高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供的高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置，包括無(wú)線測(cè)溫傳感器、無(wú)線測(cè)溫模塊、高頻傳感器、高頻信號(hào)調(diào)理電路、高速A/D模塊、工頻傳感器、工頻信號(hào)調(diào)理電路、A/D模塊、控制器和通信模塊。通信模塊包括以太網(wǎng)通信接口和GPRS模塊。本實(shí)用新型高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：可以在電纜出現(xiàn)過(guò)熱運(yùn)行時(shí)及時(shí)告警的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)在絕緣故障前期在線監(jiān)測(cè)電纜絕緣層損壞發(fā)生接地、短路的情況，實(shí)時(shí)采集被測(cè)電纜接地線中的故障電流波形，準(zhǔn)確地判斷此時(shí)為絕緣故障前期，在被測(cè)電纜未完全損壞時(shí)提供告警，及時(shí)以短信的方式通知維護(hù)人員，從而提前對(duì)電纜進(jìn)行維護(hù)，大大提高了供電、輸電和用電的可靠性。
【專利說(shuō)明】
高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及檢測(cè)技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及一種高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電力的需求呈逐年上升之勢(shì)，電力電纜作為連接發(fā)電、供電、用電網(wǎng)絡(luò)的橋梁和紐帶，其使用量也正在逐年成倍的增加。交聯(lián)聚乙稀(XLPE)電力電纜以其優(yōu)越的電氣、熱及力學(xué)性能和敷設(shè)容易、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，并成為電纜發(fā)展的主流。
[0003]地方電力企業(yè)及工廠企業(yè)的大量運(yùn)行實(shí)踐表明，電力電纜并不是免維護(hù)的。電力電纜鋪設(shè)在地下，運(yùn)行環(huán)境相對(duì)惡劣，電纜故障時(shí)有發(fā)生，容易造成突發(fā)停電及火災(zāi)隱患。常見(jiàn)的故障主要有以下幾種:
[0004]I)由于中間頭制作質(zhì)量不良、壓接頭不緊、接觸電阻過(guò)大、外力沖擊等外部原因，以及電纜長(zhǎng)期運(yùn)行所造成的電纜頭溫度升高，造成電纜過(guò)熱燒穿絕緣，甚至發(fā)生火災(zāi)。
[0005]2)電纜絕緣擊穿，發(fā)生短路故障、接地故障等事故，造成停電、火災(zāi)等事故，降低了供電可靠性。
[0006]3)電纜線路還會(huì)發(fā)生被盜竊和其它人為破壞事故。
[0007]這些都會(huì)給企業(yè)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，無(wú)論是供電企業(yè)，還是用電企業(yè)，每年都要投入大量的人力物力，對(duì)電力電纜及設(shè)施進(jìn)行維護(hù)和管理。
[0008]目前電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置只能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜運(yùn)行時(shí)的溫度，只能在接地、短路和斷線等故障發(fā)生后期告知維護(hù)人員，不能監(jiān)測(cè)故障發(fā)生前期電纜的微小變化，不能在電纜發(fā)生故障前期及時(shí)告警。這對(duì)供電可靠性造成了很大的影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以在電纜出現(xiàn)過(guò)熱運(yùn)行時(shí)及時(shí)告警，同時(shí)，也可以在絕緣故障前期在線監(jiān)測(cè)電纜絕緣層損壞、接地短路、斷線和過(guò)負(fù)載等情況，在故障發(fā)生前期及時(shí)告警，從而提前對(duì)電纜進(jìn)行維護(hù)，以提高供電的可靠性。
[0010]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置，包括依次相連的無(wú)線測(cè)溫傳感器、無(wú)線測(cè)溫模塊、控制器和通信模塊，所述無(wú)線測(cè)溫傳感器安裝在被測(cè)電纜的接頭處，還包括高頻傳感器、高頻信號(hào)調(diào)理電路、高速A/D模塊、工頻傳感器、工頻信號(hào)調(diào)理電路和A/D模塊，所述高頻傳感器、高頻信號(hào)調(diào)理電路、高速A/D模塊與所述控制器依次相連，所述工頻傳感器、工頻信號(hào)調(diào)理電路和A/D模塊與所述控制器依次相連;其中:所述高頻傳感器由開(kāi)口式羅氏線圈構(gòu)成，其頻帶寬為50MHz，所述工頻傳感器為電流互感器:所述高頻傳感器和工頻傳感器安裝于被測(cè)電纜的末端，所述被測(cè)電纜鎧裝穿過(guò)所述高頻傳感器和工頻傳感器后與地線相連接。
