CN207096357U - 一种高压电缆运行状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压电缆运行状态监测系统，所述系统包括依次连接的终端监测模块、通信模块和监测主站，所述终端监测模块与高压电缆金属外护套连接，所述终端监测模块包括相互连接的终端信息采集单元和终端自检单元，所述终端信息采集单元与通信模块连接，所述终端自检单元分别与通信模块和监测主站连接，所述终端信息采集单元包括电流信息采集组件、电压采集器、温度测量传感器和环境监测组件，所述电流信息采集组件、电压采集器、温度测量传感器和环境监测组件均分别与高压电缆金属外护套、通信模块和终端自检单元连接。与现有技术相比，本实用新型具有可远程监测、节省人力资源以及便于实现等优点。

Description

一种高压电缆运行状态监测系统

技术领域

本实用新型涉及电缆监测，尤其是涉及一种高压电缆运行状态监测系统。

背景技术

随着电网的发展，近年有大量110kV高压电缆投入电网运行中。110kV高压电缆是电网的高价值资产，约占城市110kV输变电工程项目投资的60％。但目前还没有有效的手段对电缆运行状态、健康状况进行监测，是电网安全运行的簿弱环节。

国内外目前对高压电缆运行状况的评估主要依靠停电试验，而对电缆运行的外部感应电气量进行测量，由于测试人员人身的安全防护问题，暂未列入常规检测项目。如何对电缆运行时外部感应电气量进行连续监测，综合分析比较来评估电缆运行情况，是一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种高压电缆运行状态监测系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高压电缆运行状态监测系统，所述系统包括依次连接的终端监测模块、通信模块和监测主站，所述终端监测模块与高压电缆金属外护套连接，所述终端监测模块包括相互连接的终端信息采集单元和终端自检单元，所述终端信息采集单元与通信模块连接，所述终端自检单元分别与通信模块和监测主站连接，所述终端信息采集单元包括电流信息采集组件、电压采集器、温度测量传感器和环境监测组件，所述电流信息采集组件、电压采集器、温度测量传感器和环境监测组件均分别与高压电缆金属外护套、通信模块和终端自检单元连接。

所述电流采集组件包括高压电缆电流采集器、高压电缆内外屏蔽层电流采集器和高压电缆外护套接地电流采集器。

所述环境监测组件包括电缆井温湿度传感器和固体颗粒物传感器。

所述终端自检单元包括MCU控制器和紧急报警组件，所述MCU控制器分别与终端信息采集单元、通信模块、监测主站和紧急报警组件连接。

所述紧急报警组件包括蜂鸣器和LED报警灯。

所述终端监测模块通过光纤、GPRS无线网络和电缆与通信模块连接，所述通信模块通过无线GPRS网络与监测主站连接。

所述电缆包括RS485电缆。

所述通讯模块包括通讯主机，所述通讯主机上设有光纤接口、GPRS无线网络接口和电缆接口，所述通讯主机分别与终端监测模块和监测主站连接。

所述监测主站包括交换机、服务器和不间断电源，所述交换机分别与通信模块、终端自检单元和服务器连接，所述不间断电源分别与交换机和服务器连接。

所述监测主站还包括上位机，所述上位机分别与服务器和不间断电源连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过终端监测模块、通信模块和监测主站之间的通讯和配合，将高压电缆的运行状况监测转换为远程监测，通过终端监测模块直接提取高压电缆外部感应电气量的相关运行数据，无需人工实地监测，从而避免了为了工作人员安全而必须进行停电试验从而导致的无法对电缆状态进行连续监测。

(2)终端监测模块包括终端信息采集单元和终端自检单元，终端信息采集单元实现了对高压电缆进行外部感应电气量测试时所有相关数据的采集，而终端自检单元则可以对终端信息采集单元进行自检，避免终端信息采集单元内部出现错误而导致监测系统无法实现有效的实时监测，而且终端自检单元分别与通信模块和监测主站连接，在通信模块正常时可以实现对终端信息采集单元的自检，在通信模块工作不正常时，仍可以向监测主站传递信息，便于监测主站及时发现通信模块和终端信息采集单元的故障。

