CN219533311U - 一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，包括：汇集终端和多个与汇集终端电连接的采集终端；采集终端具有温度传感器、超声局部放电传感器和多个柔性电流传感器。本实用新型的有益效果为：在环网柜中安装温度传感器可以监测环网柜中电缆的温度，以及通过超声局部放电传感器测量电缆接头处的局部放电情况，以便在发现环网柜中电缆接头异常时提前预警，避免发展至电缆接头损坏再处理，将隐患发生成故障前及时处理，同时可以监测环网柜中所有进线出线的故障电流，并通过行波实现故障点精确定位，可以实现故障点在线监测，在发生故障瞬间即可确定故障位置，以便指导运维人员及时处理，大大提升故障监测效率。

Description

一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统

技术领域

本实用新型涉及配电网领域，具体涉及一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统。

背景技术

随着我国工业化和城镇化进程不断加快，我国用电需求量持续上升，配电系统供电范围也越来越大。在城区供电系统中，由于架设架空线路会对城区景观和地面交通造成较大影响，同时架空线路会对输电走廊范围内的环境造成较强的电磁干扰，在土地紧张的城区中，新建电网或改造后的配网线路大多采用埋地电缆的方式，将电缆敷设在地下专用电缆通道中，利用地下电缆通道的方法，减少了电力系统的占地面积，同时地下较为封闭的环境使输电线路避免受到气候环境或周围环境的影响，运行可靠性较高，维护工作量较少。

随着大量电缆线路应用在城市配电网中，由于外力破坏或电缆接头工艺不佳，电缆偶尔也会出现故障，电缆故障的巡查和抢修难度大于架空线路，供电恢复速度也较低。为解决电缆的故障定位问题，一般采用离线式的故障检测仪，在电缆端口处注入一个行波，通过反射波时间可以确定故障点位置，但是此种方式需要解开电缆终端，且离线操作效率较低。传统的在线式电缆故障定位装置是安装在电缆混架点或环网柜中，每一相都需要一个独立的传感器和一套独立的信号采集收发终端，对于多分支的电缆线路，所需传统电缆故障定位的设备数量庞大，且环网柜内空间有限，无法安装大量故障定位终端，因此目前常用的电缆终端往往诊断效果较差，无法实现复杂配网线路的故障定位。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，以克服上述现有技术中的不足。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，包括：汇集终端和多个与汇集终端电连接的采集终端；采集终端具有温度传感器、超声局部放电传感器和多个柔性电流传感器。

本实用新型的有益效果是：

在环网柜中安装温度传感器可以监测环网柜中电缆的温度，以及通过超声局部放电传感器测量电缆接头处的局部放电情况，以便在发现环网柜中电缆接头异常时提前预警，避免发展至电缆接头损坏再处理，将隐患发生成故障前及时处理，同时可以监测环网柜中所有进线出线的故障电流，并通过行波实现故障点精确定位，监测范围广，可以实现故障点在线监测，相较于离线式故障定位仪，在发生故障瞬间即可确定故障位置，以便指导运维人员及时处理，避免最终引发电缆终端头爆炸，大大提升故障监测效率，较好的适应城市配电网中复杂的线路结构；采用多个采集终端与一个汇集终端分离的方式，每个环网柜间隔中最多放置一个采集终端，这种小体积分离式的方式可以以最小的设备体积监测多个环网柜，增大了检测范围同时减少了设备体积。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，采集终端包括：采集电路板、温度传感器、超声局部放电传感器和多个柔性电流传感器，温度传感器、超声局部放电传感器和多个柔性电流传感器分别与采集电路板电连接，采集电路板与汇集终端电连接。

采用上述进一步的有益效果为：采集电路板可以对温度传感器、超声局部放电传感器和柔性电流传感器所采集的信号进行处理，然后再上传给汇集终端。

进一步，采集终端还包括：第一外壳，采集电路板和超声局部放电传感器均布置在第一外壳内，第一外壳上对应超声局部放电传感器的位置设置多孔结构。

采用上述进一步的有益效果为：采集电路板和超声局部放电传感器布置在第一外壳内，使得第一外壳可以对其进行防护，提升安全性；由于超声波穿过金属或塑料均会产生巨大衰减，通过多孔结构可以有效减少超声信号衰减。

进一步，采集终端还包括：磁吸模块，磁吸模块固定在第一外壳背离多孔结构的一侧。

采用上述进一步的有益效果为：通过磁吸模块可将采集终端稳定贴在环网柜内壁处。

进一步，采集终端还包括：电流信号输入接口、网线插口和电压信号输入接口，第一外壳的侧面嵌设一个网线插口和一个电压信号输入接口，第一外壳内设置三个电流信号输入接口，电流信号输入接口和网线插口分别与采集电路板电连接，电压信号输入接口经兆欧级电阻与采集电路板电连接，柔性电流传感器的数量为三个，三个柔性电流传感器通过信号线与三个电流信号输入接口电连接，网线插口通过网线与汇集终端电连接。

