CN207896742U - 一种太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱，包括绝缘箱体、监测装置、供电装置以及接地组件，供电装置包括太阳能电池板、取能互感器以及供电互补控制器，接地组件包括三个同轴电缆进线端口、连接板、线芯夹座、进线座、接地板以及护层保护器；取能互感器套装于运行电缆上，太阳能电池板和取能互感器均与供电互补控制器电连接，供电互补控制器与监测装置电连接；同轴电缆的内导体固定在线芯夹座上，外导体固定在进线座上；线芯夹座与进线座通过连接板交叉换位连接，线芯夹座、护层保护器、接地板依次连接；护层保护器与数据采集模块电连接。通过上述结构实现电缆金属外护套交叉互联和智能监测，且监测装置无需外部供电。

Description

一种太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱

技术领域

本实用新型属于高压单芯电力电缆技术领域，具体涉及一种太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱。

背景技术

随着我国国民经济的飞速发展，电力需求不断攀升。大功率电力传输网络的建设发展十分迅速，高压单芯电力电缆使用非常普遍。为保障电力网络的安全和传输效率，高压单芯电力电缆必须进行可靠接地。

对于现有的大部分高压接地装置，安装位置远离市区，人烟稀少，容易发生失窃情况。且一旦失窃，金属外护套就没有了可靠接地的保障，容易导致电缆击穿等安全事故，影响电缆的正常运行。而电缆运行管理一般采取人工周期巡视的方式，只有在线路检修的时候才能发现问题，这使电力系统的稳定运行存在严重的安全隐患，越来越不能适应大功率电力传输网络的建设发展的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱，可以提供电缆金属护套保护接地和智能监测功能，其中，互联箱内利用连接板实现不同同轴电缆进线端口的线芯夹座、进线座之间交叉互联，有效地以减少金属外护套上面的感应电压，且监测装置无需外部供电。

本实用新型提供的一种太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱，

包括绝缘箱体、监测装置、供电装置以及接地组件；

其中，所述监测装置和所述接地组件设置于所述绝缘箱体内，所述供电装置和所述接地组件均与所述监测装置电连接；

所述监测装置包括相互连接的数据采集模块、数据处理模块和数据通讯模块，所述供电装置包括太阳能电池板、取能互感器以及供电互补控制器，所述接地组件包括三个同轴电缆进线端口、进线座、连接板、线芯夹座、接地板以及护层保护器；

其中，所述太阳能电池板设置在所述绝缘箱体顶部，所述取能互感器套装于运行电缆上，所述太阳能电池板和所述取能互感器均与所述供电互补控制器电连接，所述供电互补控制器与所述监测装置电连接；

其中，每个同轴电缆进线端口对应一个线芯夹座、一个进线座以及一个护层保护器，同轴电缆插入所述同轴电缆进线端口时，所述同轴电缆的内导体固定在线芯夹座上，外导体固定在进线座上；每个同轴电缆进线端口对应的线芯夹座通过连接板与另一个同轴电缆进线端口对应的进线座交叉换位连接，所述护层保护器设置在所述线芯夹座后端，所述护层保护器与所述接地板连接，所述同轴电缆的内外导体与所述金属外护套连接且所述金属外护套包裹运行电缆；

其中，所述护层保护器与所述数据采集模块电连接。

运行电缆为主电缆，其外围包裹金属外护套，运行电缆为高压单芯电力电缆，为了保证电力网络的安全和传输效率，金属外护套需要实现接地，否则容易出现电缆击穿事故。接地功能的实现过程原理：基于同轴电缆的内外导体连接金属外护套以及同轴电缆的内外导体通过交叉互联箱内的连接板实现交叉互联，以及再通过护层保护器、接地板的作用实现对地连接。正常情况时，由于护层保护器的阻断作用，同轴电缆不接地即金属外护套未接地，但是当运行电缆出现故障而使得金属外护套上的感应电压过高时，护层保护器被击穿，同轴电缆对地接通即金属外护套实现接地。其中，互联箱内利用连接板实现不同同轴电缆进线端口的线芯夹座、进线座之间交叉互联，有效地减少金属外护套上面的感应电压。

