CN211018038U - 一种便携式高压电缆多状态量智能巡检设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种便携式高压电缆多状态量智能巡检设备。一种便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，包括超声传感器、电流检测装置、红外热像仪、数据采集处理装置和人机交互终端；超声传感器和电流检测装置分别通过信号电缆连接数据采集处理装置，红外热像仪连接人机交互终端，数据采集处理装置与人机交互终端连接。本实用新型集成了包括超声波局部放电传感器、高频电流传感器、工频电流传感器和红外热像仪多种高压电缆状态量采集传感器，能实现解决目前巡检工作任务重、状态量采集不全面、数据缺乏管理的现状，实现高压电缆的智能巡检；并且结构简单，便携便用，能够提升电力电缆巡检的效率。

Description

一种便携式高压电缆多状态量智能巡检设备

技术领域

本实用新型涉及电力运维设备领域，更具体地，涉及一种便携式高压电缆多状态量智能巡检设备。

背景技术

因供电可靠性和城市化美观的需求，高压电缆线路规模迅速增长，已成为城市电网的重要组成部分。为保障安全可靠运行，状态监测和带电检测技术已广泛应用于高压电缆运行维护，电网企业的检修模式也逐渐从计划检修向状态检修转变。巡检是高压电缆运维的重要环节，一方面可以对高压电缆存在的隐患和缺陷进行排查，另一方面可以获取部分高压电缆的状态信息。然而，目前的高压电缆巡检尚存在以下问题：

1.高压电缆人工巡检任务重、效率低：当前电缆线路及通道的巡检方式主要为人工巡检，在运高压电缆线路巡检工作量快速增长。进行信息采集、录入及索检时周期长、效率低、压力大；巡检过程完全依赖于巡检人员，难免有疏漏和错误发生，不能及时发现故障隐患，容易出现巡检不及时、不到位，甚至出现漏检或错检问题。

2.巡检中关键状态量采集不全面，电缆线路状态量的获取是对电缆进行状态评估的重要前提。目前用于测量电缆状态量的设备体积大、成本高，难以投入到电缆日常巡检中；由于对高压电缆巡检中状态量采集的流程未标准化，日常巡检搜集数据不齐全；不能保证获取电缆状态评估关键参量。

3.巡检过程中获得的信息和数据缺乏管理，未能及时处理，目前巡检过程中，获取的信息和数据一般通过人工记录。状态量采集装置未能配备完善的数据管理模块，导致巡检数据缺乏管理，更加难以进行实时诊断。巡检所发现的缺陷和异常情况也未能实时上报，实际应用时许多巡检数据录入有误、甚至丢失，使得后续状态评估难以进行。

因此目前高压电缆运维人员亟需能实现高压电缆状态量全面采集、智能数据管理分析，并便携便用的巡检设备。

实用新型内容

本实用新型为克服上述背景技术中所述的电缆运维人员亟需能实现高压电缆状态量全面采集、智能数据管理分析，并便携便用的巡检设备的问题，提供一种便携式高压电缆多状态量智能巡检设备。本实用新型能实现高压电缆巡检中的多状态量全面采集、数据智能采集、处理和诊断、巡检数据有效管理以及友好的人机交互，从而解决目前巡检工作任务重、状态量采集不全面、数据缺乏管理的现状，实现高压电缆的智能巡检；并且结构简单，便携便用，能够提升电力电缆巡检的效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，包括超声传感器、电流检测装置、红外热像仪、数据采集处理装置和人机交互终端；所述超声传感器和电流检测装置分别通过信号电缆连接所述数据采集处理装置，所述红外热像仪连接所述人机交互终端，所述数据采集处理装置与所述人机交互终端连接。这样，在一套巡检设备上同时设有超声传感器、电流检测装置、红外热像仪多种高压电缆状态量采集传感器，超声传感器可以检测电缆线路上的声频信号，电流检测装置为可以测试感应电流的装置，类似于电流钳之类的装置，可以检测电缆线路上的电流信号，红外热像仪可以检测电缆线路上的温度或者红外信号，这样的结合能够使得巡检设备的功能更全面，依次巡检可以完成多种关键数据的采集，无需多次巡检，解决了目前高压电缆巡检中状态量采集不全面的问题。

