CN114814454A - 一种电缆型故障定位及负荷监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆型故障定位及负荷监测系统，包括电缆型故障指示器、配网遥信终端和配网监测主站，电缆型故障指示器安装在电网线路上，配网遥信终端连接电缆型故障指示器，配网遥信终端为具有数据采集和故障监测功能的主机，配网遥信终端还通信连接配网监测主站，电缆型故障指示器包括采样电流互感器和供电电流互感器，配网遥信终端包括相互连接的取能电源模块和处理器，取能电源模块连接供电电流互感器，处理器连接采样电流互感器。与现有技术相比，本发明具有实现了远程对电缆状态的实时监控，保证了信号采样的高初始导磁率、稳定可靠等优点。

Description

一种电缆型故障定位及负荷监测系统

技术领域

本发明涉及电力线路技术领域，尤其是涉及一种电缆型故障定位及负荷监测系统。

背景技术

国内电缆检修一般采用定检方式，但定检需要停电进行，存在以下问题：

(1)电缆离线检测时状态与运行状态存在差异，影响试验准确度；

(2)定检周期较长时，周期内电缆状态可能发生变化，定检周期一般是1～3年，对于存在基础沉降、负荷波动严重的电缆线路，这个周期偏长；

(3)电缆检测过程可能对电缆带来额外的损伤，大量设备是“修”坏，而非用坏。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现了远程对电缆状态的实时监控的电缆型故障定位及负荷监测系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电缆型故障定位及负荷监测系统，包括电缆型故障指示器、配网遥信终端和配网监测主站，所述电缆型故障指示器安装在电网线路上，所述配网遥信终端连接所述电缆型故障指示器，所述配网遥信终端为具有数据采集和故障监测功能的主机，所述配网遥信终端还通信连接所述配网监测主站。

进一步地，所述电缆型故障指示器为双电流互感器。

进一步地，所述电缆型故障指示器包括采样电流互感器和供电电流互感器，所述采样电流互感器包括采样绕组和采样铁芯，所述采样绕组缠绕在所述采样铁芯的外侧，所述采样铁芯为圆环形结构，所述采样铁芯环绕在电网线路外侧，所述采样电流互感器连接所述配网遥信终端；

所述供电电流互感器包括供电绕组和供电铁芯，所述供电绕组缠绕在所述供电铁芯的外侧，所述供电铁芯为圆环形结构，所述供电铁芯环绕在电网线路外侧，所述供电电流互感器连接所述配网遥信终端。

进一步地，所述配网遥信终端包括相互连接的取能电源模块和处理器，所述取能电源模块连接所述供电电流互感器，所述处理器连接所述采样电流互感器。

进一步地，所述取能电源模块包括依次连接的整流滤波模块、取电调节保护电路和隔离稳压模块，所述取电调节保护电路为具有调节和限制电能大小的电路，所述整流滤波模块还连接所述供电电流互感器。

进一步地，所述配网遥信终端的启动电流小于13A。

进一步地，所述配网遥信终端通过光纤或无线通信连接所述配网监测主站。

进一步地，所述配网遥信终端通过无线通信连接所述配网监测主站，具体为，所述配网遥信终端通过WiFi模块、蓝牙模块或移动通讯模块通信连接所述配网监测主站。

进一步地，所述配网监测主站包括前置机、主站监测中心和数据库服务器，所述前置机通信连接各个配网遥信终端，接受监测数据；所述前置机分别连接主站监测中心和数据库服务器。

进一步地，所述电缆型故障指示器和配网遥信终端均安装在电网中的环网柜或开关柜中。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明在电网线路上设置电缆型故障指示器进行线路信号的采集，通过配网遥信终端将采集信息上传至配网监测主站，实现电缆故障监测，由此实现了远程对电缆状态的实时监控。

(2)现有技术一般采用单铁芯电流互感器进行电流的采样和取电，两个绕组公用一个磁通铁芯，电流采样时，由于取电绕组的存在，部分交变感应磁场能量被转化为电能，导致采样得到的交变感应磁场值下降，进而影响电流测量精度。同时，由于采样绕组的存在，取电绕组同样无法充分获取交变磁场能量来转化为电能，取电能力下降，导致设备的启动电流偏大；本发明提出采用双电流互感器技术，其中一路电流互感器用于供电，另一路电流互感器用于测量，双铁芯设计，保证了高初始导磁率。

