CN215897272U - 一种智能型接地箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能型接地箱及其控制系统，其中智能型接地箱包括：电流互感器实时获取高压电缆金属护层接地点的接地环流信号；环流采集器连接电流互感器，将接地环流信号进行校准和采集；监控箱，其包括数据处理装置连接环流采集器，将经校准和采集的接地环流信号转换为数字信号；通信装置连接数据处理装置，将数字信号传输给监控中心。本实用新型所提供的智能型接地箱既能够防盗，又能够实时在线监测电力电缆实时运行中的电缆环流、电缆温度、设备安全问题，从而确保电力电缆安全运行。

Description

一种智能型接地箱

技术领域

本实用新型涉及接地箱技术领域，尤其是涉及一种智能型接地箱及其控制系统。

背景技术

高压接地箱是汇集高压接地电缆接地线的连接设备，目前大部份的高压接地箱摆放的位置离市区都比较远，而且都在人烟稀少的地方，这给犯罪份子提供了有利的作案环境，而传统的接地箱普遍采用铝合金等材料制作而成，无任何防盗功能，且极具回收价值。一旦失窃，也无人知晓，只有在线路检修的时候才能发现，因此存在着严重的安全隐患。

同时，110kV及以上单芯电缆的金属护层一般采用交叉互联双端接地或单端直接接地的运行方式。正常情况下金属护层对地只有几十伏的感应电压，几安到十几安的感应电流，电力电缆多采用固体绝缘的电缆，引起电缆发生劣化的原因较多，有电劣化、热劣化，化学劣化、机械劣化，失窃等，对于高压电缆(110kV及以上)，其屏蔽层只能单点接地，如果电缆护套因化学、机械甚至鼠虫害等发生损坏而多点接地，金属护套对地环流就会上升至很危险的数值。一旦电缆接地系统遭到破坏，金属护套的电压将由正常运行时的工频感应电压变为悬浮电压。当电缆金属护层上的悬浮电压将会上升到电缆外护套工频耐压容许值之上，在这种情况下将导致外护套击穿或护层保护器烧毁，更严重的会导致电缆主绝缘击穿等安全隐患。而高压电缆金属护套环流检测是主网电缆线路日常运行维护的一项重要技术检测工作。现有传统模式的接地环流技术检测工作，主要靠依赖运行人员持钳型电流表人工测量的方式、季度检测的周期进行，不能有效、实时的反应接地环流，不便于进行主网电缆线路的健康水平监测。

因此，现有技术中亟需解决的技术问题是如何建立一套既防盗，又能实时在线监测的系统来解决目前电力电缆实时运行中的电缆环流、电缆温度、设备安全问题。

发明内容

基于上述问题，本实用新型根据实际情况着手研发，生产新型环保型智能接地箱，内置一套高压电缆在线监测系统，来监测接地环流的状况，监测电缆中间接头的绝缘状况，以确保电力电缆安全运行，从而完成了本实用新型。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型提供了一种智能型接地箱，其包括：

电流互感器，其实时获取高压电缆金属护层接地点的接地环流信号；

环流采集器，其连接电流互感器，将接地环流信号进行校准和采集；

监控箱，其包括

数据处理装置，其连接环流采集器，将经校准和采集的接地环流信号转换为数字信号；

通信装置，其连接数据处理装置，将数字信号传输给监控中心。

另一方面，本实用新型提供了一种监控系统，其包括：至少一个智能型接地箱和监控中心，监控中心包括计算机，其中

计算机包括：

基站信息子模块，其对数字信号进行处理；

监测单元管理模块，其管理至少一个智能型接地箱的设备台账。

本实用新型提供的智能型接地箱以及其监控系统可以达到的有益效果包括：

(1)本实用新型的智能型接地箱取代了传统的环流检测方式，由人工检查升级到电子科技设备测试，能够实时获取，分级集中管理。具有统计，查询和打印各类表格的功能，提高维护和管理水平。

(2)本实用新型的智能型接地箱能够及时报警，自动派障，能实时掌握系统所属各单元设备的维护作业等运行情况。

(3)本实用新型的智能型接地箱能够确保受监控电缆的安全，且电缆在超过门限值时能够及时的告警。

(4)所述的智能型接地箱能够节省电力部门的运作成本，能够有效的提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的智能型接地箱的结构示意图；