[0011]本實(shí)用新型高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置，其中所述高頻傳感器將在電纜中傳輸?shù)男胁ㄐ盘?hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)同軸電纜將所述電壓信號(hào)發(fā)送至所述高頻信號(hào)調(diào)理電路的差分輸入端，經(jīng)濾波和阻抗匹配后發(fā)送至所述高速A/D模塊的差分輸入端，所述高速A/D模塊將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)發(fā)送至所述控制器;所述工頻傳感器將采集的電流信號(hào)發(fā)送至所述工頻信號(hào)調(diào)理電路的輸入端，由其中電阻R8采樣轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，后經(jīng)運(yùn)放放大后發(fā)送至所述A/D模塊的輸入端，所述A/D模塊將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)發(fā)送至所述控制器;所述無(wú)線測(cè)溫傳感器將采集的電纜頭溫度數(shù)據(jù)通過(guò)所述無(wú)線測(cè)溫模塊無(wú)線發(fā)送至所述控制器；所述控制器將采集的波形數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)故障波形數(shù)據(jù)對(duì)比，當(dāng)確為故障數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)所述通信模塊發(fā)送出告警短信。
[0012]本實(shí)用新型高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置，其中所述通信模塊包括以太網(wǎng)通信接口和GPRS模塊。
[0013]本實(shí)用新型高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:由于設(shè)置了高頻傳感器、高頻信號(hào)調(diào)理電路、高速A/D模塊、工頻傳感器、工頻信號(hào)調(diào)理電路和A/D模塊，可以在電纜出現(xiàn)過(guò)熱運(yùn)行時(shí)及時(shí)告警的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)在絕緣故障前期在線監(jiān)測(cè)電纜絕緣層損壞發(fā)生接地、短路的情況，實(shí)時(shí)采集被測(cè)電纜接地線中的故障電流波形，準(zhǔn)確地判斷此時(shí)為絕緣故障前期，在被測(cè)電纜未完全損壞時(shí)提供告警，及時(shí)以短信的方式通知維護(hù)人員，從而提前對(duì)電纜進(jìn)行維護(hù)，大大提高了供電、輸電和用電的可靠性。
[0014]下面將結(jié)合實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置的方框圖；
[0016]圖2是高頻信號(hào)調(diào)理電路的電路原理圖；
[0017]圖3是工頻信號(hào)調(diào)理電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置，包括無(wú)線測(cè)溫傳感器、無(wú)線測(cè)溫模塊、高頻傳感器、高頻信號(hào)調(diào)理電路、高速A/D模塊、工頻傳感器、工頻信號(hào)調(diào)理電路、A/D模塊、控制器和通信模塊。通信模塊包括以太網(wǎng)通信接口和GPRS模塊。
[0019]無(wú)線測(cè)溫傳感器、無(wú)線測(cè)溫模塊、控制器和通信模塊依次相連，高頻傳感器、高頻信號(hào)調(diào)理電路、高速A/D模塊與控制器依次相連，工頻傳感器、工頻信號(hào)調(diào)理電路和A/D模塊與控制器依次相連。其中:無(wú)線測(cè)溫傳感器安裝在被測(cè)電纜的接頭處，高頻傳感器和工頻傳感器安裝于被測(cè)電纜的末端，電纜鎧裝穿過(guò)高頻傳感器和工頻傳感器后與地線相連接。
[0020]高頻傳感器由開(kāi)口式羅氏線圈構(gòu)成，其頻帶寬為50MHz。羅氏線圈具有電流可實(shí)時(shí)測(cè)量、響應(yīng)速度快、不會(huì)飽和、幾乎沒(méi)有相位誤差的特點(diǎn)。如圖2所示，其中IN+和IN-兩腳為高頻傳感器的差分信號(hào)接入端，VCMA為高速AD參考電平，AD_IN+和AD_IN-兩腳接入到高速A/D模塊中。
[0021]工頻傳感器為電流互感器。如圖3所示，其中IN+和IN-A/D模塊為電流互感器接入端，電阻R8為采樣電阻，采樣信號(hào)接入芯片Ul第2、3腳的輸入端，經(jīng)過(guò)芯片Ul中一個(gè)運(yùn)放將信號(hào)放大到A/D模塊檢測(cè)范圍內(nèi)。電阻R8下端接入由芯片Ul中另一路運(yùn)放第6腳產(chǎn)生的參考電平。OUT為信號(hào)輸出端，接至A/D模塊。
[0022]無(wú)線測(cè)溫傳感器實(shí)時(shí)采集電纜頭溫度，將采集的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線測(cè)溫模塊無(wú)線發(fā)送至控制器。高頻傳感器將在電纜中傳輸?shù)男胁ㄐ盘?hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)同軸電纜將電壓信號(hào)傳至高頻信號(hào)調(diào)理電路的差分輸入端，經(jīng)調(diào)理電路濾波和阻抗匹配后送至高速A/D模塊的差分輸入端，高速A/D模塊將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)送至控制器。工頻傳感器將采集的電流信號(hào)送至工頻信號(hào)調(diào)理電路的輸入端，由電阻采樣轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，后經(jīng)運(yùn)放放大后送至A/D模塊的輸入端，A/D模塊將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)送至控制器。控制器將采集的波形數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)故障波形數(shù)據(jù)對(duì)比，當(dāng)為故障數(shù)據(jù)時(shí)經(jīng)通信模塊發(fā)送出告警短信。
