CN112462204B - 电缆中间头局部放电检测装置及在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电缆中间头局部放电检测装置及在线监测系统，包括密闭壳体、气体采集器及抽真空装置，电缆中间头两端连接电缆，密闭壳体包裹电缆中间头形成密闭检测腔，抽真空装置及气体采集器位于密闭检测腔内，抽真空装置定期排出密闭检测腔内的气体，气体采集器位于密闭检测腔内部检测电缆中间头放电产生的气体，通过电缆中间头局部放电在线监测系统监测电缆中间头的放电状况。本发明产生的有益效果是：通过查看电缆中间头局部放电在线监测系统反馈的检测结果，即可判定电缆中间头的放电状况，实现电缆中间头局部放电的实时检测、节约人力且方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及局部放电检测技术领域，更具体的，涉及一种电缆中间头局部放电在线监测装置及监测系统。
背景技术
随着城市化规模不断扩大，相应的城市附属设施建设发展迅速，国家电力基础设施投入在逐年增大，对电缆的安全运行和事故预防提出了更高的要求。电缆中间头作为不同段电缆间连接的电缆附件，是绝缘较为薄弱的环节，投运一端时间后常常发生局部放电超标导致电网停电等事故。
目前，对电缆主要采用人工定期巡视及中间头局部测试仪检测TEV信号动态监测的管理方式。然而，采用人工定期巡视无法及时发现电缆放电现象，费时费力且检测效果差，采用局部测试仪检测TEV信号受安装位置及外界信号的影响较大，且需外接接地线，使用极为不便。
发明内容
基于此，有必要针对以上问题提供一种电缆中间头局部放电检测装置，还提供一种电缆中间头局部放电在线监测系统。
一种电缆中间头局部放电检测装置，包括密闭壳体、气体采集器及抽真空装置，电缆中间头两端连接电缆，密闭壳体包裹电缆中间头形成密闭检测腔，抽真空装置及气体采集器位于密闭检测腔内，抽真空装置定期排出密闭检测腔内的气体，气体采集器位于密闭检测腔内部检测电缆中间头放电产生的气体。
上述电缆中间头局部放电检测装置，通过气体采集器采集密闭检测腔内的气体状况判定电缆中间头局部放电状况，检测精确且操作便捷。
在其中一个实施例中，所述密闭壳体包括可拆卸连接的上壳及下壳，所述上、下壳套设于电缆中间头两端以包裹电缆中间头。
在其中一个实施例中，所述上壳或下壳设有安装孔，所述气体采集器固定于所述上壳或下壳安装孔内。
在其中一个实施例中，所述密闭壳体上设有抽气接口，所述抽真空装置通过所述抽气接口向外界排出气体。
在其中一个实施例中，所述抽真空装置设有抽气管，所述抽气管穿过所述抽气接口与外界连通。
在其中一个实施例中，所述气体采集器为红外气体传感器。
一种电缆中间头局部放电在线监测系统，包括处理器、控制器、通信模块、供电模块及电缆中间头局部放电检测装置，所述处理器与所述检测装置内部的气体采集器电连接，所述控制器与通信模块及处理器电连接，所述供电模块为所述处理器、控制器、通信模块及检测装置供电，所述处理器将气体采集器的光信号转换为气体浓度信号传输于控制器，控制器通过通信模块向外界发送检测信息，所述控制器控制抽真空装置定期向外界排出密闭检测腔内的气体。
上述电缆中间头局部放电在线监测系统，通过通信模块将检测信息传输于外界平台可实现在线监测电缆中间头局部放电状况，可及时发现出现故障的电缆中间头且节省人力。
在其中一个实施例中，所述抽真空装置还设有手动模式，所述供电模块为可反复充电的锂电池。
在其中一个实施例中，还设有警示装置，所述警示装置与所述控制器电连接。
在其中一个实施例中，所述通信模块通过无线传输与外界终端相连接。
附图说明
图1为电缆中间头局部放电检测装置装配示意图；
图2为密闭壳体轴侧示意图；
图3为图2密闭壳体局部放大图；
图4为红外气体传感器检测原理图；
图5为电缆中间头局部放电在线监测系统方框图。
