CN209342855U - 一种电缆绝缘状态诊断装置 - Google Patents

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李万超
李斌
张海丰
吕根
苑宝义
梁海深
史成广
鄂家兴
王明昊
谢学磊
肖志超
舒可心
寇淼
周建伟
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Abstract

本实用新型涉及一种电缆绝缘状态诊断装置,包括电流监测装置、电压监测装置、温度监测装置、控制单元和报警单元,所述电流监测装置、所述电压监测装置、所述温度监测装置分别与所述控制单元的输入端电连接,所述报警单元与所述控制单元的输出端电连接。本实用新型采用电流、电压和温度三个维度的判断依据,有效减少电缆绝缘诊断的误判断现象,节省因误判断造成的人力物力的维修资源。

Description

一种电缆绝缘状态诊断装置
技术领域
本实用新型属于电力电缆绝缘监测技术领域,尤其是一种电缆绝缘状态诊断装置。
背景技术
电力电缆在运行过程中,必然要出现绝缘老化,甚至引发绝缘击穿,导致供电线路的突发停电事故。绝缘老化的本质是材料性能发生不可逆转的改变,影响老化的因素一般涉及热、电、机械与环境等方面。有调查显示,80%以上的电力电缆故障是由于电力电缆附件绝缘损坏而引起的。绝缘性能不佳时,原本的绝缘层内会有电流流过,由于绝缘层本身的阻值较大,会有电压的存在,且局部热量增加,导致电缆温度升高,严重时会产生火灾,造成重大财产损失。这是我们不想看到的。
随着经济社会的发展对供电可靠性要求的提高,实时监测电力系统中电力电缆的绝缘状态,确保电缆安全运行的任务越来越重。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种电缆绝缘状态诊断装置,能够对电缆进行实时的绝缘状态监测,在绝缘状态变差时及时进行报警。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种电缆绝缘状态诊断装置,包括电流监测装置、电压监测装置、温度监测装置、控制单元和报警单元,所述电流监测装置、所述电压监测装置、所述温度监测装置分别与所述控制单元的输入端电连接,所述报警单元与所述控制单元的输出端电连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述电流监测装置包括电流传感器、电流滤波单元、电流模数转换单元和电流数据处理单元,所述电流传感器、所述电流滤波单元、所述电流模数转换单元和所述电流数据处理单元依次电连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述电压监测装置包括电压传感器、电压滤波单元、电压模数转换单元和电压数据处理单元,所述电压传感器、所述电压滤波单元、所述电压模数转换单元和所述电压数据处理单元依次电连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述温度监测装置包括温度传感器、温度滤波单元、温度模数转换单元和温度数据处理单元,所述温度传感器、所述温度滤波单元、所述温度模数转换单元和所述温度数据处理单元依次电连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述电流监测装置还包括过流保护单元,所述过流保护单元分别与所述电流传感器和所述电流滤波单元电连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述电压监测装置还包括过压保护单元,所述过压保护单元分别与所述电压传感器和所述电压滤波单元电连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述的电缆绝缘状态诊断装置,还包括显示单元,所述显示单元与所述控制单元电连接。
本实用新型的优点和积极效果是:
(1)采用电流、电压和温度三个维度的判断依据,有效减少电缆绝缘诊断的误判断现象,节省因误判断造成的人力物力的维修资源;
(2)能够对电缆进行实时的绝缘状态监测,在绝缘状态变差时及时进行报警,防止因电缆绝缘故障造成的大面积停电甚至火灾现象。
附图说明
图1为电缆绝缘状态诊断装置的原理框图;
图2为过流保护电路图;
图3为过压保护电路图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本实用新型的保护范围。
图1是本实用新型一个实施例提供的电缆绝缘状态诊断装置的原理框图。如图1所示,一种电缆绝缘状态诊断装置,包括电流监测装置、电压监测装置、温度监测装置、控制单元和报警单元,电流监测装置、电压监测装置、温度监测装置分别与控制单元的输入端电连接,报警单元与控制单元的输出端电连接。
电流监测装置用来对电缆绝缘层进行电流监测,采集绝缘层内的电流数据,并对其进行数据处理后将数据输入控制单元进行故障判断。电压监测装置用来对电缆绝缘层内电压进行监测,采集绝缘层内的电压数据,并对其进行数据处理后将数据输入控制单元进行故障判断。温度监测装置用来监测电缆绝缘层的温度数据,并对其进行数据处理后送入控制单元进行故障判断。
控制单元内分别预设电流、电压和温度的判定阈值,控制单元对电缆绝缘状态的判断可以以单个参数为依据,或者以电流、电压和温度这三个参数的综合为依据。比如,由电流和电压可计算出绝缘层的实测阻值,实测阻值与绝缘状态良好的绝缘层阻值相比较,可以判断绝缘层的老化程度、漏电程度,以此作为维修安排缓急程度的依据。温度也是判断电缆绝缘状态的重要依据,在有其他干扰的情况下,电流和电压都可能因为干扰而发生一瞬间的过大或过小,如果这种情况下仅仅依靠电流和电压来判断绝缘状态则可能发生误判断,但是温度的变化过程是相对缓慢的,不会在短时间内有突然的大的改变,因此,将温度加入到绝缘状态的判断依据中,可以有效降低误判断,避免因误判断造成的人力物力的浪费。
