事故占40％。南方电网公司2017年对配网故障设备类型进行统计分析，按设备类别统计，故障设备排名中，中压电缆线路排名第二，其中电缆冷缩中间头故障占比约为13.74％。据国内有关资料统计，近几年来，发生电缆火灾达到1140多次，造成直接和间接经济损失超过100多亿元。

另一方面，目前，电缆中间接头的制作质量残次不齐、接头不紧、接触电阻过大，在长期运行过程中，造成电缆头过热、击穿绝缘，导致电缆沟或直埋电缆发生火灾的安全危害。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出一种配网典型场景综合监测装置，该装置基于无线通讯技术将现场采集地埋电缆的温度、液位、GPS定位、红外感应等监测数据信息上传到后端的远程监测平台，方便运维巡检工作人员随时掌握电缆中间接头的现场工况，监测工作全面到位，大大提高配电设备巡检运维人员的巡检效率。

本发明的技术方案为：

一种配网典型场景综合监测装置，包括监测主机、采集终端，所述监测主机与采集终端通过天线进行无线通讯连接，所述监测主机与后端通过天线进行远程无线通讯；

所述采集终端固定在地埋电缆中间接头上，所述监测主机放置在电缆井的电缆沟壁上；所述监测主机设有数据处理器、第一温度传感器、GPS定位传感器、液位探头和红外探头；所述采集终端内置第二温度传感器；所述第一温度传感器、GPS定位传感器、液位探头和红外探头均与所述数据处理器连接，所述第二温度传感器通过天线与所述数据处理器无线通讯。

进一步，所述采集终端包括固定扎带和采集器，所述采集器通过固定扎带固定在地埋电缆线路上，所述第二温度传感器内置在采集器内并贴紧电缆表面。

进一步，所述监测主机设有外壳，所述外壳的结构包括内部密封层和外部隔离层，所述外壳上设有天线密封接口和监测孔位。

进一步，所述数据处理器、第一温度传感器、GPS定位传感器均置于所述内部密封层的内部空间，所述天线密封接口设有两个置于所述内部密封层的一侧，天线通过所述天线密封接口固定并通过数据线与所述数据处理器通讯，所述内部密封层与外部隔离层之间设有数据传输密封接口用于建立数据线通道；所述红外探头和液位探头固定置于所述外部隔离层内并通过数据传输密封接口与所述数据处理器进行连接通讯。

进一步，所述监测孔位设有若干个并置于所述外部隔离层的一侧，用于红外探头的红外发射、液位探头的液位传感以及外部隔离层的内部空间排水。

进一步，所述天线密封接口和数据传输密封接口都由密封胶圈、密封螺旋圈套和接口外壳组成。

进一步，所述内部密封层内置有可充电电源为整个监测主机进行供电。

进一步，包括433Hz天线和NB-IoT天线，所述内部密封层内设有433Hz天线数据通讯接口和NB-IoT天线数据通讯接口，所述433Hz天线通过433Hz天线数据通讯接口与所述数据处理器进行通讯，所述NB-IoT天线通过NB-IoT天线数据通讯接口与所述数据处理器进行通讯，所述433Hz天线与第二温度传感器进行无线通讯，所述NB-IoT天线与后端进行无线通讯。

进一步，所述监测孔位包括5个圆形孔位，最上方的孔位用于提供所述红外探头的红外光发射通道，下方的其他四个孔位用于为所述液位探头提供监测水位的传感通道，同时也用于所述外部隔离层的排水通道。

进一步，所述数据处理器为CPU处理器。

本发明的有益效果为：

1、一种配网典型场景综合监测装置的监测主机应用NB-IoT远程无线通讯技术将监测主机采集的地埋电缆中间接头运行工况状态数据上传到后端的远程监测平台，其穿透性强、稳定性好且功耗低，不仅保证了通讯的稳定性，同时其制作经济成本也比较低，可大大提高配电网地埋电缆中间接头的运维巡检效率；

2、一种配网典型场景综合监测装置的采集终端使用固定扎带固定在电缆中间接头上，并通过第二传感器对地埋电缆中间接头进行无线温度传感采样，获取地埋电缆中间接头的表面温度，同时通过433Hz天线短距离无线通讯传输给监测主机的数据处理器；另外，监测主机内部设有第一温度传感器、GPS定位、液位探头、红外探头等传感器件，通过数据处理器收集传感器件采集的数据信息，并储存、打包，上送给后端的远程巡检平台，使得配电网运维人员可通过远程巡检平台直接获取地埋电缆中间接头的运行工况，大大减少了巡检运维人员的工作量，监测工作更加全面到位；