监测功能的实现原理如下：由于护层保护器通过线芯夹座、连接板、进线座、同轴电缆与金属外护套连接，因此护层保护器可以感知金属外护套上的感应电压，经过电压传感器处理后传输给数据采集模块，进而可以由数据通讯模块进行远程传输，或者数据处理模块还可以利用现有技术，通过设定阈值来进行警报，即超过阈值，设置自动上报预警信息，以便及时准确地发现电缆故障区间；或者数据处理模块对采集数据实时分析，对隐患处或故障点做出预判断。

进一步优选，上述交叉互联箱还包括设置于所述绝缘箱体内的接地电流采集组件，所述接地电流组件与所述监测装置电连接；

其中，所述接地电流组件包括电流互感器和电流信号顶针；

所述电流互感器套装于所述同轴电缆，所述电流互感器、电流信号顶针、数据采集模块依次相连。

由于电流互感器套装于同轴电缆，因此电流互感器可以感应到金属外护套上的接地电流，电路互感器的电流信号通过电流信号顶针输送至监测装置的数据采集模块。进而由数据通讯模块进行远程传输，数据处理模块还可以利用现有技术，通过设定阈值来进行警报，即超过阈值，设置自动上报预警信息，以便及时准确地发现电缆故障区间；或者数据处理模块对所测数据实时分析，对隐患处或故障点做出预判断。

进一步优选，所述供电装置还包括蓄电池，所述太阳能电池板、取能互感器以及蓄电池均与所述供电互补控制器电连接。

太阳能电池板、取能互感器还可以给蓄电池进行供电，蓄电池也可以通过供电互补控制器给监测装置供电。

进一步优选，所述护层保护器与所述数据采集模块之间串接电压传感器。

护层保护器所感应到的电压信号经过电压传感器转换再传到数据采集模块，避免了高压信号引入监测装置，提高了设备的安全性。其中，护层保护器与连接板之间设有连接螺栓，连接螺栓上设有引线螺栓，通过引线螺栓，护层保护器的电压信号传输至电压传感器。

进一步优选，所述连接板的两端通过螺栓连接固定在线芯夹座和进线座上。

进一步优选，所述护层保护器为ZnO压敏电阻保护件。

ZnO压敏电阻保护件具有优良的伏安特性和密封性能，能够用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量；且还具有防水性好、体积小、重量轻、绝缘性能好等特点。

进一步优选，所述数据通讯模块为GPRS通讯模块或无线模块或短信模块或以太网通信模块。

进一步优选，上述交叉互联箱还包括设于所述绝缘箱体内的温湿度传感器、液位传感器以及烟雾报警器；

所述温湿度传感器、液位传感器以及烟雾报警器均与所述监测装置连接。

其中优选烟雾报警器安装在监测装置下方。

进一步优选，上述交叉互联箱还包括倾角开关、接近开关以及摄像头；

其中，所述倾角开关、接近开关以及摄像头均与所述监测装置连接；

所述倾角开关位于所述监测装置上，所述接近开关位于所述绝缘箱体的箱门一侧，所述摄像头位于所述绝缘箱体内。

当箱门被打开时，接近开关感应到近距离内无金属物，自动上报开箱报警信息。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的优点有：

1、本实用新型的交叉互联箱通过内置监测装置和护层保护器，利用护层保护器实时获取金属外护套的感应电压，进而实现实时监测金属外护套对地的感应电压，以确保电力电缆安全运行，而且在出现异常数据时及时通过数据通讯模块进行外发报警讯息。