进一步的，所述超声传感器为压电式传感器或磁致伸缩传感器。这样，压电式传感器或磁致伸缩传感器用于接近待检测的高压电缆接头或终端，检测高压电缆附件缺陷产生的局部放电超声波信号。

进一步的，所述电流检测装置包括高频电流传感器和工频电流传感器，所述高频电流传感器和所述工频电流传感器分别通过信号电缆连接所述数据采集处理装置。这样，高频电流传感器通过感应电流卡钳卡在高压电缆的接地线上，利用电磁耦合检测高压电缆的局部放电脉冲信号，工频电流传感器通过感应电流卡钳卡在高压电缆的接地线上检测其工频电流。

进一步的，所述工频电流传感器为50Hz工频电流传感器。

进一步的，所述的红外热像仪包括红外镜头、机芯和手持外壳，所述机芯位于所述手持外壳内，所述红外镜头位于所述手持外壳的外壁上并与所述机芯连接。这样，通过红外镜头对准待检测的高压电缆接头、终端、接地箱等目标，并进行红外图像的拍摄，检测目标是否存在温度异常。

进一步的，所述的数据采集处理装置包括采集所述超声传感器、高频电流传感器和工频电流传感器输出信号的数据采集卡；处理所述数据采集卡所采集数据的数据处理模块；以及给所述数据处理模块和所述数据采集卡供电的电源模块。

进一步的，所述人机交互终端包括终端组件、GPS模块、RFID标签识别模块和数据传输模块，所述GPS模块、RFID标签识别模块和数据传输模块分别连接所述终端组件，所述数据传输模块与所述数据采集处理装置连接。这样，数据采集卡、数据处理模块和电源模块集成在同一装置中，以PVC外壳包裹。PVC外壳上设有输入和控制面板，面板包括电源开关、充电接口、USB接口、RJ45接口、GPIO接口、HDMI接口、及BNC接口。充电接口通过电源线连接到电源模块；USB接口、RJ45接口、GPIO接口、HDMI接口分别通过各自数据电缆连接到数据处理模块；BNC接口通过信号电缆连接到数据采集卡。数据采集卡用于采集高频电流传感器、超声传感器、工频电流传感器经信号电缆输入的信号，采集后的数据进入数据处理模块。数据处理模块集成了处理器、存储器、wifi芯片、蓝牙芯片以及USB、RJ45、GPIO等数据接口，并且事先预置数据的处理与诊断算法实现状态量数据的诊断。高压电缆状态量诊断结果通过数据线或无线传输发送至人机交互终端。电源模块用于为数据采集卡及数据处理模块供电。数据采集卡通过USB数据线与数据处理模块连接，进行数据传输。数据采集卡和数据处理模块分别通过电源线，与电源模块连接获取电能。人机交互终端包括触控屏、数据接口、处理器、存储器、电源模块、GPS模块、RFID标签识别模块、无线数据传输模块，人机交互终端主要实现巡检情况的图形化展示、报表自动生成以及上传等功能，以及GPS定位、RFID标签读取等巡检辅助功能。

进一步的，所述数据传输模块为无线数据传输模块，所述无线数据传输模块与所述数据采集处理装置通信连接。这样，人机交互终端与数据采集处理模块无线传输，能够节省布线成本，防止在使用过程中线的缠绕所造成的影响。

进一步的，所述高频电流传感器的灵敏度为5V/A。这样，高频电流传感器的灵敏度为5V/A，适用频率为50kHz-30Mhz，在传输过程中能够检测到较小的局部信号。

进一步的，红外热像仪的空间分辨率为640*480，噪声等效温差为50mK。

与现有技术相比，有益效果是：

1.本实用新型集成了包括超声波局部放电传感器、高频电流传感器、工频电流传感器和红外热像仪多种高压电缆状态量采集传感器，能实现高压电缆巡检中的多状态量全面采集、数据智能采集、处理和诊断、巡检数据有效管理以及友好的人机交互，从而解决目前巡检工作任务重、状态量采集不全面、数据缺乏管理的现状，实现高压电缆的智能巡检；并且结构简单，便携便用，能够提升电力电缆巡检的效率。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

