CN113640574A - 隧道电缆护层接地环流在线监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供隧道电缆护层接地环流在线监测装置及监测方法。所述监测装置包括至少一个第一电流互感器、至少一个第二电流互感器、至少一个电流采集处理器、至少一个高防护等级外壳和综合监控主机，第一电流互感器测量电缆护层的接地环流；第二电流互感器测量电缆线芯电流；电流采集处理器连接第一电流互感器的输出端和第二电流互感器的输出端，采集电缆护层的接地环流和电缆线芯电流，基于电缆护层的接地环流和电缆线芯电流进行故障判定及告警；高防护等级外壳配置于电流采集处理器外部，对电流采集处理器进行防护；综合监控主机连接电流采集处理器，接收来自于电流采集处理器的电缆护层的接地环流、电缆线芯电流和故障、告警信息，进行显示及告警。

Description

隧道电缆护层接地环流在线监测装置及监测方法

技术领域

本申请涉及电力电缆隧道在线监测技术领域，具体涉及隧道电缆护层接地环流在线监测装置及监测方法。

背景技术

随着我国城市建设的不断发展，高压架空线路已无法适应当前城市建设规划的要求。与架空线路相比，电缆隧道不仅能够节约城市空间，还能够避免雷电天气和人为因素带来的电力事故发生，因此电缆隧道的建设规模及长度不断增加。

然而，高压电缆长期处于地下隧道内，随着时间的推移电缆绝缘层逐渐老化，还可能由于施工原因导致机械损伤，这些都对城市的供电带来安全隐患。高压电缆正常运行时如果有电流流过，会在电缆金属护层中感应出电压，为了保证运行安全同时抑制电缆护层接地环流，电缆金属护层一般采用单端接地或交叉互联的方法进行接地。因此当电缆的绝缘状态良好时，护层环流接近于零。

但是，当绝缘护层老化或破损导致金属护层会发生多点接地时，接地环流会很大，甚至可能与电缆线芯电流达到同一数量级。因此通过监测电缆护层的接地环流大小就能够判断电缆的绝缘状态。

为更好的适应电缆隧道的复杂工况，监测装置必须适应强电磁干扰、潮湿、积灰、甚至积水的复杂环境，同时功能上还应满足不同现场的逻辑可编程需求，保证应用的灵活性。

发明内容

本申请实施例提供一种隧道电缆护层接地环流在线监测装置，包括至少一个第一电流互感器、至少一个第二电流互感器、至少一个电流采集处理器、至少一个高防护等级外壳和综合监控主机，所述第一电流互感器配置于电缆护层的接地线上，用于测量电缆护层的接地环流；所述第二电流互感器用于测量电缆线芯电流；所述电流采集处理器连接所述第一电流互感器的输出端和所述第二电流互感器的输出端，用于采集所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流，基于所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流进行故障判定及告警；所述高防护等级外壳配置于所述电流采集处理器外部，对所述电流采集处理器进行防护；所述综合监控主机连接所述电流采集处理器，用于接收来自于所述电流采集处理器的所述电缆护层的接地环流、所述电缆线芯电流、故障信息、告警信息的至少一种，进行接地环流监测、显示及告警。

根据一些实施例，所述装置还包括至少一个温度传感器、至少一个防盗割传感器，所述温度传感器用于测量电缆接头的温度；所述防盗割传感器用于测量到电缆被盗割时，传送防盗割信息到所述电流采集处理器；所述电流采集处理器采集所述电缆接头的温度和所述防盗割信息，传送到所述综合监控主机进行显示及告警。

根据一些实施例，所述防盗割传感器包括振动传感器或倾角传感器。

根据一些实施例，所述第一电流互感器、所述第二电流互感器包括全封闭开合式电流互感器，二次额定输出电流为1A或5A。

根据一些实施例，所述电流采集处理器包括信号输入模块、处理器、通信模块和供电模块，所述时钟同步模块用于接收对时信号，用于统一所述电流采集处理器的时钟；所述信号输入模块采集所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流；所述处理器基于所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流进行故障判定及告警；所述通信模块向所述综合监控主机传送所述电缆护层的接地环流、所述电缆线芯电流、故障信息、告警信息的至少一种；所述供电模块为所述时钟同步模块、所述信号输入模块、所述处理器和所述通信模块供电。

