CN205263186U - 一种电缆环流在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆环流在线监测装置，包括环流采集单元、感应取电单元、断电检测单元、温度检测单元和通信模块，环流采集单元在电缆接地线上采集到的电流信号，将电流信号转换成数字信号储存，断电检测单元和温度检测单元将采集到的电流信号传送给环流采集单元，环流采集单元将电流信号转换成数字信号储存，产生的数字信号通过所述通信模块给数据监控终端，感应取电单元在电缆上采集感应电流而为环流采集单元、断电检测单元、温度检测单元和信号发射单元提供电源。本实用新型采用感应取电CT供电，无需外部供电，可监测电缆环流和实行电缆接地线防盗监测，对电缆进行温度监测的技术方案，实现在线监控装置与3G、4G无线通讯的结合，可识别可拓展，实现了远程电缆在线智能监测。

Description

一种电缆环流在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及电力行业、供电等电缆接地电流设备领域，尤其涉及一种电缆环流在线监测装置。

背景技术

电力电缆的基本结构由线芯(导体)、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。线芯是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分。15KV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。保护层的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。保护层由皱纹铝护套、防蚀层、外护套组成。我国110kV及以上电压等级原则采用单芯电缆，单芯电缆通过交流电时产生交变磁场，在电缆金属护层上产生感应电压。达到一定值时危及人身安全。GB50217-2007电力工程电缆设计规范对感应电势的规定，未采取能有效防止人员不能任意接触金属层的安全措施时，感应电势不得大于50V；采取有效安全措施时，感应电势不得大于300V。

由于电缆长度不可能每段绝对相等，电缆排列引起的电气参数也不一致，多回路敷设，领近回路的空间距离也不对称，所以完全消除感应电势几乎不可能，因感应电势的存在以及电缆护层接地形成电流回路，所以电缆护层存在一定大小的感应电流，即护层环流。同时电缆护层因鼠害、老化等原因发生多点接点故障、接地线被盗、接地保护器故障等也将引起电缆护层的环流增大，电流增大导致铠装金属护层发热变形，产生空隙，有可能导致局部放电影响电缆主绝缘。因此，要提高运行电缆维护水平，保障运行电缆安全指标，降低电缆线路事故率，需要对电缆金属护套的环流大小进行必要的监测。

目前国内电缆金属护套环流在线监测系统，在通信方式上主要以有线光纤为主，监测项目通常为电缆护层接地环流、接地线断线检测。现有的产品需要从变电站或监控室拉电源线和光缆部署到整条隧道，施工量大，成本高。这对于新建隧道，布线施工没有问题，但对于已建隧道，布线十分不方便，甚至不可行，同时对于电缆的在线监测，在检测环流的同时，一般还要求能检测电缆接头的温度。

发明内容

针对以上的不足，本实用新型提供了一种电缆环流在线监测装置。

本实用新型的技术方案为：

包括环流采集单元、感应取电单元、断电检测单元、温度检测单元和通信模块，环流采集单元在电缆接地线上采集到的电流信号，将电流信号转换成数字信号储存，断电检测单元和温度检测单元将采集到的电流信号传送给环流采集单元，环流采集单元将电流信号转换成数字信号储存，产生的数字信号通过所述通信模块给数据监控终端，感应取电单元在电缆上采集感应电流而为环流采集单元、断电检测单元、温度检测单元和信号发射单元提供电源。

更进一步地，所述通信模块为3G信号收发射单元,所述3G信号收发射单元包括3G收发器和数据传输器。

更进一步地，所述通信模块为4G网络通信模块，所述的4G网络通信模块包括以太网口、网线和工业路由器，所述的以太网口通过所述的网线与所述的工业路由器相连，所述的工业路由器包括可以实现4G网络通信模块4G通信的4G上网电话卡。

更进一步地，还包括模式控制单元，所述模式控制单元根据所述4G网络通信模块收发信息情况控制装置进入或退出睡眠模式，睡眠模式下仅4G网络通信模块保持工作。

更进一步地，环流采集单元包括有负责测量环流的测量部件和负责采集数据的采集部件，测量部件为测量CT，采集部件包括采集器、温度测量传感器、防盗检测模块和主控板，温度测量传感器、防盗检测模块和主控板与采集器连接，采集器上连接有A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器的另一端卡接在电缆的接地线上，A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器采集电缆接地线上产生的环流信号，将环流信号输入采集器中储存，采集器将环流信号输入主控板，通过主控板使环流信号转换成数字信号，以实现数据存储、数据上传、协议转换功能。