采用上述进一步的有益效果为：通过引入接口/插口，方便信号接入/接出。

进一步，第一外壳的侧面设置压线槽。

采用上述进一步的有益效果为：环网柜中本身空间较小，内部自身设备的走线数量已经较多，通过让三个柔性电流传感器的信号线合成一束后再经压线槽进入第一外壳内部，减少外部走线数量，以及采集终端以网线的形式与汇集终端连接，将三相电压电流信号、温度、超声信号、供电等多个功能汇集于一根线中，大大减少了走线数量。

进一步，采集终端还包括：束线套，束线套与第一外壳相固定，束线套罩着网线插口、电压信号输入接口和压线槽。

采用上述进一步的有益效果为：束线套可以将所有线汇集在一起，束线套也可以起到保护接口/插口的作用。

进一步，汇集终端包括：线路汇集电路、电源管理模块、电源模块、数据传输单元和网转光模块，电源模块与电源管理模块电连接，线路汇集电路分别与电源管理模块、数据传输单元和网转光模块电连接；采集终端的网线插口通过网线与线路汇集电路电连接。

采用上述进一步的有益效果为：

电源管理模块负责隔离电子回路与电源回路，并且具有交直流变换和稳定输出电压功能，保证线路汇集电路的正常稳定运行；

电源模块作为采集终端的备用电源，在线路停电无市电的情况下，以支持采集终端正常运行7天以上；

数据传输单元可以以无线传输的方式将采集的信号上传至主站或云端，用以分析电缆线路的运行和故障情况；

网转光模块可以以网线连接的形式将采集的信号上传至主站或云端，用以分析电缆线路的运行和故障情况。

进一步，汇集终端还包括：第二外壳、输入网口、输出网口、网转光网口、光纤端口和市电电源端口，第二外壳的侧面嵌设输出网口、网转光网口、光纤端口、市电电源端口和多个输入网口，线路汇集电路、电源管理模块、电源模块、数据传输单元和网转光模块分别布置在第二外壳内，输入网口、输出网口、光纤端口分别与线路汇集电路电连接，市电电源端口与电源管理模块电连接，网转光网口与网转光模块电连接，网线插口通过网线与输入网口电连接。

采用上述进一步的有益效果为：线路汇集电路、电源管理模块、电源模块、数据传输单元和网转光模块布置在第二外壳内，可以由第二外壳对其进行防护，以提升安全性；通过引入接口/插口，方便信号接入/接出。

进一步，汇集终端还包括：防尘盖板，防尘盖板设置在第二外壳上，防尘盖板覆盖着输入网口、输出网口、网转光网口、光纤端口和市电电源端口。

采用上述进一步的有益效果为：减少网口/端口干扰。

附图说明

图1为本实用新型所述基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统的结构图；

图2为本实用新型所述采集终端的结构图；

图3为本实用新型所述采集终端的内部图；

图4为本实用新型所述汇集终端的结构图；

图5为本实用新型所述汇集终端的内部图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、汇集终端，101、线路汇集电路，102、电源管理模块，103、电源模块，104、数据传输单元，105、第二外壳，106、输入网口，107、输出网口，108、网转光网口，109、光纤端口，110、市电电源端口，111、防尘盖板，2、采集终端，201、温度传感器，202、超声局部放电传感器，203、柔性电流传感器，204、采集电路板，205、第一外壳，206、多孔结构，207、电流信号输入接口，208、网线插口，209、电压信号输入接口，210、压线槽，211、束线套，212、磁吸模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

如图1～图5所示，一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，包括：汇集终端1和采集终端2，其中，汇集终端1与多个采集终端2电连接，比如，六个采集终端2，从而使得汇集终端1最多可以支持六路采集信号同时输入；

采集终端2具有温度传感器201、超声局部放电传感器202和多个柔性电流传感器203；

温度传感器201布置在环网柜内，用以采集环网柜内的温度信号，并由采集终端2将温度信号传输至汇集终端1；

超声局部放电传感器202采集空间中的超声信号，并由采集终端2将超声信号传输至汇集终端1，从而判断电缆接头处是否发生局部放电；

多个柔性电流传感器203则分别卡在每一相的电缆上，采集工频电流信号和行波电流信号，比如具备A、B、C三相，则多个柔性电流传感器203则分别卡在A、B、C三相的电缆上，并由采集终端2将电流信号传输至汇集终端1；