如图1所示，一种便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，包括超声传感器1、高频电流传感器2、工频电流传感器3、红外热像仪4、数据采集处理装置6和人机交互终端7；所述超声传感器1、高频电流传感器2和工频电流传感器3分别通过信号电缆5连接所述数据采集处理装置6，所述红外热像仪4连接所述人机交互终端7，所述数据采集处理装置6与所述人机交互终端7连接；所述超声传感器1为压电式传感器，所述工频电流传感器3为50Hz工频电流传感器3；所述的红外热像仪4包括红外镜头、机芯和手持外壳，所述机芯位于所述手持外壳内，所述红外镜头位于所述手持外壳的外壁上并与所述机芯连接。所述高频电流传感器2的灵敏度为5V/A；红外热像仪4的空间分辨率为640*480，噪声等效温差为50mK。

本实施例中，所述的数据采集处理装置6包括采集所述超声传感器1、高频电流传感器2和工频电流传感器3输出信号的数据采集卡；处理所述数据采集卡所采集数据的数据处理模块；以及给所述数据处理模块和所述数据采集卡供电的电源模块；所述人机交互终端7包括终端组件、GPS模块、RFID标签识别模块和数据传输模块，所述GPS模块、RFID标签识别模块和数据传输模块分别连接所述终端组件，所述数据传输模块与所述数据采集处理装置6连接。数据采集卡、数据处理模块和电源模块集成在同一装置中，以PVC外壳包裹。PVC外壳上设有输入和控制面板，面板包括电源开关、充电接口、USB接口、RJ45接口、GPIO接口、HDMI接口、及BNC接口。充电接口通过电源线连接到电源模块；USB接口、RJ45接口、GPIO接口、HDMI接口分别通过各自数据电缆连接到数据处理模块；BNC接口通过信号电缆5连接到数据采集卡。数据采集卡用于采集高频电流传感器2、超声传感器1、工频电流传感器3经信号电缆5输入的信号，采集后的数据进入数据处理模块。数据处理模块集成了处理器、存储器、wifi芯片、蓝牙芯片以及USB、RJ45、GPIO等数据接口，并且事先预置数据的处理与诊断算法实现状态量数据的诊断。高压电缆状态量诊断结果通过数据线或无线传输发送至人机交互终端7。电源模块用于为数据采集卡及数据处理模块供电。数据采集卡通过USB数据线与数据处理模块连接，进行数据传输。数据采集卡和数据处理模块分别通过电源线，与电源模块连接获取电能。人机交互终端7包括触控屏、数据接口、处理器、存储器、电源模块、GPS模块、RFID标签识别模块、无线数据传输模块，人机交互终端7主要实现巡检情况的图形化展示、报表自动生成以及上传等功能，以及GPS定位、RFID标签读取等巡检辅助功能。

工作过程中，其主要流程如下：

步骤1：在人机交互终端7中查看巡检工作日程，接受本次巡检任务，下载相应作业指导书并查看本次巡检任务的内容，根据本次下达的巡检任务选择携带装有本实施例的手提箱前往巡检线路现场。

步骤2：在人机交互终端7中通过gps定位功能确认已经到达巡检目标线路，利用RFID识别功能模块对预先安装与线路上的电子标签进行识别，读取线路的信息，在人机交互终端7上确认并开始进行巡检。