图2是本实用新型的智能型接地箱的监控系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

接地箱是汇集高压接地电缆接地线的连接设备，目前大部份的高压接地箱摆放的位置离市区都比较远，而且都在人烟稀少的地方，这给犯罪份子提供了有利的作案环境，而传统的接地箱普遍采用铝合金等材料制作而成，无任何防盗功能，且极具回收价值，一旦失窃，也无人知晓，只有在线路检修的时候才能发现，存在着严重的安全隐患，且现有的接地箱都是通过人工进行巡检，缺少在线监测措施，不能有效、实时的反应接地环流，不便于进行主网电缆线路的健康水平监测。因此需要建立一套既防盗，又能实时在线监测的系统来解决目前电力电缆实时运行中的电缆环流、电缆温度、设备安全问题，以确保电力电缆安全运行。

本实用新型提供的智能型接地箱本体采用不锈钢、铝合金或SMC不饱和树脂等材料制成，具有全绝缘、耐腐蚀、强度高的效果，无回收价值，既环保又安全。箱体结构部位采用特殊螺栓固定，全密封，具防盗作用；箱体背面上部各有通风气孔，两侧贴有警示语：高压危险严禁开启；接地箱带门可锁(智能万能锁)具防盗作用；接地箱内部连接采用紫铜排，表面镀锡，导电性优良；接地箱的箱体与底座可分开，安装简单、维护方便。

本实用新型提供的智能型接地箱的周围环境温度不高于+85℃，不低于-50℃，绝缘电阻大于20MΩ。箱体经受直流25kV，1分钟不击穿，箱体经受冲击37.5kV，±10次不击穿。

本实用新型提供的智能型接地箱同轴电缆压板连接；经护层保护器直接或交叉接地。

图1为本实用新型第一方面提供的一种智能型接地箱示意图。该智能型接地箱主要包括：电流互感器。该电流互感器实时获取高压电缆金属护层接地点的接地环流信号。

具体地，在正常情况下，电缆金属护套因与缆芯交链存在一定的感应电势，在事故以及系统内部过电压或雷击过电压情况下，感应电势尤为严重。因此，电缆金属护套必须正确接地。66kV以上电力电缆多为单芯电缆，敷设时若金属护套两端三相互联后直接接地，则线芯通过电流时，由于导体电流的电磁感应，在金属护套上产生的感应电压使得金属护套上出现感应环流。本系统采用了环流法原理，即：单芯电缆金属护套在正常情况下(即一点接地)，金属护套上环流极小，主要是容性电流，而一旦金属护套出现多点接地与大地形成回路后，环流显著增加，严重时可达主电流的90％以上。实时获取金属护套环流及其变化量，即可实现单芯电缆金属护套多点接地故障的在线监测。

在本实用新型中，电流互感器采用精密钳形电流互感器(例如，LMZK1-10,600/5，0.5级型电流互感器)，一端连接高压电缆金属护层接地点，一端连接环流采集器，可实现对0～100A感应电流的精确测量及定时巡检测量。优选地，电流互感器设置有瞬态大电流锁定和触发芯片以及冲击保护电路，其中芯片采用硅钢或坡莫合金的磁芯片，可以适应不同场合不同精度要求的电流测量。

在图1所示的第一方面中，本实用新型提供的智能型接地箱还可以包括：环流采集器。该环流采集器连接电流互感器，将接地环流信号进行校准和采集。

在本实用新型中，环流采集器(例如，ACS210D护套环流采集箱)具备3个模拟量接口，可以外接3个单模，实现对单模精确电流互感器远程供电，并进行接地环流信号的校准和采集。然后利用GPRS无线传输模式或短信传输模式，接地环流信号发送到监控箱。其中通信速率不低于18db。

在本实用新型中，对高压电缆金属护层接地点加装0～100A单模精确电流互感器及精确接地环流采集器实时获取110kV及以上高压电缆的每个高压电缆金属护层接地点的电流参数，可实现对0～100A接地环流的精确测量及定时巡检测量，取代传统人工方式的定期接地环流巡测，大大减轻现场测量的劳动强度，提高系统维护效率。

