CN212872734U - 一种高压电缆故障预警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种高压电缆故障预警装置，包括取电模块、故障预警模块、精准性验证模块和断电防护模块，其中故障预警模块包括电缆护层电流数值采集单元、振动监测单元、温度监测单元和数据融合预警单元。电缆护层电流数值采集单元通过工频技术采集护层电流量值，振动监测单元通过三轴加速度技术测量电缆本体振动值，温度监测单元通过测温技术测量电缆本体温度值，取电模块采用开合式CT技术实现自取电，形成取电与环流监测、传输一体化，并设计相应算法结合护层电流值、电缆振动值、电缆温度值实现电缆故障预警。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压电缆监测技术领域，特别涉及一种高压电缆故障预警装置。
背景技术
随着经济技术不断发展，电力电缆在电力行业中引用角色逐渐增多，但是由于电路自身等特性，出现故障时，多数为永久故障且排查抢修难度较高。电缆在出现故障前会出现一些特定的信号特征，以往的技术没有充分对故障前的信号特征进行采集和分析，对于电缆故障预警缺乏相应的技术手段。大部分都是依靠运行人员在行业内工作经验进行判别，缺少科学技术手段的辅助，效率低下并且无法准确得进行电缆故障预警。因此需要一种在线电缆故障预警装置，实现对于电缆故障前预警，减少因为缺乏故障预警导致的永久故障，从而产生较大的经济损失。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述传统技术的不足之处，提供一种高压电缆故障预警装置。
为克服上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种高压电缆故障预警装置，包括：取电模块、故障预警模块、精准性验证模块和断电防护模块；
所述取电模块给所述故障预警模块、精准性验证模块和断电防护模块供电；
所述故障预警模块包括：电缆护层电流数值采集单元、振动监测单元、温度监测单元和数据融合预警单元；所述电缆护层电流数值采集单元、振动监测单元、温度监测单元均用于监测高压电缆接头处的数据，并将数据传输给数据融合预警单元进行数据融合分析，得到故障预警结果；
所述精准性验证模块对多维度数据研判，多维度数据交叉验证，确保故障预警精准行。
所述取电模块包括取电 CT、TVS 保护、整流桥与泄能电路、泄能控制、储能电路、输出电压监视及LDO 稳压电路。
所述取电CT 通过开合式 CT，当电流达到 3.5A 时，启动取电电路，进行设备取电， 从而无需外部供电。
所述整流桥与泄能电路包括：半控整流桥电路和直流电压限幅保护电路，实现整流与直流电压限幅保护；所述直流电压限幅保护电路由电压比较器和分立器件搭建的 RS触发器组成，实现滞回逻辑控制。
所述滞回逻辑控制为当直流电压上升到 5V，闭合 MOSFET，使得直流电压开始下降， 下降到 4V 后断开 MOSFET，直流电压开始下降。从所述 5V 到所述 4V 具有 1V 的滞回带宽， 在大电流情况下降低 MOSFET 开关频率。
所述滞回逻辑控制由推挽电路驱动 MOSFET 输出。
所述输出电压监视及 LDO 稳压电路， 对电容两端电压进行监视，当电容电压高于3.8V，使能 LDO 输出 3.3V，当电压又下降到 3.36V 时禁止 LDO 输出，用以有效防止电量不足引起电路频繁重启。
所述电缆护层电流数值采集单元采用环流采集电路，将测量 CT 输出电流经过1ohm 采样电阻实现 I/V 转换，再输入真有效值转换芯片，输出线性比例的直流电压，然后根据采集的直流电压计算出被测电流大小，实现电流的采集；所述环流采集电路主电源轨为 3.3V，模拟部分由负电荷泵提供-3.3V 电源轨。
所述振动监测单元采用 MPU-6050 三轴加速度加三轴陀螺仪传感器，通过 x、y、z三轴方向的变化情况确定电缆三维方向上的运动情况，从而实现监测电缆振动情况。
所述温度监测单元采用 PT100 温度传感器，实现-50~200℃温度范围内监测，确保不同地域温度监测准确性。
所述断电防护模块当供电电源断电后，系统装置可持续一段时间，确保断电瞬间采集数据的完整性。
与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过工频技术采集护层电流量值，通过三轴加速度技术测量电缆本体振动值，通过测温技术测量电缆本体温度值，同时采用接地电流、振动及温度多维度数值进行综合研判，确保预警准确性。本实用新型采用开合式 CT 技术实现自取电，形成取电与环流监测、传输一体化，并根据相应算法结合护层电流值、电缆振动值、电缆温度值实现电缆故障实时预警，在电缆出现异常的第一时间能够进行预警并告知相关人员，极大的保证电缆使用寿命，同时减少故障发生，降低故障率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图 1 为本实用新型一种高压电缆故障预警装置整体结构示意图；