更进一步地，温度检测单元包括温度控制器和测温带，温度控制器采用RS485总线的方式与采集器的温度测量传感器连接，测温带分别绑在电缆上以检测多条电缆的实际温度，通过测温带将检测的温度电流信号反馈给温度控制器，经温度测量传感器采集由温度控制器输入的电流信号，使电流信号进入采集器中储存，采集器将电流信号输入主控板，通过主控板使电流信号转换成数字信号，以实现数据存储、数据上传、协议转换功能。

更进一步地，断电检测单元为断线检测电缆，断线检测电缆与采集器的防盗检测模块连接，通过采集器采集电流信号来监测断线检测电缆的通断，以判断接地线是否被盗，采集器将电流信号输入主控板，通过主控板使电流信号转换成数字信号，以实现数据存储、数据上传、协议转换功能。

更进一步地，感应取电单元包括感应取电CT、整流稳压器、充放电保护器和蓄电池，感应取电CT一端卡在电缆上，另一端连接在整流稳压器上，感应取电CT采集电缆上的感应电流，将电流输入整流稳压器中，经整流稳压器将感应电流转为稳定的电压输入充放电保护器，通过充放电保护器对蓄电池进行充电，同时充放电保护器将电压输送给环流采集单元、断电检测单元、温度检测单元和信号发射单元以提供电力。

更进一步地，温度控制器靠近测温带安装。

更进一步地，测温带的数量设置为数个。

本实用新型采用感应取电CT供电，无需外部供电，可监测电缆环流和实行电缆接地线防盗监测，对电缆进行温度监测，以及采用3g无线传输环流信号，使用级联端口级联多个监测装置的技术方案，确保原始信号没有衰减和干扰，提高测量精度的同时，极大的降低了工程难度和费用，减小了供电部门对电缆巡视维护的工作量，并保障了电缆的安全运行。

本实用新型的有益效果：

1)采用设置感应取电单元，使感应取电单元的感应取电CT卡在电缆而采集感应电流，从而对整个装置提供电源，避免使用外接电源；

2)实现在线监控装置与3G、4G无线通讯的结合，可识别可拓展，实现了远程电缆在线智能监测；

3)采用在采集器上连接温度检测单元，温度检测单元的测温带与接地线连接，温度检测单元对过热点进行早期检测和诊断，及时发现引发事故的潜在原因并采取相应管理措施，有效提高供电连续性，降低了人力巡检的维护成本。

附图说明

图1为本实用新型结构实施例1的结构示意图；

附图标记：采集器1、A相电流互感器2、B相电流互感器3、C相电流互感器4、感应取电CT5、整流稳压器6、充放电保护器7、蓄电池8、断线检测电缆10、温度控制器11、测温带12。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本实用新型的一种电缆环流在线监测装置，它包括环流采集单元、感应取电单元、断电检测单元、温度检测单元、模式控制单元和4G网络通信模块，环流采集单元在电缆接地线上采集到的电流信号，将电流信号转换成数字信号储存，断电检测单元和温度检测单元将采集到的电流信号传送给环流采集单元，环流采集单元将电流信号转换成数字信号储存，产生的数字信号通过所述4G网络通信模块给数据监控终端，感应取电单元在电缆上采集感应电流而为环流采集单元、断电检测单元、温度检测单元和信号发射单元提供电源,所述的4G网络通信模块包括以太网口、网线和工业路由器，所述的以太网口通过所述的网线与所述的工业路由器相连。

所述的工业路由器包括可以实现4G网络通信模块4G通信的4G上网电话卡。

所述模式控制单元根据所述4G网络通信模块收发信息情况控制装置进入或退出睡眠模式，睡眠模式下仅4G网络通信模块保持工作。

环流采集单元包括有负责测量环流的测量部件和负责采集数据的采集部件，测量部件为测量CT，采集部件包括采集器1、温度测量传感器、防盗检测模块和主控板，温度测量传感器、防盗检测模块和主控板与采集器1连接，采集器1上连接有A相电流互感器2、B相电流互感器3和C相电流互感器4，A相电流互感器2、B相电流互感器3和C相电流互感器4的另一端卡接在电缆的接地线上，A相电流互感器2、B相电流互感器3和C相电流互感器4采集电缆接地线上产生的环流信号，将环流信号输入采集器1中储存，采集器1将环流信号输入主控板，通过主控板使环流信号转换成数字信号，以实现数据存储、数据上传、协议转换等功能。