同时，采用电流互感器和环流采集器可以采用模组化设计，即可以设置至少一个电流互感器和环流采集器，优选地，设置3个电流互感器和环流采集器，实现对3路电流的实时获取。

在图1所示的第一方面中，本实用新型提供的智能型接地箱还可以包括：监控箱。该监控箱主要包括：

数据处理装置，其连接环流采集器，将经校准和采集的接地环流信号转换为数字信号；

通信装置，其连接数据处理装置，将所述数字信号传输给监控中心。

在本实用新型中，数据处理装置可以为具有数据处理功能的芯片或单片机。数据处理装置可以采用通信装置，把采集的数据主动上报到监控中心，也可通过监控中心设置和维护基本参数；同时也可以支持断点续传。

通信装置可以为光端机、服务器、无线AP、无线网桥、无线网卡、无线避雷器、天线等设备，它与监控中心之间可以通过无线GPRS通信、无线通信、RS485通信或者光纤通信的方式进行通信。

在本实用新型中，对护层接地环流的缓变数值进行实时获取，能够及时反映护层接地良好程度、电缆老化程度、线芯负荷大小变化等情况；同时高压电缆线路正常运行的情况下，当接地环流值产生突变减小或为零时，接合电调情况及电缆运行状态分析诊断模型，可以有效判断接地箱被盗或接地线被盗割。

在图1所示的第一方面中，本实用新型提供的智能型接地箱还可以包括：电压互感器，其实时获取高压电缆金属护层接地点的电压信号；以及电压采集器，其将电压信号进行校准和采集。

在本实用新型中，对高压电缆金属护层接地点加装0～100A单模精确电压互感器(例如，JDZX9-35电压互感器)及精确电压采集器(例如，MCE-AV42电压智能采集器)实时获取110kV及以上高压电缆的每个高压电缆金属护层接地点的电压参数，可实现对接地环流0～100.0V/400.0V感应电压的精确测量及定时巡检测量，取代传统人工方式的定期接地环流巡测，大大减轻现场测量的劳动强度，提高系统维护效率。

同时，采用电压互感器和电压采集器可以采用模组化设计，即可以设置至少一个电压互感器和电压采集器，优选地，设置3个电压互感器和电压采集器，实现对3路电压的实时获取。

在图1所示的第一方面中，本实用新型提供的智能型接地箱还可以包括：报警装置。该报警装置连接数据处理装置，用于若智能型接地箱的柜门开启、接地环流信号超出第一预设阈值、电压信号超出第二预设阈值中的至少一者时，则进行报警，其中报警方式可以是产生报警通讯报文、报警短信通知、报警指示灯闪烁、报警蜂鸣器联动等报警方式中的至少一者，并将报警信息传输给数据处理装置。

示例性的，报警装置可以为行程开关、120分贝喇叭、短信猫、电话等等。

示例性的，当柜门被打开或被撬开时，报警装置可以发出第一报警声音和第一报警信息，示例性地，第一报警声音可以为刺耳的约120～130分贝的警报声，用来提示现场周围的人们。

同时，第一报警信息通过数据处理装置和通信装置发送给监控中心。此时监控中心可以明显地显示第一报警信息，例如该第一报警信息可以用特殊颜色的字体显示，例如红色。监控中心还可以设有报警子模块，该报警子模块可以自动拨打预设的接警电话，并监听现场周围的动静，对现场进行喊话，根据实际情况决定是否需要报案。示例性的，报警子模块中可以设置2个短信接警号和3个语音接警号。

示例性的，当接地环流超过报警门限值时，报警装置会及时第二报警声音和第二报警信息，示例性的第二报警声音为预设的语音报警，用来提示现场周围的人们。

同时，第二报警信息通过数据处理装置和通信装置发送给监控中心。此时监控中心可以明显地显示第二报警信息，例如该第二报警信息可以用特殊颜色的字体显示，例如绿色等。监控中心还可以设有报警子模块，该报警子模块可以自动拨打预设的接警电话，并监听现场周围的动静，对现场进行喊话，根据实际情况决定是否需要报案。示例性的，报警子模块中可以设置2个短信接警号和3个语音接警号。

另外，若在连续5-7个采样周期内故障不消除，继续进行报警提示，直到故障排除。

示例性的，当电压信号超过报警门限值时，报警原理与电流超限的报警原理相类似。同时若在连续5-7个采样周期内故障不消除，继续进行报警提示，直到故障排除。

本实用新型的智能型接地箱通过设置有报警装置能够及时报警，自动派障，能实时掌握系统所属各单元设备的维护作业等运行情况。同时能够确保受监控电缆的安全，且电缆在超过门限值时能够及时的告警。