根据一些实施例，所述供电模块包括交流电源、直流电源、CT取电模块或电池的至少一种。

根据一些实施例，所述通信模块支持RSTP环网。

根据一些实施例，所述电流采集处理器设置所述电缆护层的接地环流阈值、所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流比值的报警阈值，基于所述电缆护层的接地环流阈值、所述比值的报警阈值，发出告警信息。

根据一些实施例，所述电流采集处理器可进行可视化编程，通过自定义数学运算和逻辑运算，实现复杂故障判别。

根据一些实施例，所述高防护等级外壳为全封闭结构，采用铸铝材料，与外部接口采用防水接头，防护等级达到IP68,可以防尘、防水和抗电磁干扰。

根据一些实施例，所述综合监控主机包括服务器、台式机、工作站的至少一种。

根据一些实施例，所述综合监控主机通过光纤网络或无线网络与所述电流采集处理器进行通信。

本申请实施例还提供一种隧道电缆护层接地环流在线监测方法，包括：电流采集处理器采集至少一个第一电流互感器传送的电缆护层的接地环流；对所述电缆护层的接地环流进行信号调理、滤波及模数转换处理得到电缆护层的数字接地环流；采集至少一个第二电流互感器传送的电缆线芯电流；基于所述电缆护层的数字接地环流和所述电缆线芯电流，进行故障判定及告警；与综合监控主机进行通信，传送所述电缆护层的接地环流、所述电缆线芯电流、故障信息、告警信息的至少一种。

根据一些实施例，所述基于所述电缆护层的数字接地环流和所述电缆线芯电流，进行故障判定及告警，包括：设置所述电缆护层的接地环流阈值、所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流比值的报警阈值；基于所述电缆护层的数字接地环流大于所述电缆护层的接地环流阈值，发出环流告警信息；基于所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流比值大于所述比值的报警阈值，发出比值告警信息。

根据一些实施例，所述方法还包括：电流采集处理器采集至少一个温度传感器传送的电缆接头的温度；采集至少一个防盗割传感器传送的防盗割信息；所述电流采集处理器采集所述电缆接头的温度和所述防盗割信息，传送到所述综合监控主机进行显示及告警。

根据一些实施例，所述电流采集处理器外部配置高防护等级外壳，对所述电流采集处理器进行防护。

本申请实施例提供的技术方案，通过监测电缆护层的接地环流大小就能够判断电缆的绝缘状态，提高电缆的安全性，电流采集处理器采用模块化设计思路，发生故障易于排查和更换，且采用高防护等级外壳，具备防水、防尘和抗电磁干扰性能，能够适应在电缆隧道恶劣环境中长期可靠工作。综合监控主机放置于电缆隧道外的主控室，提供了一种更加便利的远程监控和运维模式，便于推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种隧道电缆护层接地环流在线监测装置示意图。

图2是本申请实施例提供的一种电流采集处理器示意图。

图3是本申请实施例提供的另一种隧道电缆护层接地环流在线监测装置示意图。

图4是本申请实施例提供的一种隧道电缆护层接地环流在线监测方法流程示意图。

图5是本申请实施例提供的另一种隧道电缆护层接地环流在线监测方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

图1是本申请实施例提供的一种隧道电缆护层接地环流在线监测装置示意图。

隧道电缆护层接地环流在线监测装置包括至少一个第一电流互感器30、至少一个第二电流互感器40、至少一个电流采集处理器10、至少一个高防护等级外壳20和综合监控主机50。

第一电流互感器30配置于电缆护层的接地线上，用于测量电缆护层的接地环流。第二电流互感器40用于测量电缆线芯电流。电流采集处理器10连接第一电流互感器的输出端和第二电流互感器的输出端，用于采集电缆护层的接地环流和电缆线芯电流，基于电缆护层的接地环流和电缆线芯电流进行故障判定及告警。高防护等级外壳20配置于电流采集处理器10的外部，对电流采集处理器10进行防护。综合监控主机50连接电流采集处理器10，用于接收来自于电流采集处理器10的电缆护层的接地环流、电缆线芯电流、故障信息、告警信息的一种或多种，进行接地环流监测、显示及告警。