图标：100-密闭壳体；110-上壳；111-安装孔；112-抽气接口；113-连接端；114-中间端；115-侧板；116-上端对接面；120-下壳；121-下端对接面；200-气体采集器；300-电缆中间头；400-电缆。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合图1至图3所述，本发明一实施例的电缆中间头局部放电检测装置包括密闭壳体100、气体采集器200及抽真空装置，所述电缆中间头两端连接电缆400，所述密闭壳体100包裹电缆中间头形成密闭检测腔，所述抽真空装置及气体采集器200位于密闭检测腔内，所述抽真空装置定期排出密闭检测腔内的气体，所述气体采集器200位于密闭检测腔内部检测电缆中间头放电产生的气体，通过气体采集器200采集密闭检测腔内的气体即可判定电缆中间头局部放电状况。
具体的，在一实施例中，所述密闭壳体100包括可拆卸连接的上壳110及下壳120，上壳110与下壳120套设并包裹电缆中间头。具体的，所述上壳110或下壳120包括连接端113、中间端114及侧板115，连接端113的内侧面与电缆中间头连接端面形状相同且连接于电缆中间头，中间端114沿径向向远离电缆中间头的方向延伸，侧板115通过中间端114与连接端113相连接，并与电缆中间头在径向上形成一定间隙，所述上壳110和下壳120套设于电缆中间头以包裹电缆中间头，连接端113、中间端114、侧板115及电缆中间头形成密闭检测腔。
进一步的，为提高密闭壳体100的上壳110与下壳120连接的密封性，所述上壳110与下壳120采用卡接方式相抵接，具体的，上壳110的上端对接面116设有凸台，所述凸台分布于上壳110的整个上端对接面116，相应的，下壳120的下端对接面121设有与凸台相匹配的凹槽，在上壳110及下壳120套设于电缆中间头时，将上壳110盖合于下壳120上，上壳110的上端对接面116的凸台卡接于下壳120的下端对接面121的凹槽内，所述凸台与凹槽可采用过盈配合以进一步提高上壳110与下壳120连接的密封性，进一步提高密闭壳体的密封性。
进一步的，在上壳110与下壳120的对界面涂抹粘结剂，在上壳110的上端对接面116与下壳120的下端对接面121相接触的过程中，通过粘结剂将上壳110与下壳120粘为一体，提高上壳110与下壳120连接的密封性。
进一步的，为提高上壳110与下壳120连接于电缆中间头的密封性，所述上、下壳连接端113与电缆中间头设有密封圈。在上、下壳连接端113连接电缆中间头的过程中，上壳110的上端对接面116上的凸台与下壳120的下端对接面121的凹槽相配合，上壳110及下壳120分别通过密封圈抵接于电缆中间头，进一步提高密闭壳体上壳110、下壳120连接于电缆中间头的密封性。
具体的，在一实施例中，所述上壳110或下壳120设有安装孔111及抽气接口112，抽真空装置设有抽气管，所述气体采集器200固定在安装孔111内，抽真空装置的抽气管穿过抽气接口112与外界连通。为提高气体采集器安装的稳定性，安装孔111设有螺纹，气体采集器200连接端设有相匹配的螺纹，气体采集器200通过螺纹连接于安装孔111内。为提高上壳110、下壳120与电缆中间头形成密闭检测腔的密闭性，所述抽气管与抽气接口112之间设有密封圈，抽气管与抽气接口112通过密封圈连接以提高密闭检测腔的密封性。
具体的，在一实施例，气体采集器200为红外气体传感器(见图4)，红外气体传感器由光源产生红外光线，红外光线穿过被测气体后光强衰减，反射光线经IR滤波选择性吸收光线后发送给检测器IR，当测量室内被测试气体浓度变化时，确定吸收的红外光线量发生相应的变化，而基准光束的光量不发生变化，从两个光室出来的光亮差通过检测器IR使检测器IR产生压力差，形成反应气体浓度的电信号。由于红外气体传感器是典型的吸收式光学传感器，对SO2、CO、CO2、NO2等气体具有较高的灵敏度，通过利用红外气体传感器检测电缆中间头放电产生的气体情况，如气体浓度等反映放电状况的信息，判定电缆中间头局部放电状况。