在图1所示的第一方面中，本实用新型提供的智能型接地箱还可以包括：图像监控装置。该图像监控装置连接数据处理装置，对智能型接地箱的周围环境进行抓拍，并将抓拍的信息传输至数据处理装置。

具体地，图像监控装置可以为高清摄像头(含有SD卡)。它可以实时掌握智能型接地箱的周围环境，若出现周围环境出现不明人物时，及时反馈到监测中心，使监控人员及时作出反馈。

在图1所示的第一方面中，本实用新型提供的智能型接地箱还可以包括：光伏组件。该光伏组件与监控箱连接，主要为监控箱提供电源，光伏组件包括太阳能电池板、充放电控制器和锂电池，其中

充放电控制器将太阳能电池板供给的电能转换成稳定直流电压，从而在第一情况下为监控箱和锂电池供电；以及

锂电池在第二情况下为监控箱供电。

示例性的，对于铺设在工井中电缆的智能型接地箱，采用取能互感器CT从运行高压电缆上取电；对于铺设在沟槽中电缆的智能型接地箱，在第一情况下(例如太阳充足等的情况下)采用太阳能电池板取电。同时装置内部安装大容量可充电锂电池，确保装置在第二情况下(例如电缆停运、阴雨天、夜间等)能够持续使用。

具体地，在本实用新型中，高压电缆取电CT是为110kV及以上高压分相输电电缆设计的专用取能互感器，采用RVV电缆直接实现互感器和感应电源模块间的连接，安装方便、防水防潮、耐腐蚀；开路电压低、内阻小，能承受一次电缆持续长时间工作电流达1000A，取电效率高，功流比大于0.18，能满足电缆隧道内各中大功率取电应用。

在图1所示的第一方面中，本实用新型提供的智能型接地箱还可以包括：蓄电池。该蓄电池连接数据处理装置，为紧急备用电池，适用于突发情况。

同时，蓄电池可以将取能互感器CT的电能转换能电能并存储。

在图1所示的第一方面中，本实用新型提供的智能型接地箱还可以包括：环境传感器。该环境传感器连接数据处理装置，实时获取智能型接地箱的环境状态参数，并将环境状态参数传输至数据处理装置。

优选地，环境传感器包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器和有害气体传感器中的至少一者。

示例性的，为了配合环流检测，把温度传感器(可以为热电偶(PT100))固定在接地电缆外户套上并密封，经过测温探头把相关接地电缆温度信息传递到监测仪测温模块上，也可以把监测点放置在电缆接头表面来检测电缆接头温度。可实现对高压电缆接头表面运行温度24小时不间断连续在线监测，其中温度采集范围为-55℃～+125℃。

示例性的，当天气潮湿甚至出现洪涝灾害时，电缆监测智能型接地箱有可能湿度过大，引起电气设备失灵，因此，本实施例中在电缆处设置一个湿度传感器用来监测电缆周围的湿度信号。

在本实用新型的第一方面中，智能型接地箱为方形箱体，箱体包括上盖，上盖上设置有光伏组件，至少一个电流互感器和至少一个电压互感器的输入端连接在对应的高压电缆金属护层接地点上，至少一个电流互感器的输出端连接环流采集器的输入端，至少一个电压互感器的输出端连接电压采集器的输入端，环流采集器和电压采集器的输出端分别接在数据处理装置的两个输入端。图像监控装置、环境传感器和报警装置的输出端分别对应连接数据处理装置的三个输入端，数据处理装置的输出端连接通信装置的输入端。

在本实用新型的第一方面中，

该智能型接地箱取代了传统的环流检测方式，由人工检查升级到电子科技设备测试，能够实时获取，分级集中管理。具有统计，查询和打印各类表格的功能，提高维护和管理水平。

该智能型接地箱能够节省电力部门的运作成本，能够有效的提高工作效率。

图1为本实用新型第二方面提供的一种监控系统的示意图。该监控系统主要包括：监控中心和第一方面提到的至少一个智能型接地箱。该监控中心包括计算机。计算机中包括：基站信息子模块，其对数字信号进行处理。