图 2 为本实用新型实施例中取电模块原理图；
图 3 为本实用新型实施例中整流泄能电路；
图 4 为本实用新型实施例中输出电压监视与 LDO 稳压电路；
图 5 为本实用新型实施例中环流采集电路图。
具体实施方式
如图 1 可知：本实施例中一种高压电缆故障预警装置，包括：取电模块、故障预警模块、精准性验证模块和断电防护模块；
所述取电模块给所述故障预警模块、精准性验证模块和断电防护模块供电；
所述故障预警模块包括：电缆护层电流数值采集单元、振动监测单元、温度监测单元和数据融合预警单元；所述电缆护层电流数值采集单元、振动监测单元、温度监测单元均用于监测高压电缆接头处的数据，并将数据传输给数据融合预警单元进行数据融合分析，得到故障预警结果；
所述精准性验证模块对多维度数据研判，多维度数据交叉验证，确保故障预警精准行。
本实施例中所述取电模块原理如图 2 所示，包括取电 CT、TVS 保护、整流桥与泄能电路、泄能控制、储能电路、输出电压监视及 LDO 稳压电路。
所述取电 CT 通过开合式 CT 技术，当电流达到 3.5A 时，启动取电电路，进行设备取电，从而无需外部供电。
本实施例中所述整流桥与泄能电路如图 3 所示，包括：半控整流桥电路和直流电压限幅保护电路，实现整流与直流电压限幅保护；所述直流电压限幅保护电路由电压比较器 TLV3012 及 TLV3491 和分立器件 SN75LVC1G00 搭建的 RS 触发器组成，实现滞回逻辑控制。
所述滞回逻辑控制为当直流电压上升到 5V，闭合 MOSFET，使得直流电压开始下降， 下降到 4V 后断开 MOSFET，直流电压开始下降。从所述 5V 到所述 4V 具有 1V 的滞回带宽， 在大电流情况下降低 MOSFET 开关频率。
所述滞回逻辑控制由推挽电路驱动 MOSFET 输出。
本实施例中所述输出电压监视及 LDO 稳压电路如图 4 所示，对电容两端电压进行监视，当电容电压高于 3.8V，使能 LDO 输出 3.3V，当电压又下降到 3.36V 时禁止 LDO输出； 所述输出电压监视及 LDO 稳压电路在一次电流较小，电容充电速度较慢时，用以有效防止电量不足引起电路频繁重启。
本实施例中所述电缆护层电流数值采集单元采用环流采集电路如图 5 所示，将测量CT 输出电流经过 1ohm 采样电阻实现 I/V 转换，再输入真有效值转换芯片 AD736，输出线性比例的直流电压，然后 MCU（MSP430F2132）通过 I2C 接口控制 ADS1015 根据采集的直流电压计算出被测电流大小，实现电流的采集；通过所述传输单元将信息传递给所述汇聚单元。为降低模拟部分功耗，采用负载开关控制给电。所述环流采集电路主电源轨为3.3V，模拟部分由负电荷泵提供-3.3V 电源轨。
本实施例中所述振动监测单元采用 MPU-6050 三轴加速度加三轴陀螺仪传感器，通过x、y、z 三轴方向的变化情况确定电缆三维方向上的运动情况，从而实现监测电缆振动情况。在监测过程中主要是针对位移量的变化情况并结合实际算法及阈值进行精准性确定。
本实施例中所述温度监测单元采用 PT100 温度传感器，实现-50~200℃温度范围内监测，确保不同地域温度监测准确性。主要用于实现监测电缆本体接头处温度变化情况，当电缆出现异常情况时，温度作为必要参考条件之一，因为对于温度监测特别重要，但是由于考虑到授外部因素影响，因此在算法实现上进行标点。
所述断电防护模块当供电电源断电后，系统装置可持续一段时间，确保断电瞬间采集数据的完整性。
本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种高压电缆故障预警装置，其特征是，包括：取电模块、故障预警模块、精准性验证模块和断电防护模块；
所述取电模块给所述故障预警模块、精准性验证模块和断电防护模块供电；
所述故障预警模块包括：电缆护层电流数值采集单元、振动监测单元、温度监测单元和数据融合预警单元；所述电缆护层电流数值采集单元、振动监测单元、温度监测单元均用于监测高压电缆接头处的数据，并将数据传输给数据融合预警单元进行数据融合分析，得到故障预警结果；
所述精准性验证模块对多维度数据研判，多维度数据交叉验证，确保故障预警精准行。
2.根据权利要求 1 所述的高压电缆故障预警装置，其特征是，所述取电模块包括取电CT、TVS 保护、整流桥与泄能电路、泄能控制、储能电路、输出电压监视及 LDO 稳压电路。