在安装电缆中间头局部放电检测装置于电缆中间头时，将红外气体传感器固定在上壳110或下壳120的安装孔111内，抽真空装置固定在上壳110或下壳120上并将抽气管穿过抽气接口112与外界连通，然后将上壳110与下壳120卡接套设于电缆中间头，通过螺栓将上壳110与下壳120固定在电缆中间头。在电缆中间头局部放电检测装置检测过程中，位于密闭检测腔内的抽真空装置通过抽气管穿过抽气接口112定期向外界排出气体，红外气体传感器检测电缆中间头局部放电产生的SO2、CO、CO2、NO2等气体的浓度，根据红外气体传感器检测的气体浓度信息判定电缆中间头局部放电状况。
结合图5所示，本发明一实施例中的电缆中间头局部放电在线监测系统，包括处理器、控制器、通信模块、供电模块及电缆中间头局部放电检测装置，所述处理器与所述检测装置内部的气体采集器200电连接，所述控制器与通信模块及处理器电连接，所述供电模块为处理器、控制器、通信模块及检测装置供电，所述处理器将气体采集器的光信号转换为气体浓度信号传输于控制器，控制器通过通信模块向外界发送检测信息，所述控制器控制抽真空装置定期向外界排出密闭检测腔内的气体。
在电缆中间头局部放电在线监测系统运行时，控制器控制抽真空装置定期向外界排出密闭检测腔内的气体，位于密闭检测腔内的气体采集器200获取密闭检测腔内气体的形成光信号信息，并将检测到的光信号传输给处理器，通过处理器将光信号转换为气体浓度信号传输给控制器，控制器通过通信模块将气体浓度信息发送到外界，外界操作人员根据接收到的气体浓度信息判断电缆中间头是否出现故障以进行维护。
具体的，在一实施例中，所述抽真空装置设有手动模式，即外界人员通过手动方式启动抽真空装置将密闭检测腔内的气体排出到检测装置外。具体的，在将电缆中间头局部放电检测装置安装在电缆中间头后，安装人员通过手动模式启动抽真空装置将密闭检测腔内的气体排出到检测装置外；在电缆中间头发生故障维修人员进行维修时，维修人员通过手动模式启动抽真空装置将密闭检测腔内的气体排出到检测装置外后再进行维修，避免维修人员在打开上、下壳的过程中吸入密闭检测腔内的有害气体；在维修人员完成电缆中间头检测装置的维修后，维修人员通过手动模式启动抽真空装置将密闭检测腔内的气体排出到外界，避免外界气体影响气体采集器的检测结果。
具体的，在一实施例中，所述供电模块为反复充电的锂电池。通过外界对锂电池反复充电以提高供电模块的续航时间，进而提高电缆中间头局部放电在线监测系统的工作时间。进一步的，为提高供电模块充电的及时性及便捷性，所述供电模块设有太阳能板，利用太阳能板吸收太阳能并将吸收的太阳能转换为电能为锂电池充电。
具体的，在一实施例中，所述通信模块通过无线传输与外界终端相连接，通信模块包括GPRS定位装置，外界终端可为电脑、手机、ipad等可读取检测信息的通讯装置。通过通信模块将载有电缆中间头放电产生的气体浓度信息、电缆中间头位置等信息发送到外界终端，外界人员根据终端接收到的气体浓度信息判定电缆中间头是否发生故障，在判定发生故障时根据接收到的位置信息到特定位置对发生故障的电缆中间头进行维修。
为降低电缆中间头故障判定的难度，所述控制器设定气体浓度的安全阈值，在控制器收到的气体浓度高于特定阈值时，控制器通过通信模块向外界终端发送警报信息，提醒外界人员及时进行检修。
为便于维修人员在到达维修特定位置后及时发现发生故障的电缆中间头，所述电缆中间头局部放电在线监测系统设有警示装置，所述警示装置为闪光灯，闪光灯与控制器电连接，在控制器收到的气体浓度信息高于特定阈值时，控制器控制闪光灯连续闪烁，维修人员根据闪光灯确定故障的电缆中间头的精确位置以进行维修，同时闪光灯可提醒路人注意避让。同时，在维修人员完成维修操作后，若闪光灯继续闪烁则表明维修后电缆中间头故障仍然存在，提醒维修人员继续维修直到维修人员排除电缆中间头存在的所有故障后，闪光灯停止闪烁，电缆中间头局部放电在线监测系统稳定运行。