2、本实用新型利用交叉互联箱内的同轴电缆进线端口、线芯夹座、进线座、连接板、护层保护器、接地板的设置，实现了金属外护套接地功能；即正常情况时，基于护层保护器的阻断作用，同轴电缆不接地即金属外护套未接地，但是当运行电缆出现故障而使得金属外护套上的感应电压过高时，护层保护器被击穿，同轴电缆对地接通即金属外护套实现接地。与此同时，通过交叉互联可以减少金属外护套上面的感应电压，保证电缆运行的安全性，可靠性。

3、本实用新型的交叉互联箱通过内置监测装置、电流互感器和电流信号顶针，利用电流互感器实时获取金属外护套的接地电流，进而实现实时监测金属外护套的接地电流，以确保电力电缆安全运行，而且在出现异常数据时及时通过数据通讯模块进行报警。

4、本实用新型的交叉互联箱通过太阳能和感应取电互补的方式给监测装置提供电源，无需外部电源，具有高可靠性、清洁性和灵活性的三大优点。

5、护层保护器所感应到的电压信号经过电压传感器转换再传到数据采集模块，避免了高压信号引入监测装置，提高了设备的安全性。

6、本实用新型的数据通讯模块是GPRS通讯模块或无线模块或短信模块或以太网通信模块，进而可以采用GPRS、短信、WIFI、以太网多种通讯方式，广泛适用于各种通讯环境下。

7、本实用新型的护层保护器为ZnO压敏电阻保护件，具有优良的伏安特性和密封性能，能够用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量；且还具有防水性好、体积小、重量轻、绝缘性能好等特点。

附图说明

图1为太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱的结构示意图；

图2为取能互感器的位置示意图；

图3为太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱的原理框图；

其中，对附图标记进一步进行如下说明：

1太阳能电池板、2数据通讯模块、3供电互补控制器、4电压传感器、5接地板、6线芯夹座、7电流互感器、8进线座、9绝缘箱体、10蓄电池、11数据采集模块、12护层保护器、13引线螺栓、14电流信号顶针、15接地组件、16连接板、17同轴电缆、18取能互感器、19运行电缆、20供电装置、21监测装置、22数据处理模块。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1和图3所示，一种太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱包括绝缘箱体9、监测装置21、供电装置20、接地组件15以及接地电流组件；其中，监测装置21、接地组件15以及接地电流组件设置于绝缘箱体9内，供电装置20、接地组件15以及接地电流组件均与监测装置21电连接。

其中，监测装置21包括相互连接的数据采集模块11、数据处理模块22和数据通讯模块2，供电装置20包括太阳能电池板1、取能互感器18、蓄电池10以及供电互补控制器3。

绝缘箱体9顶部为人字形，绝缘箱体9的顶部设有窗口，太阳能电池板1嵌入绝缘箱体9顶部的窗口内。如图2所示，取能互感器18套装于运行电缆19上，其中，可以根据线路负荷情况选择使用一个或者多个取能互感器18进行取电。蓄电池10设置在绝缘箱体9内部。其中，如图3所示，太阳能电池板1、蓄电池10和取能互感器18均与供电互补控制器3电连接；供电互补控制器3与监测装置21电连接，即连接监测装置21的电源接口给监测装置21供电。

基于上述太阳能电池板1、蓄电池10、取能互感器18、供电互补控制器3、监测装置21的连接关系，本实用新型提供的太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱采用太阳能电池板1、蓄电池10、取能互感器18三者互补供电的方式，具体如下：光照充足时，太阳能电池板1吸收太阳能并通过供电互补控制器3给监测模块供电；当光照不充足时由取能互感器18通过供电互补控制器3供电；当两者都不足以给负载供电的时候，则由蓄电池10为系统工作提供电源；若蓄电池10电量不足时，由太阳能电池板1或者取能互感器18先给蓄电池10充电，当蓄电池10电量达到30％以上，才能启动给监测装置21供电，此时太阳能或者取能互感器18优先给监测装置21供电。以此能保证监测装置21的不间断供电。