第一电流互感器30安装于高压电缆护层接地箱或交叉互联箱接地处，每回线路按照A、B、C三相和中性线共安装4个第一电流互感器30采集电缆护层的接地环流。另外第二电流互感器40同时采集A、B、C三相电缆线芯电流和中性线电缆线芯电流。电流采集装置10的各个信号输入通道采集电流护层的接地环流和电缆线芯电流，分析计算电缆运行状态。

第一电流互感器30、第二电流互感器40包括全封闭开合式电流互感器，二次额定输出电流为1A或5A。

电流采集处理器10包括信号输入模块11、处理器12、通信模块13和供电模块14，如图2所示。

信号输入模块11采集电缆护层的接地环流和电缆线芯电流，并对信号进行转换和低通滤波，调理为数字信号，数字信号可以是-10V～+10V的电压信号，并不以此为限。处理器12基于电缆护层的接地环流和电缆线芯电流进行故障判定及告警。通信模块13向综合监控主机传送电缆护层的接地环流、电缆线芯电流和故障信息、告警信息，通信模块13支持RSTP环网。供电模块14为电流采集处理器供电，供电模块14可以选择交流电源、直流电源、CT取电模块或电池，并不以此为限。

根据一些实施例，处理器12为高性能处理器，包括DSP核和ARM核，分别进行数据处理和系统管理。处理器12内部集成了时钟同步模块用于接收对时信号，用于统一电流采集处理器10的时钟。对时信号包括北斗对时信号或GPS对时信号，并不以此为限。通信模块13可以集成在处理器12内部，也可以单独设置，并不以此为限。

根据一些实施例，信号输入模块11包括开关量输入模块和模拟量输入模块。开关量输入模块与处理器连接，负责采集外部输入的开关量信号，开关量信号支持电压等级包括24V、48V、110V和220V。模拟量输入模块与处理器连接，负责采集外部输入的4～20mA电流信号或0～10V电压信号，其中模拟量输入模块也包括交流采样模块，采集第一传感器30的电缆护层的接地环流和第二传感器40的电缆线芯电流。

根据一些实施例，电流采集处理器10还包括键盘和液晶显示模块。可通过键盘和液晶显示模块查看装置信息及修改定值。

电流采集处理器10可进行可视化编程，通过自定义数学运算和逻辑运算，实现复杂故障判别。

电流采集处理器10设置电缆护层的接地环流阈值、电缆护层的接地环流和电缆线芯电流比值的报警阈值，基于电缆护层的接地环流阈值、比值的报警阈值，发出告警信息。

高防护等级外壳20为全封闭结构，采用铸铝材料，与外部接口采用防水接头，防护等级达到IP68,可以防尘、防水和抗电磁干扰。

综合监控主机50可以是服务器或台式机或工作站，放置于主控室，并不以此为限。综合监控主机50通过光纤网络或无线网络与电流采集处理器10进行通信，对接收到的数据进行数据显示、数据存储、数据分析和故障报警。

本实施例提供的技术方案，通过监测电缆护层的接地环流大小就能够判断电缆的绝缘状态，提高电缆的安全性，电流采集处理器采用模块化设计思路，支持逻辑可编程功能，可根据现场需求灵活配置逻辑，发生故障易于排查和更换，且采用高防护等级外壳，具备防水、防尘和抗电磁干扰性能，能够适应在电缆隧道恶劣环境中长期可靠工作。综合监控主机放置于电缆隧道外的主控室，提供了一种更加便利的远程监控和运维模式，便于推广应用。

图3是本申请实施例提供的另一种隧道电缆护层接地环流在线监测装置示意图。

本实施例是在图1提供的实施例的基础上，增加了温度传感器60和防盗割传感器70。

根据一些实施例，隧道电缆护层接地环流在线监测装置还包括至少一个温度传感器60和至少一个防盗割传感器70。

温度传感器60配置于电缆接头上。本实施例中，温度传感器60采用Pt热电阻，用于测量电缆接头的温度传送给电流采集处理器10。

防盗割传感器70可以是振动传感器或倾角传感器，安装于电缆接头处的电缆护层接地箱或接地线上，用于测量到电缆接地箱或接地线被盗割时，传送防盗割信息到电流采集处理器10。

电流采集处理器10采集电缆接头的温度，实时监测电缆接头的温度状态，防止由于电缆接头绝缘破坏而发热甚至爆炸。电流采集处理器10采集防盗割信息，实时监测电缆被盗割。并且，电流采集处理器10将相关信息传送到综合监控主机50进行显示及告警。