(3)本发明在取能电源模块中设置取电调节保护电路，可以实时的调节和限制输入模块的电能，吸收因雷击等特殊情况引起的瞬间大电流，保证模块能在输电导线电流不稳定时仍能输出稳定的电压。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种电缆型故障定位及负荷监测系统的应用状态示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种配网遥信终端的使用状态结构示意图；

图中，1、电缆型故障指示器，11、供电电流互感器，2、配网遥信终端，21、取能电源模块，211、整流滤波模块，212、取电调节保护电路，213、隔离稳压模块，22、处理器，3、配网监测主站，31、前置机，32、主站监测中心，33、数据库服务器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种电缆型故障定位及负荷监测系统，包括电缆型故障指示器1、配网遥信终端2和配网监测主站3，电缆型故障指示器1安装在电网线路上，配网遥信终端2连接电缆型故障指示器1，配网遥信终端2为具有数据采集和故障监测功能的主机，配网遥信终端2还通信连接配网监测主站3。

电缆型故障指示器1和配网遥信终端2均安装在电网中的环网柜或开关柜中。具体地，电缆型故障指示器1和配网遥信终端2安装在智能换位箱中，主要用于监测开关位置状态、相应电缆区段的短路/接地故障以及电缆温度异常告警，同时可采集线路上的实时负荷电流值及电缆实时温度值。

作为一种优选的实施方式，配网遥信终端2通过光纤或无线通信连接配网监测主站3，无线通信方式具体为，配网遥信终端2通过WiFi模块、蓝牙模块或移动通讯模块通信连接配网监测主站3。

市场上的电缆型故障监测系统产品一般通过光纤或电气等有线连接方式，布线及维护困难。本实施例独创性的提出采用无线通信方式进行连接，免去现场布线及改造带来的困难。而且在一次设备不停电的情况下，可以对安装在环网柜或开关站内的故障指示器通过无线掌机进行检修和维护。

作为一种优选的实施方式，电缆型故障指示器1为双电流互感器。

电缆型故障指示器1包括采样电流互感器和供电电流互感器11，采样电流互感器包括采样绕组和采样铁芯，采样绕组缠绕在采样铁芯的外侧，采样铁芯为圆环形结构，采样铁芯环绕在电网线路外侧，采样电流互感器连接配网遥信终端2；

供电电流互感器11包括供电绕组和供电铁芯，供电绕组缠绕在供电铁芯的外侧，供电铁芯为圆环形结构，供电铁芯环绕在电网线路外侧，供电电流互感器11连接配网遥信终端2。

采用双电流互感器技术，其中一路电流互感器用于供电，另一路电流互感器用于测量。应用双电流互感器技术后，可将电流测量精度控制在3％以内，启动电流小于5A，领先国内同行业水平。普通单铁芯电流互感器采用双绕组实现采样和取电功能，两个绕组公用一个磁通铁芯，电流采样时，由于取电绕组的存在，部分交变感应磁场能量被转化为电能，导致采样得到的交变感应磁场值下降，进而影响电流测量精度。同时，由于采样绕组的存在，取电绕组同样无法充分获取交变磁场能量来转化为电能，取电能力下降，导致设备的启动电流偏大。本发明提供的双铁芯设计，保证了高初始导磁率。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，配网遥信终端2包括相互连接的取能电源模块21和处理器22，取能电源模块21连接供电电流互感器11，处理器22连接采样电流互感器。

取能电源模块21包括依次连接的整流滤波模块211、取电调节保护电路212和隔离稳压模块213，取电调节保护电路212为具有调节和限制电能大小的电路，整流滤波模块211还连接供电电流互感器11。

配网遥信终端2的启动电流小于13A。

取电装置供电能力与线路电流的大小直接相关，在线路电流较小时，取电装置供电能力弱，反之则强。目前市场上应用较多的产品，一般需要线路电流大于30A才能提供大约3W的供电能力，限制了设备的应用范围。在降低设备功耗的同时，提高CT取电装置供电能力。本产品目前能将启动电流控制在13A以内，明显优于同行业水平。感应取电电源是利用电磁感应原理，当线路中电流变化引起周围磁场的变化时，特制的电流互感器感应线圈感应出电压，经过整流、滤波、稳压变换后为后端电子设备供电。

这种供能方式的优点是直接从高压侧取电，解决了高低压绝缘隔离的问题，体积小、成本低、适用范围广。可针对电网中不同电压等级选取不同磁芯材料，做成监测装置需要的各类电源。由于电力系统的负荷在不同时节、不同时间变化很大，导致导线线电流在额定电流I的1～120％范围内变化，电源主要面临的问题有两个：在导线小电流状态下，如何保证电源的正常供应；在导线大电流或者短路故障大电流状态时，如何给予电源相应的保护。

