CN211206689U - 一种电缆局部放电在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电缆局部放电在线监测装置，包括监测主机，其中监测主机内部设置有电源管理模块、电量存储模块、处理器、局部放电测试模块和数据通讯模块，监测主机外部连接有温差电源模块，电源管理模块的交换端与电量存储模块双向连接，电源管理模块的输入端与温差电源模块相连接，电源管理模块的输出端与处理器的供电端相连接，局部放电测试模块连接至处理器的数据输入端，处理器的数据输出端连接至数据通讯模块，数据通讯模块为无线数据通讯模块。与现有技术相比，本实用新型通过在电缆井盖和电缆表面设置温差发电片，结合电量存储模块，能够可靠地为局部放电监测装置提供电能，此外通过无线数据传输方式，实现了远程在线实时监测功能。

Description

一种电缆局部放电在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及局部放电检测技术领域，尤其是涉及一种电缆局部放电在线监测装置。

背景技术

电力电缆是在城市地下敷设的输电电缆，是电网基础设施最重要的组成部分之一。电缆附件包括电缆终端和中接接头，其中，电缆接头是电缆运行的薄弱环节，由电缆接头故障引发电缆事故的比率相当高。而导致电缆接头故障的主要原因是长时间局部放电导致绝缘性能急剧下降，致使产生严重泄漏电流或是闪落型绝缘击穿。

现有的电缆局部放电检测手段较多，尤其是针对电缆终端接头，因其所在的开闭所或配电室的环网柜和开关柜有足够自动化配套设施，因此可以实现电缆局部放电的检测及在线监测功能，但是对于室外电缆井或隧道内的中间接头，由于电源以及通讯的限制，难以实现有效检测及监测。为解决此问题，传统方式是在电缆施工时同时布置局放监测设备，这种方法会使成本投资大大增加；对于已完工电缆则采用定期人工试验检测，这种方法则存在操作困难、运维费用高的缺点，并且无法做到实时监测。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于电缆井或隧道内的电缆局部放电在线监测装置，利用井盖内外温差和电缆表面温差发电，从而为局部放电监测装置提供可靠电源，并采用无线数据传输方式，以实现远程在线监测。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种电缆局部放电在线监测装置，包括监测主机，所述监测主机内部设置有电源管理模块、电量存储模块、处理器、局部放电测试模块和数据通讯模块，所述监测主机外部连接有温差电源模块，所述电源管理模块的交换端与电量存储模块双向连接，所述电源管理模块的输入端与温差电源模块相连接，所述电源管理模块的输出端与处理器的供电端相连接，所述局部放电测试模块连接至处理器的数据输入端，所述处理器的数据输出端连接至数据通讯模块。

进一步地，所述温差电源模块包括电缆井盖温差发电单元和电缆表面温差发电单元，所述电缆井盖温差发电单元和电缆表面温差发电单元均采用温差发电片。

进一步地，所述电源管理模块的输入端包括多路电源接入端，所述多路电源接入端分别对应地与电缆井盖温差发电单元和电缆表面温差发电单元相连接。

进一步地，所述电缆井盖温差发电单元包括第一温差发电片和第二温差发电片，所述第一温差发电片的热面与电缆井盖下表面相接触，所述第一温差发电片的冷面朝向电缆井盖内空气，所述第二温差发电片的冷面与电缆井盖下表面相接触，所述第二温差发电片的热面朝向电缆井盖内空气。

进一步地，所述第一温差发电片和第二温差发电片的输出端分别连接至电源管理模块不同的电源接入端。

进一步地，所述电缆表面温差发电单元包括第三温差发电片，所述第三温差发电片的热面与电缆表面相接触，所述第三温差发电片的冷面朝向电缆周围的空气，所述第三温差发电片的输出端连接至电源管理模块的电源接入端。

进一步地，所述温差发电片为TEG1-241-1.4-1.2半导体温差发电片。

进一步地，所述局部放电测试模块设有多个传感器测试通道，所述多个传感器测试通道分别通过信号线连接至多个局部放电检测传感器。

进一步地，所述局部放电检测传感器安装在电缆中间接头上。

进一步地，所述局部放电检测传感器包括超声波检测传感器和超高频电磁检测传感器。

进一步地，所述数据通讯模块为无线数据通讯模块。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

一、本实用新型利用电缆井盖内外温差和电缆表面温差发电，通过在电缆井盖和电缆表面设置温差发电片，结合电量存储模块，能够独立可靠地为局部放电监测装置提供电能，解决了局部放电监测时的供电问题。