本实施例提供的技术方案，通过监测电缆护层的接地环流大小就能够判断电缆的绝缘状态，提高电缆的安全性，电流采集处理器采用模块化设计思路，支持逻辑可编程功能，可根据现场需求灵活配置逻辑，发生故障易于排查和更换，且采用高防护等级外壳，具备防水、防尘和抗电磁干扰性能，能够适应在电缆隧道恶劣环境中长期可靠工作。综合监控主机放置于电缆隧道外的主控室，提供了一种更加便利的远程监控和运维模式，便于推广应用。此外还增加了温度监测报警和防盗割监测报警，提高了运行安全性。

图4是本申请实施例提供的一种隧道电缆护层接地环流在线监测方法流程示意图。

在S110中，电流采集处理器10采集至少一个第一电流互感器30传送的电缆护层的接地环流。

电流采集处理器10的外部配置高防护等级外壳20，对电流采集处理器10进行防护。电流采集处理器10接收对时信号并保持时钟同步。

将第一电流互感器30安装于高压电缆护层接地箱或交叉互联箱接地处，实时采集电缆护层接地环流。

在S120中，电流采集处理器10对电缆护层的接地环流进行信号调理、滤波及模数转换处理得到电缆护层的数字接地环流，调理为-10V～+10V的电压信号，并不以此为限。

在S130中，电流采集处理器10采集至少一个第二电流互感器40传送的电缆线芯电流。

第二电流互感器40配置于电缆上，实时采集电缆线芯电流。

在S140中，电流采集处理器10基于电缆护层的数字接地环流和电缆线芯电流，进行故障判定及告警。

电流采集处理器10设置电缆护层的接地环流阈值、电缆护层的接地环流和电缆线芯电流比值的报警阈值。基于电缆护层的数字接地环流大于电缆护层的接地环流阈值，发出环流告警信息。基于电缆护层的接地环流和电缆线芯电流比值大于比值的报警阈值，发出比值告警信息，实现电缆绝缘状态和运行状态的判别。

在S150中，电流采集处理器10与综合监控主机50进行通信，传送电缆护层的数字接地环流、电缆线芯电流和故障信息、告警信息。

本实施例提供的技术方案，通过监测电缆护层的接地环流大小就能够判断电缆的绝缘状态，提高电缆的安全性，电流采集处理器采用模块化设计思路，支持逻辑可编程功能，可根据现场需求灵活配置逻辑，发生故障易于排查和更换，且采用高防护等级外壳，具备防水、防尘和抗电磁干扰性能，能够适应在电缆隧道恶劣环境中长期可靠工作。综合监控主机放置于电缆隧道外的主控室，提供了一种更加便利的远程监控和运维模式，便于推广应用。

图5是本申请实施例提供的一种隧道电缆护层接地环流在线监测方法流程示意图。

本实施例是在图4提供的实施例的基础上，增加了温度传感器60和防盗割传感器70的控制方法。

在S141中，电流采集处理器10采集至少一个温度传感器60传送的电缆接头的温度。

温度传感器60配置于电缆接头上，本实施例温度传感器60采用Pt热电阻，用于测量电缆接头的温度，然后将电缆接头的温度传送给电流采集处理器10。实时监测电缆接头的温度状态，防止由于电缆接头绝缘破坏而发热甚至爆炸。

在S142中，电流采集处理器10采集至少一个防盗割传感器70传送的防盗割信息。

防盗割传感器70配置在电缆接头处的接地箱或接地线上，用于测量到电缆接地箱或接地线被盗割时，传送防盗割信息到电流采集处理器10。

电流采集处理器10采集电缆接头的温度和防盗割信息，传送到综合监控主机50进行显示及告警。

本实施例提供的技术方案，通过监测电缆护层的接地环流大小就能够判断电缆的绝缘状态，提高电缆的安全性，电流采集处理器采用模块化设计思路，支持逻辑可编程功能，可根据现场需求灵活配置逻辑，发生故障易于排查和更换，且采用高防护等级外壳，具备防水、防尘和抗电磁干扰性能，能够适应在电缆隧道恶劣环境中长期可靠工作。综合监控主机放置于电缆隧道外的主控室，提供了一种更加便利的远程监控和运维模式，便于推广应用。此外还增加了温度监测报警和防盗割监测报警，提高了运行安全性。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (16)