步骤3：对线路进行巡视，针对存在的缺陷，应在人机交互终端7上进行记录，并利用人机交互终端7上的摄像头模块进行拍摄记录，并及时上报。

步骤4-1：应用超声传感器1进行超声局部放电检测，将超声传感器1贴近待检测的高压电缆附件，并在高压电缆附件移动，探测是否存在缺陷产生局部放电释放的超声波信号。

步骤4-2：应用高频电流传感器2进行电缆局部放电检测。将高频电流传感器2先后卡在高压电缆接地箱上的A相、B相、C相接地电缆(或同轴电缆)上，检测是否存在局部放电产生的高频电流信号。

步骤4-3：应用工频电流传感器3进行接地电流检测。将工频电流传感器3先后卡钳在高压电缆接地箱上的A相、B相、C相接地电缆，或先后卡钳在接地箱的三相同轴电缆上，或卡钳在交叉互联箱中的电缆上，检测目标电缆的接地电流(或护层电流)，检测是否存在电流异常。

步骤4-4：应用红外热像仪4对高压电缆及附件进行温度检测。将红外镜头对准待检测的高压电缆接头、终端、接地箱等目标，并进行红外图像的拍摄，检测目标是否存在温度异常。

步骤5：超声传感器1、高频电流传感器2、工频电流传感器3所采集的信号转化为电信号后，通过信号电缆5传输至数据采集处理装置6，由其中的数据采集卡模块分别进行采集，采集后传输到数据处理模块。在数据处理模块中，局部放电数据经预先设置的局部放电数据识别、去噪、诊断算法，判断是否存在局部放电及放电严重程度；接地电流数据经预先设置的接地电流诊断算法，判断是否存在异常及接地回路缺陷，经数据采集与处理装置处理及诊断后，结果经无线传输模块传输至人机交互终端7。红外传感器拍摄的红外图像经信号电缆5直接传输至人机交互终端7，在人机交互终端7上，红外图像经预先设置的红外图像处理算法进行温度读取、缺陷识别与诊断。

步骤6：巡检人员在人机交互终端7的触控屏上查看各状态量检测情况，巡检设备智能诊断结果以及自动生成的巡检报表，对状态量情况及诊断结果进行判断，进行修改后确认巡检结果，并上传至后台数据服务器。

步骤7：对全段线路完成以上操作后，于人机交互终端7上确认完成巡检任务，生成完整的巡检报表并上传。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：包括超声传感器、电流检测装置、红外热像仪、数据采集处理装置和人机交互终端；所述超声传感器和电流检测装置分别通过信号电缆连接所述数据采集处理装置，所述红外热像仪连接所述人机交互终端，所述数据采集处理装置与所述人机交互终端连接。

2.根据权利要求1所述的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：所述超声传感器为压电式传感器或磁致伸缩传感器。

3.根据权利要求1所述的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：所述电流检测装置包括高频电流传感器和工频电流传感器，所述高频电流传感器和所述工频电流传感器分别通过信号电缆连接所述数据采集处理装置。

4.根据权利要求3所述的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：所述工频电流传感器为50Hz工频电流传感器。

5.根据权利要求1所述的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：所述的红外热像仪包括红外镜头、机芯和手持外壳，所述机芯位于所述手持外壳内，所述红外镜头位于所述手持外壳的外壁上并与所述机芯连接。

6.根据权利要求1所述的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：所述的数据采集处理装置包括采集所述超声传感器、高频电流传感器和工频电流传感器输出信号的数据采集卡；

处理所述数据采集卡所采集数据的数据处理模块；

以及给所述数据处理模块和所述数据采集卡供电的电源模块。

7.根据权利要求1所述的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：所述人机交互终端包括终端组件、GPS模块、RFID标签识别模块和数据传输模块，所述GPS模块、RFID标签识别模块和数据传输模块分别连接所述终端组件，所述数据传输模块与所述数据采集处理装置连接。

8.根据权利要求7所述的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：所述数据传输模块为无线数据传输模块，所述无线数据传输模块与所述数据采集处理装置通信连接。

9.根据权利要求3所述的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：所述高频电流传感器的灵敏度为5V/A。

10.根据权利要求1所述的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，其特征在于：所述红外热像仪的空间分辨率为640*480，噪声等效温差为50mK。

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