具体地，基站信息子模块主要是对某一条或多条电缆所在线路、沟体的所有采集的数据进行数据录入、删除、修改、查询，为整个系统的数据接收发挥关键性的作用，是一切监测数据的来源。其子模块通过每一个上报的采集数据量，达到整个数量级的数据。基站的基本信息的维护，主要包括新增，修改，条件查询和删除等。

在图2所示的第二方面中，计算机还包括监测单元管理模块，其管理至少一个智能型接地箱的设备台账。

具体地，监测单元管理模块用于管理基站下所有的智能型接地箱(主要为环流采集器和电压采集器)设备台帐信息，并使一个基站可以对应一个或多个智能型接地箱形成由上向下的一对多设备关系，从而使用户的一切数据的导入、录入能够形成基站和智能型接地箱一个有机的整体，为系统提供必需的在线监测支持数据，并能对智能型接地箱信息进行维护和数据字段的扩充提供方便，充分的体现设备管理的优越性。

在第二方面中，监控系统的工作原理是，智能型接地箱中各采集模块和/传感器模块将采集的数据发送给数据处理装置，数据处理装置将采集的数据进行处理并传输给通信装置，通信装置通过有线或无线的通信方式上报给监控中心的计算机。计算机上显示具体位置，从而能够有效监测高压接地电缆环流数据和环境温湿度数据。另外，计算机还可以自主设定电压和/或电流以及环境温湿度等环境状态参数的预警值或报警值，若上报的数据超出预警值或报警值，则进行报警。同样，计算机可以通过通信装置来进行对数据采集模块的控制，比如可选择哪些传感器工作或不工作。

在本实用新型的第二方面，

该控制系统取代了传统的环流检测方式，由人工检查升级到电子科技设备测试，能够实时获取，分级集中管理。具有统计，查询和打印各类表格的功能，提高维护和管理水平。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。

Claims (7)

1.一种智能型接地箱，其特征在于，包括：

电流互感器，其实时获取高压电缆金属护层接地点的接地环流信号；

环流采集器，其连接所述电流互感器，将所述接地环流信号进行校准和采集；所述环流采集器具备3个模拟量接口，其中电流互感器和环流采集器采用模组化设计；

监控箱，其包括

数据处理装置，其连接所述环流采集器，将经校准和采集的接地环流信号转换为数字信号；数据处理装置为具有数据处理功能的芯片或单片机；

通信装置，其连接所述数据处理装置，将所述数字信号传输给监控中心；

所述电流互感器设置有瞬态大电流锁定和触发芯片以及冲击保护电路，其中瞬态大电流锁定和触发芯片采用硅钢或坡莫合金的磁芯片；

还包括：

报警装置，其连接所述数据处理装置，当所述智能型接地箱的柜门开启和/或所述经校准和采集的接地环流信号超出预设阈值时，则进行报警，并将报警信息传输给所述数据处理装置；

报警装置为行程开关、120分贝喇叭、短信猫、电话。

2.根据权利要求1所述的智能型接地箱，其特征在于，报警方式包括：报警通讯报文、报警短信通知、报警指示灯闪烁、报警蜂鸣器联动和报警提示音中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的智能型接地箱，其特征在于，还包括：

电压互感器，其实时获取所述高压电缆金属护层接地点的电压信号；

电压采集器，其连接所述电压互感器，将所述电压信号进行校准和采集。

4.根据权利要求1所述的智能型接地箱，其特征在于，还包括：

光伏组件，其连接所述监控箱，为所述监控箱提供电源，所述光伏组件包括太阳能电池板、充放电控制器和锂电池，其中

所述充放电控制器将所述太阳能电池板供给的电能转换成稳定直流电压，从而在第一情况下为所述监控箱和所述锂电池供电；以及

所述锂电池在第二情况下为所述监控箱供电。

5.根据权利要求1所述的智能型接地箱，其特征在于，还包括：

图像监控装置，其连接所述数据处理装置，对所述智能型接地箱的周围环境进行抓拍，并将抓拍的信息传输至所述数据处理装置。

6.根据权利要求1所述的智能型接地箱，其特征在于，还包括：

环境传感器，其连接所述数据处理装置，实时获取所述智能型接地箱的环境状态参数，并将所述环境状态参数传输至所述数据处理装置。

7.根据权利要求6所述的智能型接地箱，其特征在于，

所述环境传感器包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器和有害气体传感器中的至少一者。

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