1.一种隧道电缆护层接地环流在线监测装置，包括：

至少一个第一电流互感器，配置于电缆护层的接地线上，用于测量电缆护层的接地环流；

至少一个第二电流互感器，用于测量电缆线芯电流；

至少一个电流采集处理器，连接所述第一电流互感器的输出端和所述第二电流互感器的输出端，用于采集所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流，基于所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流进行故障判定及告警；

至少一个高防护等级外壳，配置于所述电流采集处理器外部，对所述电流采集处理器进行防护；

综合监控主机，连接所述电流采集处理器，用于接收来自于所述电流采集处理器的所述电缆护层的接地环流、所述电缆线芯电流、故障信息、告警信息的至少一种，进行接地环流监测、显示及告警。

2.如权利要求1所述的装置，还包括：

至少一个温度传感器，用于测量电缆接头的温度；

至少一个防盗割传感器，用于测量到电缆被盗割时，传送防盗割信息到所述电流采集处理器；

所述电流采集处理器采集所述电缆接头的温度和所述防盗割信息，传送到所述综合监控主机进行显示及告警。

3.如权利要求2所述的装置，所述防盗割传感器包括振动传感器或倾角传感器。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一电流互感器、所述第二电流互感器包括全封闭开合式电流互感器，二次额定输出电流为1A或5A。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述电流采集处理器包括：

信号输入模块，采集所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流；

处理器，基于所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流进行故障判定及告警；

通信模块，向所述综合监控主机传送所述电缆护层的接地环流、所述电缆线芯电流、故障信息、告警信息的至少一种；

供电模块，为所述时钟同步模块、所述信号输入模块、所述处理器和所述通信模块供电。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述供电模块包括交流电源、直流电源、CT取电模块或电池的至少一种。

7.如权利要求5所述的装置，其中，所述通信模块支持RSTP环网。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述电流采集处理器设置所述电缆护层的接地环流阈值、所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流比值的报警阈值，基于所述电缆护层的接地环流阈值、所述比值的报警阈值，发出告警信息。

9.如权利要求1所述的装置，其中，所述电流采集处理器可进行可视化编程，通过自定义数学运算和逻辑运算，实现复杂故障判别。

10.如权利要求1所述的装置，其中，所述高防护等级外壳为全封闭结构，采用铸铝材料，与外部接口采用防水接头，防护等级达到IP68,可以防尘、防水和抗电磁干扰。

11.如权利要求1所述的装置，其中，所述综合监控主机包括服务器、台式机、工作站的至少一种。

12.如权利要求1所述的装置，其中，所述综合监控主机通过光纤网络或无线网络与所述电流采集处理器进行通信。

13.一种隧道电缆护层接地环流在线监测方法，包括：

电流采集处理器采集至少一个第一电流互感器传送的电缆护层的接地环流；

对所述电缆护层的接地环流进行信号调理、滤波及模数转换处理得到电缆护层的数字接地环流；

采集至少一个第二电流互感器传送的电缆线芯电流；

基于所述电缆护层的数字接地环流和所述电缆线芯电流，进行故障判定及告警；

与综合监控主机进行通信，传送所述电缆护层的接地环流、所述电缆线芯电流、故障信息、告警信息的至少一种。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述基于所述电缆护层的数字接地环流和所述电缆线芯电流，进行故障判定及告警，包括：

设置所述电缆护层的接地环流阈值、所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流比值的报警阈值；

基于所述电缆护层的数字接地环流大于所述电缆护层的接地环流阈值，发出环流告警信息

基于所述电缆护层的接地环流和所述电缆线芯电流比值大于所述比值的报警阈值，发出比值告警信息。

15.如权利要求13所述的方法，还包括：

电流采集处理器采集至少一个温度传感器传送的电缆接头的温度；

采集至少一个防盗割传感器传送的防盗割信息；

所述电流采集处理器采集所述电缆接头的温度和所述防盗割信息，传送到所述综合监控主机进行显示及告警。

16.如权利要求13所述的方法，其中，所述电流采集处理器外部配置高防护等级外壳，对所述电流采集处理器进行防护。

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