即采集终端2具有电流电压采集功能、温度采集功能、超声局放采集功能，可采集电气量和环境状态量；

汇集终端1可以将温度、超声局部放电、电流信号传输至主站或云端。

实施例2

如图1、图2、图3所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

采集终端2包括：采集电路板204、温度传感器201、超声局部放电传感器202和多个柔性电流传感器203，温度传感器201的信号输出与采集电路板204的信号输入电连接，超声局部放电传感器202的信号输出与采集电路板204的信号输入电连接，多个柔性电流传感器203的信号输出与采集电路板204的信号输入电连接，而采集电路板204则与汇集终端1电连接，超声局部放电传感器202优选采用无源超声局部放电传感器，温度传感器201可以选择无线测温表带，其以无线的方式测温，采集电路板204负责将各个传感器采集的信号进行信号转换和放大处理，同时以无线的方式采集温度传感器201输出的信号。

实施例3

如图2、图3所示，本实施例为在实施例2的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

采集终端2还包括：第一外壳205，采集电路板204和超声局部放电传感器202均布置在第一外壳205内，第一外壳205上对应超声局部放电传感器202的位置设置多孔结构206，由于超声波穿过金属或塑料均会产生巨大衰减，通过多孔结构206可以有效减少超声信号衰减。

实施例4

如图2所示，本实施例为在实施例3的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

采集终端2还包括：磁吸模块212，磁吸模块212固定在第一外壳205背离多孔结构206的一侧，可将采集终端2稳定贴在环网柜内壁处。

实施例5

如图3所示，本实施例为在实施例4的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

采集终端2还包括：电流信号输入接口207、网线插口208和电压信号输入接口209；第一外壳205的侧面嵌设一个网线插口208和一个电压信号输入接口209，通常情况下，网线插口208和电压信号输入接口209处在第一外壳205的同一侧，第一外壳205内设置三个电流信号输入接口207，电流信号输入接口207和网线插口208分别与采集电路板204电连接，柔性电流传感器203的数量为三个，三个柔性电流传感器203通过信号线与三个电流信号输入接口207电连接，网线插口208通过网线与汇集终端1电连接，柔性电流传感器203通过电流信号输入接口207将电流信号导入采集电路板204内，电压信号输入接口209经兆欧级电阻与采集电路板204电连接，电压信号输入接口209从带电显示器输入端取得A、B、C三相电压及接地电压信号经兆欧级电阻后进入采集电路板204内，通过在带电显示器输入端等效并联一个极大的电阻，降低并联导致原本带电显示器输入端电压的下降影响，通过网线插口208可输出采集终端2所采集的三相电压电流信号、温度信号以及超声局放信号至汇集终端1中，也可以由汇集终端1通过该网线插口208向采集终端2供电。

实施例6

如图3所示，本实施例为在实施例5的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

第一外壳205的侧面设置压线槽210，三个柔性电流传感器203的信号线合成一束通过压线槽210进入第一外壳205内部，减少外部走线数量。

实施例7

如图2所示，本实施例为在实施例6的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

采集终端2还包括：束线套211，束线套211与第一外壳205相固定，束线套211罩着网线插口208、电压信号输入接口209和压线槽210，束线套211可以将所有线汇集在一起，束线套211也可以起到保护接线端口的作用。

实施例8

如图1、图4、图5所示，本实施例为在实施例5的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

汇集终端1包括：线路汇集电路101、电源管理模块102、电源模块103、数据传输单元104和网转光模块，电源模块103与电源管理模块102电连接，线路汇集电路101分别与电源管理模块102、数据传输单元104和网转光模块电连接；采集终端2的网线插口208通过网线与线路汇集电路101电连接；电源管理模块102负责隔离电子回路与电源回路，并且具有交直流变换和稳定输出电压功能，保证线路汇集电路101的正常稳定运行；电源模块103作为采集终端2的备用电源，在线路停电无市电的情况下，以支持采集终端2正常运行7天以上；线路汇集电路101支持将最多6台采集终端2采集的信号汇集在一起，也可向这六台采集终端2发送程序升级、参数调整等命令；数据传输单元104共有两块，一主一副，内含物联网卡，负责将采集的信号上传至主站或云端，用以分析电缆线路的运行和故障情况，网转光模块可以以网线连接的形式将采集的信号上传至主站或云端，用以分析电缆线路的运行和故障情况。

实施例9

如图5所示，本实施例为在实施例8的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

汇集终端1还包括：第二外壳105、输入网口106、输出网口107、网转光网口108、光纤端口109和市电电源端口110，第二外壳105的侧面嵌设输出网口107、网转光网口108、光纤端口109、市电电源端口110和多个输入网口106，线路汇集电路101、电源管理模块102、电源模块103、数据传输单元104和网转光模块分别布置在第二外壳105内，输入网口106、输出网口107、光纤端口109分别与线路汇集电路101电连接，市电电源端口110与电源管理模块102电连接，网转光网口108与网转光模块电连接，网转光网口10可以通过网线与主站或云端电连接，以便上传数据；网线插口208通过网线与输入网口106电连接；