二、本实用新型中电缆井盖温差发电单元由两组冷热方向相反的温差发电片组成，在白天/夜晚或夏季/冬季周期性变化时，能够避免由于井盖表面温差变化引发温差发电片极性冲突、进而导致停止发电的问题，进一步保障了供电的可靠性。

三、本实用新型采用无线数据传输方式，具备实时数据发送能力，能够实现远程在线实时监测功能，解决了通讯限制的问题，适合于室外电缆井或隧道环境的使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构连接示意图；

图2为电缆井盖温差发电单元的示意图；

图3为实施例中的应用系统示意图；

其中：1、监测主机，101、电源管理模块，102、电量存储模块，103、处理器，104、局部放电测试模块，105、数据通讯模块，106、温差电源模块，2、电缆，3、电缆井盖，4、电缆井盖温差发电单元，5、电缆井盖温差发电单元输出线，6、电缆表面温差发电单元，7、电缆表面温差发电单元输出线，8、电缆中间接头，9、局部放电检测传感器，10、局部放电检测传感器信号线，11、数据通讯模块天线，12、天线数据线，13、第一温差发电片，14、第二温差发电片，15、第一温差发电片输出线，16、第二温差发电片输出线。

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。

如图1所示，一种电缆局部放电在线监测装置，包括电源管理模块101、电量存储模块102、处理器103、局部放电测试模块104、数据通讯模块105和温差电源模块106，其中，电源管理模块101的交换端与电量存储模块102双向连接，电源管理模块101的输入端与温差电源模块106相连接，电源管理模块101的输出端与处理器103的供电端相连接，局部放电测试模块104连接至处理器103的数据输入端，处理器103的数据输出端连接至数据通讯模块105。

处理器103由电源管理模块101提供电能，并将局部放电测试模块104从局部放电检测传感器获取的测量数据通过数据通讯模块105向外界系统传输；

温差电源模块106包括电缆井盖温差发电单元4和电缆表面温差发电单元6，电缆井盖温差发电单元4和电缆表面温差发电单元6均由温差发电片的电源输出线串并联构成，其中，电缆表面温差发电单元6的温差发电片热面贴在电缆表面、冷面接触空气侧；电缆井盖温差发电单元4包括第一温差发电片13和第二温差发电片14，如图2所示，第一温差发电片13的热面朝上贴在井盖里侧、冷面朝下，第二温差发电片14的冷面朝上贴在井盖里侧、热面朝下，第一温差发电片13和第二温差发电片14分别通过各自的电源输出线15、16连接至电源管理模块101，不可直接并联；

电源管理模块101将温差发电模块106发出的电能调整成处理器103的供电电压，并将多余电量存储电量存储模块102内，当温差发电模块106发电功率较低时，电源管理模块101可启动电量存储模块102放电，以保证为处理器103提供持续电源；

数据通讯模块105采用无线通讯方式，与局部放电测试模块104配合运行，具备主动和被动的测量传输模式：主动模式是局部放电测试模104进行实时监测，当检测到异常情况时，主动将数据发送出去；被动模式是定时或后台系统询问时测量、发送数据，以减少电量的消耗。

如图3所示，本实施例中，电源管理模块101、电量存储模块102、处理器103、局部放电测试模块104和数据通讯模块105均在监测主机1内部，监测主机1外部连接局部放电检测传感器9和通讯天线，监测主机1运行时额定功率为10W，额定电压DC5V，采用全密封防水结构以及耐腐蚀材质；

电缆井盖温差发电单元4贴在电缆井盖3的里侧，通过电缆井盖温差发电单元输出线5将电能引入监测主机1，以连接至电源管理模块101上；电缆表面温差发电单元6的热面贴于被测电缆2的表面，通过电缆表面温差发电单元输出线7将电能引入监测主机1，以连接至电源管理模块101上；局部放电检测传感器9同时采用超声波检测、超高频电磁检测传感器，局部放电检测传感器9安装在电缆中间接头8上，通过局部放电检测传感器信号线10将检测信号引入监测主机1，以连接至局部放电测试模块104上；监测主机1内数据通讯模块105通过天线数据线12连接到数据通讯模块天线11；电缆井盖温差发电单元输出线5、电缆表面温差发电单元输出线7、局部放电检测传感器信号线10、天线数据线12与监测主机1之间的连接接口均采用密封防水处理，以防止锈蚀、短路；