(3)终端信息采集单元包括电流信息采集组件、电压采集器、温度测量传感器和环境监测组件，除了正常的对电缆运行的外部感应电气量的相关信息(电流、电压和电缆接头温度)进行采集以外，还可以准确的记录电缆安装隧道内部的环境数据，包括环境温湿度以及有害气体与烟雾的相关数据，并利用监测主站对数据进行处理分析，将电缆的外部感应电气量与环境参数结合起来分析，避免由于环境变化导致对高压电缆运行的状态监测发生误判。

(4)电流采集组件包括高压电缆电流采集器、高压电缆内外屏蔽层电流采集器和高压电缆外护套接地电流采集器，分别对电缆本身电流、内外屏蔽层电缆和外护套接地电流进行了采集，使得监测范围更广，监测结果更为准确。

(5)终端自检单元包括MCU控制器和紧急报警组件，通过MCU控制器将终端信息采集单元采集到的信息分别转发至通信模块和监测主站，同时在MCU控制器接收到明显不正常的相关信息时，直接通过紧急报警组件进行报警，便于当地工作人员及时发现问题，提高预警速度和效率。

(6)终端监测模块通过光纤、GPRS无线网络和电缆与通信模块连接，通过有线、无线与电缆三种方式进行通信，确保数据能及时准确的传递到通信模块，而且任何一种通信方式发生故障都不会影响到整体的监测过程。

(7)电缆连接方式采用了RS485电缆，性价比高且易于实现，节省了整个系统的成本。

(8)监测主站设有不间断电源，保证了监测主站的持续性工作，因此可以实现对高压电缆的长期不间断监测，效果好。

(9)监测主站还设有上位机，可以将监测结果进行存储和可视化展示，便于工作人员的查阅。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中，1为终端监测模块，2为通信模块，3为监测主站，11为终端信息采集单元，12为终端自检单元，111为电流采集组件，112为电压采集器，113为温度测量传感器，114为环境监测组件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种高压电缆运行状态监测系统，包括依次连接的终端监测模块1、通信模块2和监测主站3，终端监测模块1与高压电缆金属外护套连接，终端监测模块1包括相互连接的终端信息采集单元11和终端自检单元12，终端信息采集单元11与通信模块2连接，终端自检单元12分别与通信模块2和监测主站3连接，终端信息采集单元11包括电流信息采集组件、电压采集器112、温度测量传感器113和环境监测组件114，电流信息采集组件、电压采集器112、温度测量传感器113和环境监测组件114均分别与高压电缆金属外护套、通信模块2和终端自检单元12连接。

其中，电流采集组件111包括高压电缆电流采集器、高压电缆内外屏蔽层电流采集器和高压电缆外护套接地电流采集器。环境监测组件114包括电缆井温湿度传感器和固体颗粒物传感器。终端自检单元12包括MCU控制器和紧急报警组件，MCU控制器分别与终端信息采集单元11、通信模块2、监测主站3和紧急报警组件连接。紧急报警组件包括蜂鸣器和LED报警灯。终端监测模块1通过光纤、GPRS无线网络和电缆与通信模块2连接，通信模块2通过无线GPRS网络与监测主站3连接。电缆包括RS485电缆。通讯模块包括通讯主机，通讯主机上设有光纤接口、GPRS无线网络接口和电缆接口，通讯主机分别与终端监测模块1和监测主站3连接。监测主站3包括交换机、服务器和不间断电源，交换机分别与通信模块2、终端自检单元12和服务器连接，不间断电源分别与交换机和服务器连接。监测主站3还包括上位机，上位机分别与服务器和不间断电源连接。

上述系统在工作时，首先终端监测模块1实时监测电缆外护套接地电流、电压、温度和环境温湿度等信息，并传送至通信主机，由通信主机将上述信息远传至位于监测主站3的服务器，服务器对其进行分析运算等处理后再实现数据存储、界面显示、声光报警和报表生成等功能。

