CN212255543U - 一种用于高压电缆的智能巡检设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压电缆检测技术领域，特别是涉及一种用于高压电缆的智能巡检设备，包括局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器、红外热像仪、数据采集及处理装置、人机交互终端以及若干信号电缆和数据电缆；局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器均通过信号电缆与数据采集及处理装置相连接，红外热像仪通过数据电缆与人机交互终端相连接，数据采集及处理装置通过数据电缆或无线传输与人机交互终端进行数据对接。本实用新型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，实现了高压电缆的智能巡检。

Description

一种用于高压电缆的智能巡检设备

技术领域

本实用新型涉及高压电缆检测技术领域，特别是涉及一种用于高压电缆的智能巡检设备。

背景技术

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：

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；

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；

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。

由目前高压电缆巡检存在问题可知，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

针对目前高压电缆巡检中的种种问题以及目前高压电缆巡检设备的不足之处，本实用新型旨在通过各种状态量传感器、数据采集与处理装置、人机交互终端的联动和综合应用，一方面保持较良好的便携性，另一方面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。

本实用新型的技术方案为：

一种用于高压电缆的智能巡检设备，包括局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器、红外热像仪、数据采集及处理装置、人机交互终端以及若干信号电缆和数据电缆；

所述局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器均通过信号电缆与所述数据采集及处理装置相连接，所述红外热像仪通过数据电缆与所述人机交互终端相连接，所述数据采集及处理装置通过数据电缆或无线传输与所述人机交互终端进行数据对接。

进一步，所述局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器、红外热像仪、数据采集及处理装置、人机交互终端均收纳在手提工具箱中，上述的智能巡检设备在携带前往电缆巡检现场时，所述的多种传感器、数据采集及处理装置、人机交互终端均收纳在手提工具箱中，巡检人员可根据巡检目标选择设备组合携带。

进一步，所述局部放电超声波检测传感器为接触式或空气耦合式的超声波传感器，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，所述局部放电高频电流检测传感器为高频电流传感器，通过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。

进一步，所述接地电流传感器为50Hz的工频电流传感器，通过卡钳卡在高压电缆的接地线上检测其工频电流。

进一步，所述红外热像仪采用手持式红外热像仪，所述红外热像仪对高压电缆及其附件进行温度检测，将红外热像仪对准待检测的高压电缆接头、终端、接地箱，并进行红外图像的拍摄，检测目标是否存在温度异常。

手持式红外热像仪包括红外镜头、机芯和手持外壳，选取的红外热像仪空间分辨率应较高、噪声等效温差应较小。

进一步，所述数据采集及处理装置包括数据采集卡、数据处理模块、电源模块，数据采集卡用于采集所述局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器经信号电缆输入的数据，数据采集卡将采集后的数据输入数据处理模块，数据处理模块对数据进行处理和诊断，将高压电缆状态量的诊断结果通过数据电缆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。

进一步，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。

进一步，所述数据采集及处理装置的数据采集卡、数据处理模块、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，控制面板包括电源开关、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，电源开关控制所述数据采集及处理装置的开与关。

数据采集及处理装置由数据采集卡、数据处理模块和电源模块集成，并通过丰富的接口，实现多种高压电缆巡检关键状态量数据的采集和处理。

进一步，所述人机交互终端设有GPS模块、RFID标签识别模块、无线数据传输模块，所述GPS模块用于进行巡检线路时的位置确认，所述RFID标签识别模块用于高压电缆信息读取，所述无线数据传输模块用于将巡检数据与结果上传至后台数据管理服务器上。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。

上述的便携式高压电缆智能巡检设备应用于高压电缆巡检时，分别利用局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器、红外热像仪按各自特点进行高压电缆状态检测，所采集的信号经信号电缆或数据电缆传输至数据采集及处理装置，于数据采集及处理装置中进行数据采集和数据处理与诊断，数据处理与诊断结果经数据电缆或蓝牙、局域网等无线方式传输至人机交互终端，于人机交互终端上显示巡检结果，并进行巡检结果无线上传至后台数据管理服务器上。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型集成了包括局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器、红外热像仪等多种高压电缆状态量采集传感器，解决了目前高压电缆巡检中状态量采集不全面的问题；

2.本实用新型中的人机交互终端集成了GPS模块、RFID标签识别模块、无线数据传输等功能模块，以便于巡检人员在进行高压电缆巡检时进行巡检线路位置确认、电缆信息读取、巡检数据与结果自动上传等操作；

3.本实用新型的便携式高压电缆多状态量智能巡检设备，包括各类状态量传感器、数据采集及处理装置、人机交互终端，在应用于巡检时通过信号电缆、数据电缆或无线数据传输进行连接和数据交换，在携带时则可以分开并收纳在手提箱内，并且可以根据巡检目标和任务的需要选择不同的传感器及装置携带前往巡检现场，既能保证设备的轻量化和便携性，又具有操作方便，应用灵活的特点；