电流监测装置包括电流传感器、滤波单元、模数转换单元和数据处理单元,电流传感器、滤波单元、模数转换单元和数据处理单元依次电连接,数据处理单元的输出信号送入控制单元。电流传感器与电缆连接,用于检测电缆处的电流信号,电流信号为交流信号,经滤波单元滤波后送入模数转换单元进行模数转换,转换后的数字信号经数据处理单元处理成满足控制单元需要的压值范围后输入到控制单元进行故障判断。
电压监测装置包括电压传感器、滤波单元、模数转换单元和数据处理单元,电压传感器、滤波单元、模数转换单元和数据处理单元依次电连接,数据处理单元的输出信号送入控制单元。电压传感器与电缆连接,用于检测电缆处的电压信号,电压信号为交流信号,经滤波单元滤波后送入模数转换单元进行模数转换,转换后的数字信号经数据处理单元处理成满足控制单元需要的压值范围后输入到控制单元进行故障判断。
温度监测装置包括温度传感器、滤波单元、模数转换单元和数据处理单元,温度传感器、滤波单元、模数转换单元和数据处理单元依次电连接,数据处理单元的输出信号送入控制单元。温度传感器与电缆连接,用于检测电缆处的温度信号,温度信号为交流信号,经滤波单元滤波后送入模数转换单元进行模数转换,转换后的数字信号经数据处理单元处理成满足控制单元需要的压值范围后输入到控制单元进行故障判断。
滤波单元可以为各种现有的滤波电路,根据滤波精度要求不同可有不同选择,本实施例选择采用滤波电容进行滤波。模数转换单元选用数模转换芯片。数据处理单元在本实施例中选用三极管放大电路,将信号进行放大。
由于在监测过程中可能存在因为干扰导致电流和电压的瞬间过大,进而导致诊断装置被烧毁的情况,所以在电流监测装置处增设了过流保护单元,在电压监测装置处增设了过压保护单元,用以在过流和过压情况下起到对诊断装置进行保护的作用。
图2为本实用新型过流保护单元电路原理图,过流保护单元设置在电流传感器和电流滤波单元之间,起到在电流瞬间过大时切断电路的作用。过流保护单元的输入端与电流传感器连接,输出端与滤波单元的输入端电连接,过流保护单元还与控制单元的MCU电连接,MCU中设有预存的判断阈值,当过流保护单元处的电流超过设定阈值时,MCU发出切断命令切断电流传感器和电流滤波单元之间的通路。
过流保护单元包括保险F1、信号采集电阻网络和开关单元,三者依次电连接。开关单元可以是任何能与MCU连接执行通断命令的电子元件,比如继电器。
图3为本实用新型过压保护单元电路原理图,过压保护单元设置在电压传感器和电压滤波单元之间,用于在电压瞬间过大时切断电路。过压保护单元包括电压比较器和开关元件。电压比较器的两个输入端一个与电压传感器电连接,另一个与基准电压电连接,用于比较实测电压与基准电压的大小,实测电压大于基准电压时由设置在电压比较器和开关元件之间的逻辑判断单元控制开关元件成为断路状态,从而切断了电压传感器与电压滤波单元之间的电路,起到过压保护的作用。
电缆绝缘状态诊断装置还包括显示单元,显示单元与控制单元电连接,用于将检测到的电流、电压、温度以及判断的故障信息进行显示,便于工作人员直观的查看。显示单元选用液晶显示屏或触摸显示屏。
控制单元选用单片机或控制电路板,优选控制电路板,当设有显示单元时,控制电路板上设有显示驱动电路,用于驱动显示屏进行显示。驱动显示屏进行显示的技术已经很成熟了,在这里不再赘述。
尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因此,本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种电缆绝缘状态诊断装置,其特征在于:包括电流监测装置、电压监测装置、温度监测装置、控制单元和报警单元,所述电流监测装置、所述电压监测装置、所述温度监测装置分别与所述控制单元的输入端电连接,所述报警单元与所述控制单元的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的电缆绝缘状态诊断装置,其特征在于:所述电流监测装置包括电流传感器、电流滤波单元、电流模数转换单元和电流数据处理单元,所述电流传感器、所述电流滤波单元、所述电流模数转换单元和所述电流数据处理单元依次电连接。
3.根据权利要求1所述的电缆绝缘状态诊断装置,其特征在于:所述电压监测装置包括电压传感器、电压滤波单元、电压模数转换单元和电压数据处理单元,所述电压传感器、所述电压滤波单元、所述电压模数转换单元和所述电压数据处理单元依次电连接。
4.根据权利要求1所述的电缆绝缘状态诊断装置,其特征在于:所述温度监测装置包括温度传感器、温度滤波单元、温度模数转换单元和温度数据处理单元,所述温度传感器、所述温度滤波单元、所述温度模数转换单元和所述温度数据处理单元依次电连接。
5.根据权利要求2所述的电缆绝缘状态诊断装置,其特征在于:所述电流监测装置还包括过流保护单元,所述过流保护单元分别与所述电流传感器和所述电流滤波单元电连接。
6.根据权利要求3所述的电缆绝缘状态诊断装置,其特征在于:所述电压监测装置还包括过压保护单元,所述过压保护单元分别与所述电压传感器和所述电压滤波单元电连接。
7.根据权利要求1所述的电缆绝缘状态诊断装置,其特征在于:还包括显示单元,所述显示单元与所述控制单元电连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114325182A (zh) * 2021-12-17 2022-04-12 西南交通大学 一种基于温电变化率的10kVXLPE电缆热氧老化程度的评估方法

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