3、一种配网典型场景综合监测装置的监测主机采用防水密封设计，所述监测主机的外壳结构分为内部密封层、外部隔离层，还设有天线密封接口、数据传输密封接口和监测孔位，有效防止监测主机内部密封层内部、可充电电源和数据处理器等其他防水性能较差的核心部件因浸水而发生故障，不仅保证了装置运行的稳定可靠性，同时也降低了装置老化的速率，大大延长装置的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明监测主机的密封接口结构示意图；

图中：固定扎带1、采集器2、内部密封层3、外部隔离层4、数据处理器5、第一温度传感器6、GPS定位传感器7、液位探头8、红外探头9、天线密封接口10、433Hz天线11、NB-IoT天线12、433Hz天线数据通讯接口13、NB-IoT天线数据通讯接口14、数据传输密封接口15、监测孔位16、密封胶圈17、密封螺旋圈套18、接口外壳19、可充电电源20。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1所示，一种配网典型场景综合监测装置，包括监测主机、采集终端；采集终端由固定扎带1和采集器2组成，采集器2通过固定扎带1固定在地埋电缆线路上，采集器2内置有第二温度传感器，第二温度传感器内置在采集器2内并贴紧电缆接头的表面，通过无线传感技术进行地埋电缆中间接头表面温度的数据采集；

监测主机放置在电缆井的电缆沟壁上，置于电缆水平面下不小于20cm处；监测主机设有外壳，外壳的结构包括内部密封层3和外部隔离层4，内部密封层3的内部空间装设有数据处理器5、第一温度传感器6、GPS定位传感器7，外部隔离层4内装设有液位探头8和红外探头9；第一温度传感器6、GPS定位传感器7、液位探头8和红外探头9均与数据处理器5连接，上述监测主机主要用于采样地埋电缆中间接头的运行环境；

天线密封接口10设有两个置于内部密封层3的一侧，分别接有433Hz天线11和NB-IoT天线12，内部密封层3内设有433Hz天线数据通讯接口13和NB-IoT天线数据通讯接口14，433Hz天线11通过433Hz天线数据通讯接口13与数据处理器5进行通讯，NB-IoT天线12通过NB-IoT天线数据通讯接口14与数据处理器5进行通讯；

第二温度传感器与监测主机的433Hz天线11进行无线通讯连接，第二温度传感器对地埋电缆中间接头表面温度进行数据采集，同时通过433Hz短距离无线通讯将采集的地埋电缆表面温度数据传输给监测主机，由监测主机的433Hz天线11接收并传输给数据处理器5，由此完成地埋电缆中间接头表面温度的采集；

第一温度传感器6用于采集监测主机运行环境温度，即地埋电缆中间接头运行环境温度，GPS定位传感器7用于定位地埋电缆中间接头的地理信息，液位探头8用于监测地埋电缆中间接头运行环境中的液位信息，红外探头9用于监测地面电缆中间接头是否发生振动位移的信息，上述信息均通过数据线传输给数据处理器5，由此完成地埋电缆中间接头的运行环境采样监测；

监测主机通过NB-IoT天线12将数据处理器5采集到的所有数据信息上传到后端的远程巡检平台进行监测。

在本实施例中，433Hz天线11和NB-IoT天线12均通过天线密封接口10固定并通过数据线与数据处理器5通讯，内部密封层3与外部隔离层4之间设有数据传输密封接口15用于建立数据线通道；红外探头9和液位探头8固定置于外部隔离层4内并通过数据传输密封接口15与数据处理器5进行连接通讯。

在本实施例中，外部隔离层4的一侧设有5个监测孔位16，最上方的孔位用于提供红外探头9的红外光发射通道，下方的其他四个孔位用于为液位探头8提供监测水位的传感通道，同时也用于外部隔离层4的排水通道。监测孔位16不仅提供了红外探头9和液位探头8的传感通道，同时也提供了有效的排水通道，避免外部隔离层4长期积水而造成红外探头9和液位探头8的加速老化和损坏。