温度检测单元包括温度控制器11和测温带12，温度控制器11采用RS485总线的方式与采集器1的温度测量传感器连接，测温带12分别绑在电缆上以检测多条电缆的实际温度，通过测温带12将检测的温度电流信号反馈给温度控制器11，经温度测量传感器采集由温度控制器11输入的电流信号，使电流信号进入采集器1中储存，采集器1将电流信号输入主控板，通过主控板使电流信号转换成数字信号，以实现数据存储、数据上传、协议转换等功能；温度控制器11为靠近测温带12安装，从而减少布线，增强抗干扰能力，测温带12的数量设置为数个，采集器1可定期采集电缆上多个位置的温度数据。

断电检测单元为断线检测电缆10，断线检测电缆10与采集器1的防盗检测模块连接，通过采集器1采集电流信号来监测断线检测电缆10的通断，以判断接地线是否被盗，采集器1将电流信号输入主控板，通过主控板使电流信号转换成数字信号，以实现数据存储、数据上传、协议转换等功能。

感应取电单元包括感应取电CT5、整流稳压器6、充放电保护器7、蓄电池8和定时重启模块9，感应取电CT5一端卡在电缆上，另一端连接在整流稳压器6上，感应取电CT5采集电缆上的感应电流，将电流输入整流稳压器6中，经整流稳压器6将感应电流转为稳定的电压输入充放电保护器7，通过充放电保护器7对蓄电池8进行充电，同时充放电保护器将电压输送给环流采集单元、断电检测单元、温度检测单元和信号发射单元以提供电力，充放电保护器7实时监测蓄电池8电压，当蓄电池8对外放电的电压下降到过放保护阈值，则充放电保护器7断开电源输出，防止蓄电池8过放。

本实用新型的工作过程是：将本实用新型安装在电缆工作井内，感应取电CT5卡在电缆上，通过感应取电而为本实用新型供电；A相电流互感器2、B相电流互感器3和C相电流互感器4的一端卡在电缆的接地线上，从而获取环流信号，A相电流互感器2、B相电流互感器3和C相电流互感器4的另一端接入采集器1中，采集器1将环流信号转换为数字信号储存，通过4G网络通信模块将该数字信号无线传输给后台数据中心；采集器1上连接的防盗检测模块检测到断线检测电缆10断线后，防盗检测模块将该报警信号反馈给采集器1，采集器1通过4G网络通信模块将该报警信号无线传输给后台数据中心；采集器1上连接的温度控制器11将测温带12所采集的电缆温度数据反馈给采集器1，通过4G网络通信模块将该温度数据通过无线传输的方式传输给后台数据中心。所述模式控制单元根据所述4G网络通信模块收发信息情况控制装置进入或退出睡眠模式，睡眠模式下仅4G网络通信模块保持工作。4G网络通信模块一段时间没有收发数据时，电缆环流在线监测装置将进入睡眠模式，睡眠模式下仅4G网络通信模块保持工作。当4G网络通信模块收到信息时，会从串口发送数据给主芯片，而串口接收中断会激活模式控制单元退出睡眠状态，然后模式控制单元再激活装置退出睡眠模式，达到智能节能目的。

实施例2：

与实施例1不同的是，所述通信模块包括3G信号收发射单元，进一步包括3G收发器和数据传输器，数据传输器与采集器的主控板连接，数据传输器通过RS485数据连接形式与主控板通信，主控板将从感应取电单元、断电检测单元和温度检测单元输送过来的形成数字信号进行汇总，通过数据传输器和3G收发器将数字信号通过无线传输的方式发送出去，信号发射单元在工作时，通过数据传输器与后台数据中心进行连接，并维持与后台数据中心的连接；采集器上可设级联端口，级联端口采用RS485总线的方式，为解决RS485总线末段信号反射的影响，同时为支持远距离的设备的级联，RS485总线可以连接一个总线适配器，通过级联端口实现多个级联，共享一个3G信号收发射单元；其余工作原理与实施例相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种电缆环流在线监测装置，包括环流采集单元、感应取电单元、断电检测单元、温度检测单元和通信模块，环流采集单元在电缆接地线上采集到的电流信号，将电流信号转换成数字信号储存，断电检测单元和温度检测单元将采集到的电流信号传送给环流采集单元，环流采集单元将电流信号转换成数字信号储存，产生的数字信号通过所述通信模块给数据监控终端，感应取电单元在电缆上采集感应电流而为环流采集单元、断电检测单元、温度检测单元和信号发射单元提供电源。