4.应用本实用新型，一方面可以实现数据采集、数据处理、巡检工作上报等巡检任务的智能化，减轻日益增长的巡检任务带来的压力；另一方面可以实现对巡检数据的有效管理和利用，提升高压电缆运维的智能化水平，为后续高压电缆状态评估及可靠性评估提供数据支撑。

附图说明

图1为本实用新型的智能巡检设备的系统示意图；

图2为智能巡检设备收纳于手提箱的示意图；

图3为智能巡检设备的应用于高压电缆上的示意图；

图中：1-局部放电超声波检测传感器、2-局部放电高频电流检测传感器、3-接地电流传感器、4-红外热像仪、5-数据采集及处理装置、6-人机交互终端、7-手提工具箱。

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。

实施例1：

如图1所示，一种用于高压电缆的智能巡检设备，包括局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器、红外热像仪、数据采集及处理装置、人机交互终端以及若干信号电缆和数据电缆；

局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器均通过信号电缆与数据采集及处理装置相连接，红外热像仪通过数据电缆与人机交互终端相连接，数据采集及处理装置通过数据电缆或无线传输与人机交互终端进行数据对接。

如图2所示，在本实施例中，局部放电超声波检测传感器1、局部放电高频电流检测传感器2、接地电流传感器3、红外热像仪4、数据采集及处理装置5、人机交互终端6均收纳在手提工具箱7中，上述的智能巡检设备在携带前往电缆巡检现场时，所述的多种传感器、数据采集及处理装置5、人机交互终端6均收纳在手提工具箱7中，巡检人员可根据巡检目标选择设备组合携带。

如图3所示，局部放电超声波检测传感器1贴近待检测的高压电缆接头或终端，并在高压电缆附件移动，检测高压电缆附件缺陷产生的局部放电超声波信号；局部放电高频电流检测传感器2通过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；接地电流传感器3通过卡钳卡在高压电缆的接地线上检测其工频电流；红外热像仪4对准待检测的高压电缆接头、终端、接地箱，并进行红外图像的拍摄，检测目标是否存在温度异常；上述所采集的信号经信号电缆或数据电缆传输至数据采集及处理装置5，于数据采集及处理装置5中进行数据采集和数据处理与诊断，数据处理与诊断结果经数据电缆或蓝牙、局域网等无线方式传输至人机交互终端6，于人机交互终端6上显示巡检结果，并进行巡检结果无线上传至后台数据管理服务器上。

在本实施例中，局部放电超声波检测传感器1为接触式或空气耦合式的超声波传感器，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；本实施例中选取的超声波传感器要求灵敏度较高、能检测出较小的局放信号，其中心频率为40kHz、重量为50g、灵敏度在40kHz为-61dB、可检测最小局放量为10pC；

在本实施例中，局部放电高频电流检测传感器2为高频电流传感器，通过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。高频电流传感器的灵敏度为5V/A，适用频率为50kHz-30Mhz。

在本实施例中，接地电流传感器3为50Hz的工频电流传感器，通过卡钳卡在高压电缆的接地线上检测其工频电流。

在本实施例中，红外热像仪4采用手持式红外热像仪，红外热像仪4对高压电缆及其附件进行温度检测，将红外热像仪4对准待检测的高压电缆接头、终端、接地箱，并进行红外图像的拍摄，检测目标是否存在温度异常。手持式红外热像仪包括红外镜头、机芯和手持外壳，选取的红外热像仪空间分辨率应较高、噪声等效温差应较小，选取红外热像仪空间分辨率为640*480，噪声等效温差为50mK，最高工作温度为60℃。

在本实施例中，数据采集及处理装置5包括数据采集卡、数据处理模块、电源模块，数据采集卡用于采集所述局部放电超声波检测传感器1、局部放电高频电流检测传感器2、接地电流传感器3经信号电缆输入的数据，数据采集卡将采集后的数据输入数据处理模块，数据处理模块对数据进行处理和诊断，将高压电缆状态量的诊断结果通过数据电缆或无线传输发送至人机交互终端6，电源模块用于为数据采集卡及数据处理模块供电。

其中，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。

在本实施例中，数据采集及处理装置5的数据采集卡、数据处理模块、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，控制面板包括电源开关、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，电源开关控制所述数据采集及处理装置5的开与关。

数据采集及处理装置5由数据采集卡、数据处理模块和电源模块集成，并通过丰富的接口，实现多种高压电缆巡检关键状态量数据的采集和处理。

在本实施例中，人机交互终端6设有GPS模块、RFID标签识别模块、无线数据传输模块；GPS模块用于进行巡检线路时的位置确认，RFID标签识别模块用于高压电缆信息读取，无线数据传输模块用于将巡检数据与结果上传至后台数据管理服务器上。人机交互终端6还设有摄像头用于拍摄现场，人机交互终端6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。