由于闪光灯在夜间发出的光线较弱，维修人员在夜间维修时无法及时发现闪烁的闪光灯，所述电缆中间头局部放电在线监测系统设有荧光标记，所述荧光标记在夜间发出荧光仪辅助维修人员及时确定发生故障的电缆中间头的精确位置，同时提醒夜间外出人员注意避让。
在电缆中间头局部放电在线监测系统具体使用过程中，控制器控制位于密闭检测腔内的抽真空装置通过抽气管穿过抽气接口定期向外界排出气体，红外气体传感器检测电缆中间头局部放电产生的SO2、CO、CO2、NO2等气体并将检测的光信号传输到处理器，处理器将接收的光信号转换为气体浓度信号传输给控制器，控制器将接收的气体浓度信号与设定的气体浓度安全阈值进行比较，在气体浓度未达到安全阈值的条件下，控制器通过通信模块将气体浓度信息、电缆中间头位置等信息发送到外界终端，在气体浓度达到安全阈值的条件下，控制器通过通信模块向外界将气体浓度信息、电缆中间头位置等信息发送于外界终端时发送警报信息于外界终端提醒外界人员进行及时维修，同时控制器控制闪光灯连续闪烁以警示路人避让及维修人员及时精确确定维修电缆中间头的位置。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电缆中间头局部放电检测装置，其特征在于，包括密闭壳体、气体采集器及抽真空装置，所述电缆中间头两端连接电缆，所述密闭壳体包裹电缆中间头形成密闭检测腔，所述抽真空装置及气体采集器位于密闭检测腔内，所述抽真空装置定期排出密闭检测腔内的气体，所述气体采集器位于密闭检测腔内部检测电缆中间头放电产生的气体；其中，所述密闭壳体包括上壳及下壳，所述上壳的上端对接面设有凸台，所述凸台分布于所述上壳的整个所述上端对接面，所述下壳的下端对接面设有与所述凸台相匹配的凹槽，所述凸台与所述凹槽过盈配合，所述上、下壳套设并包裹所述电缆中间头。
2.根据权利要求1所述的电缆中间头局部放电检测装置，其特征在于，所述上壳或所述下壳包括连接端、中间端及侧板，所述连接端的内侧面与所述电缆中间头的连接端面形状相同且连接于所述电缆中间头，所述连接端与所述电缆中间头设有密封圈。
3.根据权利要求1所述电缆中间头局部放电检测装置，其特征在于，所述上壳或下壳设有安装孔，所述气体采集器固定于所述上壳或下壳安装孔内。
4.根据权利要求1所述的电缆中间头局部放电检测装置，其特征在于，所述密闭壳体上设有抽气接口，所述抽真空装置通过所述抽气接口向外界排出气体。
5.根据权利要求4所述的电缆中间头局部放电检测装置，其特征在于，所述抽真空装置设有抽气管，所述抽气管穿过所述抽气接口与外界连通。
6.根据权利要求1-5项任意一项所述的电缆中间头局部放电检测装置，其特征在于，所述气体采集器为红外气体传感器。
7.一种电缆中间头局部放电在线监测系统，其特征在于，包括处理器、控制器、通信模块、供电模块及权利要求1所述的电缆中间头局部放电检测装置，所述处理器与所述检测装置内部的气体采集器电连接，所述控制器与通信模块及处理器电连接，所述供电模块为所述处理器、控制器、通信模块及检测装置供电，所述处理器将气体采集器的光信号转换为气体浓度信号传输于控制器，控制器通过通信模块向外界发送检测信息，所述控制器控制抽真空装置定期向外界排出密闭检测腔内的气体。
8.根据权利要求7所述的电缆中间头局部放电在线监测系统，所述抽真空装置还设有手动模式，所述供电模块为可反复充电的锂电池。
9.根据权利要求7所述的电缆中间头局部放电在线监测系统，其特征在于，还设有警示装置，所述警示装置与所述控制器电连接。
10.根据权利要求7-9任意一项所述的电缆中间头局部放电在线监测系统，其特征在于，所述通信模块通过无线传输与外界终端相连接。
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