[0023]在本實(shí)用新型高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置中，設(shè)有電源管理模塊，采用外界AC220V供電輸出DC24V。
[0024]下面說(shuō)明本實(shí)用新型高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置的工作過(guò)程。
[0025]當(dāng)電纜絕緣層故障前期，會(huì)在故障點(diǎn)產(chǎn)生暫態(tài)行波，高頻傳感器將在電纜中傳輸?shù)男胁ㄐ盘?hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，經(jīng)高速信號(hào)采集板后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后上傳到控制器?？刂破鲗?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高速AD采集的波形信號(hào)，當(dāng)達(dá)到門限時(shí)，記錄從當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)往后10微妙的波形數(shù)據(jù)，結(jié)合工頻傳感器采集的工頻電流數(shù)據(jù)，將采集的波形數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)故障波形數(shù)據(jù)對(duì)比，準(zhǔn)確判斷故障的發(fā)生。當(dāng)確為故障數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)通信模塊發(fā)送出告警短信。
[0026]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)方案前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置，包括依次相連的無(wú)線測(cè)溫傳感器、無(wú)線測(cè)溫模塊、控制器和通信模塊，所述無(wú)線測(cè)溫傳感器安裝在被測(cè)電纜的接頭處，其特征在于:還包括高頻傳感器、高頻信號(hào)調(diào)理電路、高速A/D模塊、工頻傳感器、工頻信號(hào)調(diào)理電路和A/D模塊，所述高頻傳感器、高頻信號(hào)調(diào)理電路、高速A/D模塊與所述控制器依次相連，所述工頻傳感器、工頻信號(hào)調(diào)理電路和A/D模塊與所述控制器依次相連;其中:所述高頻傳感器由開(kāi)口式羅氏線圈構(gòu)成，其頻帶寬為50MHz，所述工頻傳感器為電流互感器:所述高頻傳感器和工頻傳感器安裝于被測(cè)電纜的末端，所述被測(cè)電纜鎧裝穿過(guò)所述高頻傳感器和工頻傳感器后與地線相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:其中所述高頻傳感器將在電纜中傳輸?shù)男胁ㄐ盘?hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)同軸電纜將所述電壓信號(hào)發(fā)送至所述高頻信號(hào)調(diào)理電路的差分輸入端，經(jīng)濾波和阻抗匹配后發(fā)送至所述高速A/D模塊的差分輸入端，所述高速A/D模塊將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)發(fā)送至所述控制器;所述工頻傳感器將采集的電流信號(hào)發(fā)送至所述工頻信號(hào)調(diào)理電路的輸入端，由其中電阻R8采樣轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，后經(jīng)運(yùn)放放大后發(fā)送至所述A/D模塊的輸入端，所述A/D模塊將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)發(fā)送至所述控制器;所述無(wú)線測(cè)溫傳感器將采集的電纜頭溫度數(shù)據(jù)通過(guò)所述無(wú)線測(cè)溫模塊無(wú)線發(fā)送至所述控制器;所述控制器將采集的波形數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)故障波形數(shù)據(jù)對(duì)比，當(dāng)確為故障數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)所述通信模塊發(fā)送出告警短信。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓電纜故障在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:其中所述通信模塊包括以太網(wǎng)通信接口和GPRS模塊。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK205608124SQ201620206183
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)明人】劉明, 楊景波, 于建友, 吳鑫強(qiáng), 石磊, 張志超, 張煥臣, 李顯龍, 劉洪偉, 付博, 鄭金鵬, 趙廣宇, 楊松, 鄒德龍, 韓偉
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司白山供電公司, 北京合銳賽爾電力科技股份有限公司