通信注浆与监测主站3之间的通讯主要是通过数据无线传输。GPRS(GeneralPacket Radio System，通用分组无线服务技术)是基于GSM(Global System for MobileCommunication，全球移动通信系统)网络发展起来的一种新的分组数据承载业务。GPRS以分组交换技术为基础，支持X.25协议和IP数据网络协议，提供了直接、无缝的Internet网连接。GPRS能根据用户需求灵活地动态分配无线资源，从而实现多用户共享。

该系统可以对电缆隧道内部环境监测数据管理分析。利用安装在电缆隧道内的终端监测模块1，准确记录隧道内部的环境数据，包括环境温湿度、有害气体参数和烟雾相关数据，并对数据进行处理，分析其变化趋势。该监测系统建立内部数据库，便于查询历史数据，一旦发生事故时可以进行调用查看相关记录。

该系统同时可以进行电缆接头温度监测分析。实际运行经验表明，电缆接头温度是反映电缆接头质量的主要参数。接头处温度升高会加速接头氧化，使接头接触电阻增加，从而导致接头温度上升，影响绝缘材料寿命，加剧绝缘老化。在不同的负载电流下，电缆接头的表面温度与线芯温度具有函数关系，在已知具体的电缆接头结构和其参数的前提下，利用数据库的数据处理技术，可以预测电缆接头温度。

本系统无需断电检测，能够实现实时在线监测，彻底改变了以往主要依靠停电试验来评估高压电缆运行健康状况的现状，保证了供电可靠性，减少了社会损失。同时在数据传输方面实现了有线与无线传输的结合，提高了数据传输的可靠性与准确性。另外，本系统监测变量全面，包括电缆金属护层接地电流、电缆金属护层对地电压、电缆回路接地电流、电缆外表面温度、电缆井温湿度及固体颗粒物含量等信息，使得监测结果更加准确。而且本系统为实时远程监控，实现远程网页显示，用户无需亲自去现场勘查，只需在具有网络的电脑端即可实现实时监测。因此减轻了运维巡检人员的工作量，提高了线路现代化水平。综上所述，本系统能够实现状态实时分析，能够提前分析出电缆状态，实现预警功能。避免了发生故障之后再去现场更换电缆，减轻了运维巡检人员的工作量，提高了线路现代化水平。

Claims (10)

1.一种高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的终端监测模块、通信模块和监测主站，所述终端监测模块与高压电缆金属外护套连接，所述终端监测模块包括相互连接的终端信息采集单元和终端自检单元，所述终端信息采集单元与通信模块连接，所述终端自检单元分别与通信模块和监测主站连接，所述终端信息采集单元包括电流信息采集组件、电压采集器、温度测量传感器和环境监测组件，所述电流信息采集组件、电压采集器、温度测量传感器和环境监测组件均分别与高压电缆金属外护套、通信模块和终端自检单元连接。

2.根据权利要求1所述的高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述电流采集组件包括高压电缆电流采集器、高压电缆内外屏蔽层电流采集器和高压电缆外护套接地电流采集器。

3.根据权利要求1所述的高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述环境监测组件包括电缆井温湿度传感器和固体颗粒物传感器。

4.根据权利要求1所述的高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述终端自检单元包括MCU控制器和紧急报警组件，所述MCU控制器分别与终端信息采集单元、通信模块、监测主站和紧急报警组件连接。

5.根据权利要求4所述的高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述紧急报警组件包括蜂鸣器和LED报警灯。

6.根据权利要求1所述的高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述终端监测模块通过光纤、GPRS无线网络和电缆与通信模块连接，所述通信模块通过无线GPRS网络与监测主站连接。

7.根据权利要求1所述的高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述电缆包括RS485电缆。

8.根据权利要求1所述的高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述通信模块包括通讯主机，所述通讯主机上设有光纤接口、GPRS无线网络接口和电缆接口，所述通讯主机分别与终端监测模块和监测主站连接。

9.根据权利要求1所述的高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述监测主站包括交换机、服务器和不间断电源，所述交换机分别与通信模块、终端自检 单元和服务器连接，所述不间断电源分别与交换机和服务器连接。

10.根据权利要求9所述的高压电缆运行状态监测系统，其特征在于，所述监测主站还包括上位机，所述上位机分别与服务器和不间断电源连接。