温差电源模块5的电源电压为DC5V、最大功率20W，电源管理模块101平均供电功率10W、电压DC5V，为保证全天稳定供电，电缆表面温差发电单元6的功率8W，电缆井盖温差发电单元4的功率16W，电量存储模块102的电源电压为DC10V、功率10W、电量12Ah，

第一温差发电片13和第二温差发电片均14采用TEG1-241-1.4-1.2半导体温差发电片，该发电片开路电压11.5V，内阻4.5Ω，负载电压7V，功率0.07W/℃，最大电流1A，热面、冷面尺寸55*55mm，厚度3.7，由于电缆井盖温差发电单元4的功率为16W，第一温差发电片13和第二温差发电片14的功率均为16W。假设平均温差为10℃，每个温差发电单元的发电片数量为16W/(10℃*0.07W/℃)＝23块，面积为23*(0.055*0.055m)＝0.07m²，则两种发电片总面积为0.14m²，采用尺寸大于0.2*0.7米或是半径0.2米电缆井盖即可满足要求；

电缆表面温差发电单元6的功率8W，假设平均温差为10℃，温差发电片数量为16W/(10℃*0.07W/℃)＝45块，组成2.5米长(45*0.55＝2.5)条状模组，TEG半导体温差发电片热面贴在电缆表面、冷面接触空气侧

监测主机1内的局部放电测试模块104可配置多个传感器通道，根据被检测电缆井中电缆中间接头8的数量选择传感器数量，当配置传感器数量超过4个时，能够相应地增加温差发电电源功率和温差发电片数量。

综上所述，本实用新型提供了一种用于电缆井或隧道内的电缆局部放电在线监测装置，利用电缆井盖内外温差和电缆表面温差发电，能够为局部放电监测装置供电；采用无线数据传输方式，具备实时数据发送能力，实现远程在线监测功能，非常适合室外电缆井或隧道环境下使用，从而能够全天候对电缆绝缘进行评估，保证安全可靠运行。

Claims (10)

1.一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，包括监测主机(1)，所述监测主机(1)内部设置有电源管理模块(101)、电量存储模块(102)、处理器(103)、局部放电测试模块(104)和数据通讯模块(105)，所述监测主机(1)外部连接有温差电源模块(106)，所述电源管理模块(101)的交换端与电量存储模块(102)双向连接，所述电源管理模块(101)的输入端与温差电源模块(106)相连接，所述电源管理模块(101)的输出端与处理器(103)的供电端相连接，所述局部放电测试模块(104)连接至处理器(103)的数据输入端，所述处理器(103)的数据输出端连接至数据通讯模块(105)，所述数据通讯模块(105)为无线数据通讯模块。

2.根据权利要求1所述的一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，所述温差电源模块(106)包括电缆井盖温差发电单元(4)和电缆表面温差发电单元(6)，所述电缆井盖温差发电单元(4)和电缆表面温差发电单元(6)均采用温差发电片。

3.根据权利要求2所述的一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，所述电源管理模块(101)的输入端包括多路电源接入端，所述多路电源接入端分别对应地与电缆井盖温差发电单元(4)和电缆表面温差发电单元(6)相连接。

4.根据权利要求3所述的一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，所述电缆井盖温差发电单元(4)包括第一温差发电片(13)和第二温差发电片(14)，所述第一温差发电片(13)的热面与电缆井盖下表面相接触，所述第一温差发电片(13)的冷面朝向电缆井盖内空气，所述第二温差发电片(14)的冷面与电缆井盖下表面相接触，所述第二温差发电片(14)的热面朝向电缆井盖内空气。

5.根据权利要求4所述的一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，所述第一温差发电片(13)和第二温差发电片(14)的输出端分别连接至电源管理模块(101)不同的电源接入端。

6.根据权利要求3所述的一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，所述电缆表面温差发电单元(6)包括第三温差发电片，所述第三温差发电片的热面与电缆表面相接触，所述第三温差发电片的冷面朝向电缆周围的空气，所述第三温差发电片的输出端连接至电源管理模块(101)的电源接入端。

7.根据权利要求2所述的一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，所述温差发电片为TEG1-241-1.4-1.2半导体温差发电片。

8.根据权利要求1所述的一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，所述局部放电测试模块(104)设有多个传感器测试通道，所述多个传感器测试通道分别通过信号线连接至多个局部放电检测传感器(9)。

9.根据权利要求8所述的一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，所述局部放电检测传感器(9)安装在电缆中间接头(8)上。

10.根据权利要求8所述的一种电缆局部放电在线监测装置，其特征在于，所述局部放电检测传感器(9)包括超声波检测传感器和超高频电磁检测传感器。

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