CN213398777U - 一种电力电缆中间接头状态在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力电缆中间接头状态在线监测系统，包括多个监测终端、及设于室内的移动通信模块接收端和上位机，移动通信模块接收端和上位机信号连接；监测终端包含声波传感器、震动传感器、温湿度传感器、高压取电线圈和主控制模块；声波传感器、震动传感器、温湿度传感器设于中间接头处，高压取电线圈套接于电力电缆上；主控制模块包含多路数据采集模块、AC/DC模块、移动通信模块发射端和CPU控制模块，多路数据采集模块、AC/DC模块、移动通信模块发射端均连接CPU控制模块，移动通信模块发射端和移动通信模块接收端进行通信。本实用新型实现了电力电缆中间接头绝缘状态的远程实时监测，可准确且及时发现故障风险。

Description

一种电力电缆中间接头状态在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及电力电缆监测技术领域，具体涉及一种电力电缆中间接头状态在线监测系统。

背景技术

交联聚乙烯（XLPE）电力电缆凭借其质量轻、制造工艺简单、安装敷设容易、电气性能优良、耐热性能良好、传输容量大等优点被广泛应用于城市电网中。运行中的XLPE电力电缆由于受到制造工艺、设计方式、施工安装质量、敷设环境、外力破坏、使用情况等因素影响，产生绝缘缺陷，甚至导致绝缘击穿的事故时有发生。其中，电缆接头是电缆线路绝缘最薄弱的环节，容易出现缺陷导致运行故障。据统计70%以上的电力电缆线路运行故障是由电缆附件故障引起的，而其中最主要的就是接头故障。因此，电缆缺陷检测技术的主要关注点也集中在电缆中间接头部位。

目前关于电力电缆中间接头的状态检测多为人工操作和离线式，不便于及时发现夹头的局放状态和绝缘状况，尤其对于地埋式电缆；而少数已实现在线监测的方法也仅针对某一类状态和参数，如环境参数或局放状态等，监测不够全面。在实际运行中，除局放现象影响其绝缘状态外，环境的参数及外力的破坏也会产生较大的影响，如施工等。因此，需要建立一套全面的电力电缆中间接头在线监测系统，以实时监测其绝缘状态和外部环境。

实用新型内容

为解决背景技术所提出的技术问题，本实用新型提供了一种电力电缆中间接头状态在线监测系统。

本实用新型提供的一种电力电缆中间接头状态在线监测系统，包括多个监测终端、以及设于室内的移动通信模块接收端和上位机，移动通信模块接收端和上位机信号连接；

所述监测终端包含声波传感器、震动传感器、温湿度传感器、高压取电线圈和主控制模块；声波传感器、震动传感器、温湿度传感器设置于中间接头处，高压取电线圈套接在电力电缆上；

所述主控制模块包含多路数据采集模块、AC/DC模块、移动通信模块发射端和CPU控制模块，多路数据采集模块、AC/DC模块、移动通信模块发射端均连接CPU控制模块，移动通信模块发射端和移动通信模块接收端通过移动公网进行无线通信；

多路数据采集模块用来同步采集声波传感器、震动传感器、温湿度传感器输出的多路数据，并将多路数据传输给C PU控制模块；

AC/DC模块用来将高压取电线圈所取交流电转换成直流电，给CPU控制模块供电；

CPU控制模块所接收的多路数据通过移动通信模块发射端和移动通信模块接收端，上传至上位机。

进一步的，声波传感器、震动传感器、温湿度传感器分别通过低噪声电缆与多路数据采集模块相连。

进一步的，移动通信模块发射端为3G发射模块、4G发射模块或5G发射模块；移动通信模块接收端与移动通信模块发射端匹配，为3G接收发射模块、4G接收模块或5G接收模块。