输入网口106包含了采集终端2采集的电压电流、温度、超声等信号以及电源供电信号，共有六个输入网口106，最多可支持六台采集终端2同时接入；光纤端口109可以连接环网柜内的DTU传输数据；市电电源端口110从环网柜的电压互感器(PT)中取得电压，给汇集终端1供电。

实施例10

如图4所示，本实施例为在实施例9的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：

汇集终端1还包括：防尘盖板111，防尘盖板111设置在第二外壳105上，防尘盖板111覆盖着输入网口106、输出网口107、网转光网口108、光纤端口109和市电电源端口110，减少网口/端口干扰。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，包括：汇集终端(1)和多个与汇集终端(1)电连接的采集终端(2)；所述采集终端(2)具有温度传感器(201)、超声局部放电传感器(202)和多个柔性电流传感器(203)。

2.根据权利要求1所述的一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，所述采集终端(2)包括：采集电路板(204)、温度传感器(201)、超声局部放电传感器(202)和多个柔性电流传感器(203)，所述温度传感器(201)、超声局部放电传感器(202)和多个柔性电流传感器(203)分别与所述采集电路板(204)电连接，所述采集电路板(204)与所述汇集终端(1)电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，所述采集终端(2)还包括：第一外壳(205)，所述采集电路板(204)和超声局部放电传感器(202)均布置在所述第一外壳(205)内，所述第一外壳(205)上对应超声局部放电传感器(202)的位置设置多孔结构(206)。

4.根据权利要求3所述的一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，所述采集终端(2)还包括：磁吸模块(212)，所述磁吸模块(212)固定在所述第一外壳(205)背离多孔结构(206)的一侧。

5.根据权利要求3或4所述的一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，所述采集终端(2)还包括：电流信号输入接口(207)、网线插口(208)和电压信号输入接口(209)，所述第一外壳(205)的侧面嵌设一个网线插口(208)和一个电压信号输入接口(209)，所述第一外壳(205)内设置三个电流信号输入接口(207)，所述电流信号输入接口(207)和网线插口(208)分别与所述采集电路板(204)电连接，所述电压信号输入接口(209)经兆欧级电阻与所述采集电路板(204)电连接，所述柔性电流传感器(203)的数量为三个，三个柔性电流传感器(203)通过信号线与三个电流信号输入接口(207)电连接，所述网线插口(208)通过网线与汇集终端(1)电连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，所述第一外壳(205)的侧面设置压线槽(210)。

7.根据权利要求6所述的一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，所述采集终端(2)还包括：束线套(211)，所述束线套(211)与所述第一外壳(205)相固定，所述束线套(211)罩着所述网线插口(208)、电压信号输入接口(209)和压线槽(210)。

8.根据权利要求5所述的一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，所述汇集终端(1)包括：线路汇集电路(101)、电源管理模块(102)、电源模块(103)、数据传输单元(104)和网转光模块，所述电源模块(103)与所述电源管理模块(102)电连接，所述线路汇集电路(101)分别与所述电源管理模块(102)、数据传输单元(104)和网转光模块电连接；所述采集终端(2)的网线插口(208)通过网线与所述线路汇集电路(101)电连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，所述汇集终端(1)还包括：第二外壳(105)、输入网口(106)、输出网口(107)、网转光网口(108)、光纤端口(109)和市电电源端口(110)，所述第二外壳(105)的侧面嵌设输出网口(107)、网转光网口(108)、光纤端口(109)、市电电源端口(110)和多个输入网口(106)，所述线路汇集电路(101)、电源管理模块(102)、电源模块(103)、数据传输单元(104)和网转光模块分别布置在所述第二外壳(105)内，所述输入网口(106)、输出网口(107)、光纤端口(109)分别与所述线路汇集电路(101)电连接，所述市电电源端口(110)与所述电源管理模块(102)电连接，所述网转光网口(108)与所述网转光模块电连接，所述网线插口(208)通过网线与所述输入网口(106)电连接。

10.根据权利要求9所述的一种基于环网柜的配网电缆综合监测与精确定位系统，其特征在于，所述汇集终端(1)还包括：防尘盖板(111)，所述防尘盖板(111)设置在所述第二外壳(105)上，所述防尘盖板(111)覆盖着输入网口(106)、输出网口(107)、网转光网口(108)、光纤端口(109)和市电电源端口(110)。