3.根据权利要求 2 所述的高压电缆故障预警装置，其特征是，所述取电 CT 通过开合式 CT，当电流达到 3.5A 时，启动取电电路，进行设备取电，从而无需外部供电。
4.根据权利要求 2 或 3 所述的高压电缆故障预警装置，其特征是，所述整流桥与泄能电路包括：半控整流桥电路和直流电压限幅保护电路，实现整流与直流电压限幅保护；所述直流电压限幅保护电路由电压比较器和分立器件搭建的 RS 触发器组成，实现滞回逻辑控制。
5.根据权利要求 4 所述的高压电缆故障预警装置，其特征是，所述滞回逻辑控制为当直流电压上升到 5V，闭合 MOSFET，使得直流电压开始下降，下降到4V后断开 MOSFET， 直流电压开始下降；从所述 5V 到所述 4V 具有 1V 的滞回带宽，在大电流情况下降低MOSFET 开关频率。
6.根据权利要求 4 所述的高压电缆故障预警装置，其特征是，所述滞回逻辑控制由推挽电路驱动 MOSFET 输出。
7.根据权利要求 2 所述的高压电缆故障预警装置，其特征是，所述输出电压监视及LDO 稳压电路，对电容两端电压进行监视，当电容电压高于 3.8V，使能 LDO 输出 3.3V，当电压又下降到 3.36V 时禁止 LDO 输出，用以有效防止电量不足引起电路频繁重启。
8.根据权利要求1所述的高压电缆故障预警装置，其特征是，所述电缆护层电流数值采集单元采用环流采集电路，将测量 CT 输出电流经过 1ohm 采样电阻实现 I/V 转换， 再输入真有效值转换芯片，输出线性比例的直流电压，然后根据采集的直流电压计算出被测电流大小，实现电流的采集；所述环流采集电路主电源轨为 3.3V，模拟部分由负电荷泵提供-3.3V 电源轨。
9.根据权利要求1所述的高压电缆故障预警装置，其特征是，所述振动监测单元采用MPU-6050 三轴加速度加三轴陀螺仪传感器，通过 x、y、z 三轴方向的变化情况确定电缆三维方向上的运动情况，从而实现监测电缆振动情况。
10.根据权利要求 1 所述的高压电缆故障预警装置，其特征是，所述温度监测单元采用 PT100 温度传感器，实现-50~200℃温度范围内监测，确保不同地域温度监测准确性。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021856053.0U CN212872734U (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 一种高压电缆故障预警装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202021856053.0U CN212872734U (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 一种高压电缆故障预警装置 |
Publications (1)
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| CN212872734U true CN212872734U (zh) | 2021-04-02 |
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| CN202021856053.0U Active CN212872734U (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 一种高压电缆故障预警装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113686454A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-23 | 深圳供电局有限公司 | 一种变压器的接线桩头自供电监测系统 |
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2020
- 2020-08-31 CN CN202021856053.0U patent/CN212872734U/zh active Active
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| CN113686454A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-23 | 深圳供电局有限公司 | 一种变压器的接线桩头自供电监测系统 |
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