作为优选，声波传感器、震动传感器、温湿度传感器、高压取电线圈和主控制模块均做防水防尘处理。

本实用新型具有如下优点和有益效果：

（1）本实用新型采用多类传感器（声波传感器、震动传感器和温湿度传感器），来监测中间接头的局放状态和环境参数，环境参数具体包括中间接头所处环境的温湿度以及是否有震动信号，根据局放状态和环境参数可以更准确的判断中间接头的绝缘状态。

（2）本实用新型利用移动通信模块实现监测数据的远程传输，将监测数据上传至上位机，避免了电力电缆现场的复杂布线，并实现了电力电缆中间接头绝缘状态和外部环境的远程实时监测，操作人员无需到达现场，通过设于室内的上位机即可实时获知中间接头绝缘状态的变化，及时发现故障，避免事故发生。

（3）本实用新型移动通信模块发射端和移动通信模块接收端为多对一通信模式，即一移动通信模块接收端与多个移动通信模块发射端通信，使得组网更便携，且易于扩展监测终端。

附图说明

图1为具体实施方式中电力电缆中间接头状态在线监测系统的结构框图；

图2为具体实施方式中主控制模块的结构框图；

图3为具体实施方式中电力电缆中间接头状态在线监测系统的接线示意图。

图中：101-电力电缆，102-中间接头，103-震动传感器，104-温湿度传感器，105-声波传感器，106-高压取电线圈，107-主控制模块，108-移动通信模块接收端，109-上位机。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面将对照附图，对本实用新型技术方案及具体实施方式进行详细说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的具体实施方式。

参见图1和图3，所示为具体实施方式中电力电缆中间接头状态在线监测系统的结构框图，其包括多个监测终端、一移动通信模块接收端108和一上位机109，移动通信模块接收端108和上位机109信号连接。移动通信模块接收端108和上位机109设于室内，由市电进行供电。

监测终端为设于室外的远程终端，每个监测终端包含声波传感器105、震动传感器103、温湿度传感器104、高压取电线圈106和主控制模块107，其中，声波传感器105、震动传感器103、温湿度传感器104、高压取电线圈106均连接主控制模块107。参见图3，声波传感器105、震动传感器103、温湿度传感器104紧贴在电力电缆的中间接头102处，分别通过低噪声电缆与主控制模块107相连，分别用于监测中间接头102的局部放电信号、外部应力破坏产生的震动信号和所处环境的温湿度。高压取电线圈106套接在电力电缆101上，用于从高压的电力电缆101取电，用来给监测终端供电。主控制模块107布设于中间接头102周围。待监测的电力电缆可以为单相或三相，由于声波传感器105、震动传感器103、温湿度传感器104可测量一定范围内的数据，当电力电缆为三相时，也无需添加传感器。

参见图2，所示为具体实施方式中主控制模块的结构框图，其包含多路数据采集模块、AC/DC模块、移动通信模块发射端和CPU控制模块，其中，多路数据采集模块、AC/DC模块、移动通信模块发射端均连接CPU控制模块，移动通信模块发射端和移动通信模块接收端108通过移动公网进行无线通信。具体来说，声波传感器105、震动传感器103、温湿度传感器104均连接主控制模块107中的多路数据采集模块，高压取电线圈106连接主控制模块107中的AC/DC模块。

多路数据采集模块具有多路模拟量输入通道，能同步采集来自多个传感器的多路信号，并将采集的微弱信号滤波放大后传输至CPU控制模块。CPU控制模块通过移动通信模块发射端，将所接收数据传输至移动通信模块接收端108，从而上传至上位机109。根据上位机109所接收的多传感器数据，可获知电力电缆的中间接头102的局放状态和环境参数，由于局放状态和环境参数均会影响中间接头的绝缘状态，即可实时掌握中间接头102的绝缘状态变化，监控人员根据绝缘状态变化，可判断中间接头是否存在故障风险，从而做出预警。