通过取能互感器从线路上获取电能，然后输入取能电源模块，取能电源模块对其进行整流滤波处理并实现隔离稳压输出。取能电源模块内含取电调节保护电路，可以实时的调节和限制输入模块的电能，吸收因雷击等特殊情况引起的瞬间大电流，保证模块能在输电导线电流不稳定时仍能输出稳定的电压。

作为一种可选的实施方式，本实施例对各部件的功能配置如下：

电缆型故障指示器1：具备故障监测及上报，线路实时负荷电流测量以及线路电缆温度测量采集等功能；支持微功率无线通信，与配网遥信终端进行数据交互。

配网遥信终端2：主要用于遥信量的采集，线路故障监测、线路负荷电流及电缆温度数据的采集。该装置可以同时监测24路开关节点状态，并生成相应的遥信变位信息及SOE信息。同时，该终端通过微功率无线可与线路的带通信功能故障指示器进行通信，实现对线路故障监测、实时电流负荷及电缆温度数据的采集。同时可具备将生成的波形进行暂态分析，实现高精度故障指示。将采集到的数据通过光纤或者无线信道上报配网监测主站，通信规约为101、104规约或其他规范。

配电遥信终端收到电缆型故障指示器所采集到的数据后，会将收到的数据进行暂态分析处理，高精度的对故障的区间进行判断。

配网监测主站3：运行在调度控制机房，具备线路故障数据分析和异常事件上报，动态的图形显示以及故障快速定位，并支持对故障记录及线路电流及温度数据的查询检索等应用功能。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，包括电缆型故障指示器(1)、配网遥信终端(2)和配网监测主站(3)，所述电缆型故障指示器(1)安装在电网线路上，所述配网遥信终端(2)连接所述电缆型故障指示器(1)，所述配网遥信终端(2)为具有数据采集和故障监测功能的主机，所述配网遥信终端(2)还通信连接所述配网监测主站(3)。

2.根据权利要求1所述的一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，所述电缆型故障指示器(1)为双电流互感器。

3.根据权利要求2所述的一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，所述电缆型故障指示器(1)包括采样电流互感器和供电电流互感器(11)，所述采样电流互感器包括采样绕组和采样铁芯，所述采样绕组缠绕在所述采样铁芯的外侧，所述采样铁芯为圆环形结构，所述采样铁芯环绕在电网线路外侧，所述采样电流互感器连接所述配网遥信终端(2)；

所述供电电流互感器(11)包括供电绕组和供电铁芯，所述供电绕组缠绕在所述供电铁芯的外侧，所述供电铁芯为圆环形结构，所述供电铁芯环绕在电网线路外侧，所述供电电流互感器(11)连接所述配网遥信终端(2)。

4.根据权利要求3所述的一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，所述配网遥信终端(2)包括相互连接的取能电源模块(21)和处理器(22)，所述取能电源模块(21)连接所述供电电流互感器(11)，所述处理器(22)连接所述采样电流互感器。

5.根据权利要求4所述的一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，所述取能电源模块(21)包括依次连接的整流滤波模块(211)、取电调节保护电路(212)和隔离稳压模块(213)，所述取电调节保护电路(212)为具有调节和限制电能大小的电路，所述整流滤波模块(211)还连接所述供电电流互感器(11)。

6.根据权利要求4所述的一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，所述配网遥信终端(2)的启动电流小于13A。

7.根据权利要求1所述的一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，所述配网遥信终端(2)通过光纤或无线通信连接所述配网监测主站(3)。

8.根据权利要求7所述的一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，所述配网遥信终端(2)通过无线通信连接所述配网监测主站(3)，具体为，所述配网遥信终端(2)通过WiFi模块、蓝牙模块或移动通讯模块通信连接所述配网监测主站(3)。

9.根据权利要求1所述的一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，所述配网监测主站(3)包括前置机(31)、主站监测中心(32)和数据库服务器(33)，所述前置机(31)通信连接各个配网遥信终端(2)，接受监测数据；所述前置机(31)分别连接主站监测中心(32)和数据库服务器(33)。

10.根据权利要求1所述的一种电缆型故障定位及负荷监测系统，其特征在于，所述电缆型故障指示器(1)和配网遥信终端(2)均安装在电网中的环网柜或开关柜中。

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