本实用新型的智能巡检设备通过局部放电超声波检测传感器1、局部放电高频电流检测传感器2、接地电流传感器3、红外热像仪4等获取相应状态量，其中局部放电和接地电流状态量信号经信号电缆传输至数据采集及处理装置5中，数据采集及处理装置5中的数据采集卡对信号进行采集，采集后的数据进入数据处理模块，按照已设定的数据识别、去噪、分析与诊断的算法进行处理，得到经处理后的数据和诊断结果，再通过信号电缆或无线通信方式传输至人机交互终端6、在人机交互终端6上呈现结果；而红外热像仪4拍摄的红外图像，则在成像后经数据电缆直接传输至人机交互终端6，并在人机交互终端6上进一步处理和呈现结果。巡检人员也可以在人机交互终端6上进行巡检任务接受与处理、巡检数据查询与进一步处理、缺陷及故障情况上报等工作。

本实用新型用于高压电缆巡检中，包括巡检任务接收、电缆信息读取识别、状态量采集、巡检数据管理与巡检结果上报等巡检全流程工作，以进行线路精细化巡视及局部放电、接地电流、红外热像等各种状态量检测诊断为例，应用本实用新型进行高压电缆巡检的工作流程为：

步骤1：在人机交互终端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智能巡检设备各部件的手提箱前往巡检线路现场；

步骤2：在人机交互终端中通过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于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，应在人机交互终端上进行记录，并利用人机交互终端上的摄像头模块进行拍摄记录，并及时上报。

步骤4-1：应用超声波传感器进行超声局部放电检测，将超声波传感器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进行电缆局部放电检测，将高频电流传感器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进行接地电流检测，将工频电流传感器先后通过卡钳卡在高压电缆接地箱上的A相、B相、C相接地电缆，或先后卡在接地箱的三相同轴电缆上，或卡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：应用红外热像仪对高压电缆及附件进行温度检测，将红外热像仪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：超声波传感器、高频电流传感器、工频电流传感器等传感器所采集的信号转化为电信号后，通过信号电缆传输至数据采集及处理装置，由其中的数据采集卡分别进行采集，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，经数据采集及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，红外热像仪拍摄的红外图像经信号电缆直接传输至人机交互终端，在人机交互终端上，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：操作人员对全段线路完成以上操作后，于人机交互终端上确认完成巡检任务，生成完整的巡检报表并上传。

在本实施例中，数据采集及处理装置对数据的识别、去噪、诊断等算法程序是本领域技术人员所公知常用的技术手段，属于现有技术，在此不再叙述。

在本实施例中，人机交互终端中用于人机交互、数据处理、图片展示、数据上传数据等技术手段是本领域技术人员所公知常用的技术，属于现有技术，在此不再叙述。

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)

1.一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，包括局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器、红外热像仪、数据采集及处理装置、人机交互终端以及若干信号电缆和数据电缆；

所述局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器均通过信号电缆与所述数据采集及处理装置相连接，所述红外热像仪通过数据电缆与所述人机交互终端相连接，所述数据采集及处理装置通过数据电缆或无线传输与所述人机交互终端进行数据对接。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，所述局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器、红外热像仪、数据采集及处理装置、人机交互终端均收纳在手提工具箱中，巡检人员根据巡检目标选择设备组合携带。

3.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，所述局部放电超声波检测传感器为接触式或空气耦合式的超声波传感器，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。

4.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，所述局部放电高频电流检测传感器为高频电流传感器，通过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。

5.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，所述接地电流传感器为50Hz的工频电流传感器，通过卡钳卡在高压电缆的接地线上检测其工频电流。

6.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，所述红外热像仪采用手持式红外热像仪，所述红外热像仪对高压电缆及其附件进行温度检测，将红外热像仪对准待检测的高压电缆接头、终端、接地箱，并进行红外图像的拍摄，检测目标是否存在温度异常。

7.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，所述数据采集及处理装置包括数据采集卡、数据处理模块、电源模块，数据采集卡用于采集所述局部放电超声波检测传感器、局部放电高频电流检测传感器、接地电流传感器经信号电缆输入的数据，数据采集卡将采集后的数据输入数据处理模块，数据处理模块对数据进行处理和诊断，将高压电缆状态量的诊断结果通过数据电缆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。

8.根据权利要求7所述的一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，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数据接口。

9.根据权利要求7所述的一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，所述数据采集及处理装置的数据采集卡、数据处理模块、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，控制面板包括电源开关、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，电源开关控制所述数据采集及处理装置的开与关。

10.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆的智能巡检设备，其特征在于，所述人机交互终端设有GPS模块、RFID标签识别模块、无线数据传输模块，所述GPS模块用于进行巡检线路时的位置确认，所述RFID标签识别模块用于高压电缆信息读取，所述无线数据传输模块用于将巡检数据与结果上传至后台数据管理服务器上。

Images