本实用新型中，移动通信模块发射端和移动通信模块接收端为多对一通信模式，即一移动通信模块接收端与多个移动通信模块发射端通信，且移动通信模块发射端和移动通信模块接收端可实现双向通信，使得组网更便携，且易于扩展。

作为优选，声波传感器105、震动传感器103、温湿度传感器104、高压取电线圈106和主控制模块107均做防水防尘处理，以适用于野外以及地埋电缆的在线监测。

本实施例中，声波传感器的频率带宽为20~110kHz，用来检测中间接头102发生局放现象时产生的声波信号，声波传感器具体可选择PXR04RMH型号。

本实施例中，温湿度传感器的工作温度为-40~125℃，湿度为0%~100%RH，用于监测中间接头102所处的环境温度，温湿度传感器具体可选择PC62型号。

本实施例中，震动传感器的工作温度为-25~100℃，用于监测中间接头102处是否有应力等破坏，震动传感器具体可选择 TRLS-9型号。

本实施例中，高压取电线圈能实现110kV的高压绝缘，其输出功率为30W，采用开口式设计，便于安装。高压取电线圈具体可选择IM220PCT型号。

本实施例中，多路数据采集模块的采样速率为1M，精度为16位，以满足声波传感器信号的采集要求。多路数据采集模块还具有放大和滤波功能，能实现信号的放大和滤波，且每路通道的放大增益可根据实际传感器信号的需求进行调节。多路数据采集模块具体可选择USB5622型号。

本实施例中，AC/DC模块用来将交流电转换为可供主控制模块使用的5V和3.3V的直流电。AC/DC模块具体可选择LD12-20B12型号。

本实施例中，移动通信模块发射端与移动通信模块接收端的通信速率可达50Mbps以上，可满足传感器数据的实时传输。移动通信模块发射端与移动通信模块接收端具体可为3G发射模块和3G接收模块，具体可选择型号均为WH-LTE-7S4 V2。

本实施例中，CPU控制模块采用FPGA+ARM架构，CPU控制模块具体可选择STM32F107vct6型号芯片。

上述实施例所述是用以具体说明本实用新型，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本实用新型的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本实用新型的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。

Claims (4)

1.一种电力电缆中间接头状态在线监测系统，其特征是：

包括多个监测终端、以及设于室内的移动通信模块接收端和上位机，移动通信模块接收端和上位机信号连接；

所述监测终端包含声波传感器、震动传感器、温湿度传感器、高压取电线圈和主控制模块；声波传感器、震动传感器、温湿度传感器设置于中间接头处，高压取电线圈套接在电力电缆上；

所述主控制模块包含多路数据采集模块、AC/DC模块、移动通信模块发射端和CPU控制模块，多路数据采集模块、AC/DC模块、移动通信模块发射端均连接CPU控制模块，移动通信模块发射端和移动通信模块接收端通过移动公网进行无线通信；

多路数据采集模块用来同步采集声波传感器、震动传感器、温湿度传感器输出的多路数据，并将多路数据传输给C PU控制模块；

AC/DC模块用来将高压取电线圈所取交流电转换成直流电，给CPU控制模块供电；

CPU控制模块所接收的多路数据通过移动通信模块发射端和移动通信模块接收端，上传至上位机。

2.如权利要求1所述的电力电缆中间接头状态在线监测系统，其特征是：

所述声波传感器、所述震动传感器、所述温湿度传感器分别通过低噪声电缆与所述多路数据采集模块相连。

3.如权利要求1所述的电力电缆中间接头状态在线监测系统，其特征是：

所述移动通信模块发射端为3G发射模块、4G发射模块或5G发射模块；

所述移动通信模块接收端与所述移动通信模块发射端匹配，为3G接收发射模块、4G接收模块或5G接收模块。

4.如权利要求1所述的电力电缆中间接头状态在线监测系统，其特征是：

声波传感器、震动传感器、温湿度传感器、高压取电线圈和主控制模块均做防水防尘处理。

Images