如图1所示，接地组件15包括三个同轴电缆进线端口(图未示)、进线座8、连接板16、线芯夹座6、接地板5以及护层保护器12。其中，具体包括三个同轴电缆进线端口(图未示)、三个进线座8、三个连接板16、三个线芯夹座6、接地板5以及三个护层保护器12。同轴电缆进线端口设置在绝缘箱体9的底部，每个同轴电缆进线端口对应一个线芯夹座6、进线座8以及一个护层保护器12，同轴电缆17插入同轴电缆进线端口时，同轴电缆17的内导体固定在线芯夹座6上，外导体固定在进线座8上。同轴电缆17的内导体和外导体分别连接电缆接头两端的金属外护套。每个同轴电缆进线端口对应的线芯夹座6通过连接板16与另一个同轴电缆进线端口对应的进线座8交叉换位连接，护层保护器12设置在线芯夹座6后端，护层保护器12与接地板5连接。基于金属外护套包裹运行电缆19以及同轴电缆的内导体和外导体均与金属外护套连接，因此，当金属外护套的感应电压过高时，护层保护器12被击穿，同轴电缆17对地导通，即金属外护套实现接地。其中，采用交叉互联的方式可以减少护套上面的感应电压，保证电缆运行的安全性，可靠性。

此外，由于护层保护器12通过线芯夹座6、连接板16、进线座8、同轴电缆17与金属外护套连接，且护层保护器12与数据采集模块之间串接电压传感器4，因此金属外护套上的感应电压可以实时被护层保护器12检测到，并通过电压传感器4发生至监测装置21，实现实时在线监测。本实施例中优选护层保护器12为ZnO压敏电阻保护件，并利用绝缘材料制作而成，具有优良的伏安特性和密封性能。其中，ZnO压敏电阻保护元件用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量，具有防水性好、体积小、重量轻、绝缘性能好等特点。

此外，接地电流采集组件包括电流互感器7和电流信号顶针14。电流互感器7套装于同轴，电流互感器7、电流信号顶针14、数据采集模块11依次相连，因此，电流互感器7可以实时监测到同轴上的接地电流，即意味着，电流互感器7可以实时监测到金属外护套上的接地电流，并通过电流信号顶针14传输给数据采集模块11，以便数据处理模块22实时分析或监测接地电流，本实施例中，一旦接地电流超过阈值，则通过数据通讯模块2发送报警信息给警报设备或者发送给外部终端设备，例如监控人员可通过查看后台相关报警数据或接收手机短信监视接地箱的状况，了解线路即时运行情况。此外，数据处理模块22还可以通过数据的实时分析实现对隐患处或故障点做出预判断，能实现电流曲线和报警等数据的显示、存储、打印、远程传输等功能，以确保电力电缆安全运行，提高电力系统工作效率，为整个电力系统安全运行保驾护航。本实施例中，电流信号顶针14采用可拆卸固定方式。

本实施例中，绝缘箱体9的材料采用SMC不饱和树脂等材料制成，全绝缘、耐腐蚀、强度高，无回收价值，既环保又安全，适用于户外安装。

本实施例中，数据通讯模块2为GPRS通讯模块或无线模块或短信模块或以太网通信模块，即数据通信模块可以采用GPRS、短信、WIFI、以太网的方式与外部终端设备进行通讯来实现远程或者数据转发的功能。其他可行的实施例中，数据通讯模块2还可以采用无线点对点传输、光纤等其他通讯方式进行通讯。

本实施例中，所述绝缘箱体9内还设有温湿度传感器以及液位传感器，其中温湿度传感器、液位传感器均与所述监测装置21连接，以实现多类功能的在线监测。其他可行的实施例中，还可以设置其他功能检测元件来实现电缆表层温度监测、开箱报警、震动报警、倾斜报警、烟雾报警、报警联动拍照、图像周期回传等功能。