2.根据权利要求1所述的电缆环流在线监测装置，其特征在于：所述通信模块为3G信号收发射单元,所述3G信号收发射单元包括3G收发器和数据传输器。

3.根据权利要求1所述的电缆环流在线监测装置，其特征在于：所述通信模块为4G网络通信模块，所述的4G网络通信模块包括以太网口、网线和工业路由器，所述的以太网口通过所述的网线与所述的工业路由器相连，所述的工业路由器包括可以实现4G网络通信模块4G通信的4G上网电话卡。

4.根据权利要求3所述的电缆环流在线监测装置，其特征在于：还包括模式控制单元，所述模式控制单元根据所述4G网络通信模块收发信息情况控制装置进入或退出睡眠模式，睡眠模式下仅4G网络通信模块保持工作。

5.根据权利要求1所述的电缆环流在线监测装置，其特征在于：环流采集单元包括有负责测量环流的测量部件和负责采集数据的采集部件，测量部件为测量CT，采集部件包括采集器(1)、温度测量传感器、防盗检测模块和主控板，温度测量传感器、防盗检测模块和主控板与采集器(1)连接，采集器(1)上连接有A相电流互感器(2)、B相电流互感器(3)和C相电流互感器(4)，A相电流互感器(2)、B相电流互感器(3)和C相电流互感器(4)的另一端卡接在电缆的接地线上，A相电流互感器(2)、B相电流互感器(3)和C相电流互感器(4)采集电缆接地线上产生的环流信号，将环流信号输入采集器(1)中储存，采集器(1)将环流信号输入主控板，通过主控板使环流信号转换成数字信号，以实现数据存储、数据上传、协议转换功能。

6.根据权利要求1所述的电缆环流在线监测装置，其特征在于：温度检测单元包括温度控制器(11)和测温带(12)，温度控制器(11)采用RS485总线的方式与采集器(1)的温度测量传感器连接，测温带(12)分别绑在电缆上以检测多条电缆的实际温度，通过测温带(12)将检测的温度电流信号反馈给温度控制器(11)，经温度测量传感器采集由温度控制器(11)输入的电流信号，使电流信号进入采集器(1)中储存，采集器(1)将电流信号输入主控板，通过主控板使电流信号转换成数字信号，以实现数据存储、数据上传、协议转换功能。

7.根据权利要求1所述的电缆环流在线监测装置，其特征在于：断电检测单元为断线检测电缆(10)，断线检测电缆(10)与采集器(1)的防盗检测模块连接，通过采集器(1)采集电流信号来监测断线检测电缆(10)的通断，以判断接地线是否被盗，采集器(1)将电流信号输入主控板，通过主控板使电流信号转换成数字信号，以实现数据存储、数据上传、协议转换功能。

8.根据权利要求1所述的电缆环流在线监测装置，其特征在于：感应取电单元包括感应取电CT(5)、整流稳压器(6)、充放电保护器(7)和蓄电池(8)，感应取电CT(5)一端卡在电缆上，另一端连接在整流稳压器(6)上，感应取电CT(5)采集电缆上的感应电流，将电流输入整流稳压器(6)中，经整流稳压器(6)将感应电流转为稳定的电压输入充放电保护器(7)，通过充放电保护器(7)对蓄电池(8)进行充电，同时充放电保护器(7)将电压输送给环流采集单元、断电检测单元、温度检测单元和信号发射单元以提供电力。

9.根据权利要求1所述的电缆环流在线监测装置，其特征在于：温度控制器(11)靠近测温带(12)安装。

10.根据权利要求1所述的电缆环流在线监测装置，其特征在于：测温带(12)的数量设置为数个。