参阅图2，在本实施例中，天线密封接口10和数据传输密封接口15都由密封胶圈17、密封螺旋圈套18和接口外壳19组成。当密封螺旋圈套18顺时针拧松时，可将导线或天线穿过密封胶圈17，当密封螺旋圈套18逆时针拧紧时，密封胶圈17将中间空间锁紧，把内部密封层3内部空间进行密封隔离，起到防水作用，避免液位探头8监测运行环境液位状态时导致内部密封层3中的其他核心部件因浸水而发生故障。

在本实施例中，内部密封层3内置有可充电电源20为整个监测主机进行供电。

在本实施例中，数据处理器5为CPU处理器，用于对监测主机自身采样信息和从采集终端收集的所有数据信息进行储存、记录。

一种配网典型场景综合监测装置的采集终端使用固定扎带1固定在电缆中间接头上，并通过第二传感器对地埋电缆中间接头进行无线温度传感采样，获取地埋电缆中间接头的表面温度，同时通过433Hz天线11短距离无线通讯传输给监测主机的数据处理器5；另外，监测主机内部设有第一温度传感器6、GPS定位7、液位探头8、红外探头9等传感器件，通过数据处理器5收集传感器件采集的数据信息，并储存、打包，上送给后端的远程巡检平台，使得配电网运维人员可通过远程巡检平台直接获取地埋电缆中间接头的运行工况，大大减少了巡检运维人员的工作量，监测工作更加全面到位。

在本实施例中，数据处理器5收集数据和将数据整体上传的技术手段和原理为本领域的技术人员所公知。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，包括监测主机、采集终端，所述监测主机与采集终端通过天线进行无线通讯连接，所述监测主机与后端通过天线进行远程无线通讯；

所述采集终端固定在地埋电缆中间接头上，所述监测主机放置在电缆井的电缆沟壁上；所述监测主机设有数据处理器、第一温度传感器、GPS定位传感器、液位探头和红外探头；所述采集终端内置第二温度传感器；所述第一温度传感器、GPS定位传感器、液位探头和红外探头均与所述数据处理器连接，所述第二温度传感器通过天线与所述数据处理器无线通讯。

2.根据权利要求1所述的一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，所述采集终端包括固定扎带和采集器，所述采集器通过固定扎带固定在地埋电缆线路上，所述第二温度传感器内置在采集器内并贴紧电缆表面。

3.根据权利要求1所述的一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，所述监测主机设有外壳，所述外壳的结构包括内部密封层和外部隔离层，所述外壳上设有天线密封接口和监测孔位。

4.根据权利要求3所述的一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，所述数据处理器、第一温度传感器、GPS定位传感器均置于所述内部密封层的内部空间，所述天线密封接口设有两个置于所述内部密封层的一侧，天线通过所述天线密封接口固定并通过数据线与所述数据处理器通讯，所述内部密封层与外部隔离层之间设有数据传输密封接口用于建立数据线通道；所述红外探头和液位探头固定置于所述外部隔离层内并通过数据传输密封接口与所述数据处理器进行连接通讯。

5.根据权利要求4所述的一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，所述监测孔位设有若干个并置于所述外部隔离层的一侧，用于红外探头的红外发射、液位探头的液位传感以及外部隔离层的内部空间排水。

6.根据权利要求4所述的一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，所述天线密封接口和数据传输密封接口都由密封胶圈、密封螺旋圈套和接口外壳组成。

7.根据权利要求4所述的一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，所述内部密封层内置有可充电电源为整个监测主机进行供电。

8.根据权利要求4所述的一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，包括433Hz天线和NB-IoT天线，所述内部密封层内设有433Hz天线数据通讯接口和NB-IoT天线数据通讯接口，所述433Hz天线通过433Hz天线数据通讯接口与所述数据处理器进行通讯，所述NB-IoT天线通过NB-IoT天线数据通讯接口与所述数据处理器进行通讯，所述433Hz天线与第二温度传感器进行无线通讯，所述NB-IoT天线与后端进行无线通讯。

9.根据权利要求5所述的一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，所述监测孔位包括5个圆形孔位，最上方的孔位用于提供所述红外探头的红外光发射通道，下方的其他四个孔位用于为所述液位探头提供监测水位的传感通道，同时也用于所述外部隔离层的排水通道。

10.根据权利要求1所述的一种配网典型场景综合监测装置，其特征在于，所述数据处理器为CPU处理器。

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