例如，采用温度传感器实现电缆表面温度的监测，将温度传感器探头贴于运行电缆19表面；采用倾角开关实现对箱体倾斜的报警，倾角开关安装在监测装置21上；采用烟雾报警器实现烟雾报警的功能，烟雾报警器安装在监测装置21下方；以及由安装在绝缘箱体9内部的监控摄像头实现图像的采集；开箱报警通过安装在靠箱门位置较近处的接近开关实现；当箱门被打开时，接近开关感应到近距离内无金属物，自动上报开箱报警信息，且联动摄像头开始拍照，并将图像周期传回。

需要说明的是，本实用新型中的监测装置21中的数据采集模块11获取到金属外护套的感应电压以及接地电流后，可以由数据处理模块22利用现有技术对感应电压和接地电流进行分析得出故障结论，以及还可以由数据通讯模块2向外输送数据信息。

需要强调的是，本实用新型所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本实用新型宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种太阳能与感应取电互补型智能交叉互联箱，其特征在于：包括绝缘箱体、监测装置、供电装置以及接地组件；

其中，所述监测装置和所述接地组件设置于所述绝缘箱体内，所述供电装置和所述接地组件均与所述监测装置电连接；

所述监测装置包括相互连接的数据采集模块、数据处理模块和数据通讯模块，所述供电装置包括太阳能电池板、取能互感器以及供电互补控制器，所述接地组件包括三个同轴电缆进线端口、进线座、连接板、线芯夹座、接地板以及护层保护器；

其中，所述太阳能电池板设置在所述绝缘箱体顶部，所述取能互感器套装于运行电缆上，所述太阳能电池板和所述取能互感器均与所述供电互补控制器电连接，所述供电互补控制器与所述监测装置电连接；

其中，每个同轴电缆进线端口对应一个线芯夹座、一个进线座以及一个护层保护器，同轴电缆插入所述同轴电缆进线端口时，所述同轴电缆的内导体固定在线芯夹座上，外导体固定在进线座上；每个同轴电缆进线端口对应的线芯夹座通过连接板与另一个同轴电缆进线端口对应的进线座交叉换位连接，所述护层保护器设置在所述线芯夹座后端，所述护层保护器与所述接地板连接，所述同轴电缆的内外导体与金属外护套连接且所述金属外护套包裹运行电缆；

其中，所述护层保护器与所述数据采集模块电连接。

2.根据权利要求1所述的交叉互联箱，其特征在于：还包括设置于所述绝缘箱体内的接地电流采集组件，所述接地电流组件与所述监测装置电连接；

其中，所述接地电流组件包括电流互感器和电流信号顶针；

所述电流互感器套装于所述同轴电缆，所述电流互感器、电流信号顶针、数据采集模块依次相连。

3.根据权利要求1所述的交叉互联箱，其特征在于：所述供电装置还包括蓄电池，所述太阳能电池板、取能互感器以及蓄电池均与所述供电互补控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的交叉互联箱，其特征在于：所述护层保护器与所述数据采集模块之间串接电压传感器。

5.根据权利要求1所述的交叉互联箱，其特征在于：所述连接板的两端通过螺栓固定在线芯夹座和进线座上。

6.根据权利要求1所述的交叉互联箱，其特征在于：所述护层保护器为ZnO压敏电阻保护件。

7.根据权利要求1所述的交叉互联箱，其特征在于：所述数据通讯模块为GPRS通讯模块或无线模块或短信模块或以太网通信模块。

8.根据权利要求1所述的交叉互联箱，其特征在于：还包括设于所述绝缘箱体内的温湿度传感器、液位传感器以及烟雾报警器；

所述温湿度传感器、液位传感器以及烟雾报警器均与所述监测装置连接。

9.根据权利要求1所述的交叉互联箱，其特征在于：还包括倾角开关、接近开关以及摄像头；

其中，所述倾角开关、接近开关以及摄像头均与所述监测装置连接；

所述倾角开关位于所述监测装置上，所述接近开关位于所述绝缘箱体的箱门一侧，所述摄像头位于所述绝缘箱体内。