一种电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种电缆监测技术领域，尤其涉及一种电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统。


背景技术：

2.电力电缆是输电系统的重要组成部分之一，随着城市规模的不断扩大，电力电缆的使用变得越来越普遍。电力电缆相对于架空线有占地面积小、输电可靠、抗干扰能力强等优点。目前投入应用的电力电缆在线监测系统主要从局部放电特征波形捕捉、电缆接头与本体的红外温度监测以及电缆线路防盗防入侵方面对电缆线路运行状况进行防护。
3.近年来由电缆缓冲层烧蚀引发本体故障的案例陆续出现，发明人发现引起电缆缓冲层烧蚀的主要原因是电缆运行时集中流入金属护套层的泄漏电流和缓冲层因接触不良而承受较大的分压电压。因此，需要研究一种稳定性高、灵活性高、精确的电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本实用新型提供一种稳定性高、灵活性高、精确的电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统，设有监控中心、监控主机、通信总线、以及电缆，所述监控主机分别与监控中心、通信总线连接，所述电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统还包括中继器、采集装置，所述中继器分别与通信总线、采集装置连接，采集装置与电缆连接；
7.所述采集装置包括第一采集终端、数字电压表、第二采集终端、数字电流表、电流互感器；
8.所述第一采集终端、第二采集终端分别与中继器连接，所述数字电压表分别与第一采集终端、电缆连接，所述第二采集终端还与数字电流表连接，所述数字电流表还与电流互感器串联连接，所述电流互感器还与电缆连接，所述数字电压表通过屏蔽线与电缆连接；
9.所述第一采集终端用于采集缓冲层电压，所述第二采集终端用于采集金属护套层的电流密度；
10.所述监控主机的一端与监控中心相连，另一端通过通信总线与第一采集终端、第二采集终端相连。
11.作为优选的技术方案，所述第一采集终端包括第一供电模块、第一地址只读存储器、第一中央处理器、第一数据寄存器、第一有线通信模块，所述第一供电模块通过导线分别与第一地址只读存储器、第一中央处理器、第一数据寄存器、第一有线通信模块连接，所述第一有线通信模块通过中继器与通信总线相连接；
12.所述第一数据寄存器通过屏蔽线与数字电压表连接，所述第一数据寄存器用于缓
存接收到的电压数据；
13.所述第一地址只读存储器用于存放第一终端地址，所述第一有线通信模块用于将缓存在第一数据寄存器中的电压数据、第一终端地址通过中继器和通信总线转发至监控主机。
14.作为优选的技术方案，所述第二采集终端包括第二供电模块、第二地址只读存储器、第二中央处理器、第二数据寄存器、第二有线通信模块，所述第二供电模块通过导线分别与第二地址只读存储器、第二中央处理器、第二数据寄存器、第二有线通信模块连接，所述第二有线通信模块通过中继器与通信总线相连接；
15.所述第二地址只读存储器用于存放第二终端地址；
16.所述第二数据寄存器通过屏蔽线与数字电流表连接，所述第二数据寄存器用于缓存接收到的电流密度数据；
17.所述第二有线通信模块用于收集缓存在第二数据寄存器中的电流密度数据、第二终端地址，并通过通信总线发送至监控主机。
18.作为优选的技术方案，所述采集装置还包括离线监测单元，所述离线监测单元用于检测通信系统的信号稳定程度，所述离线监测单元分别与第一有线通信模块、第二有线通信模块连接。
19.作为优选的技术方案，所述采集装置还包括第一存活确认单元和第二存活确认单元，所述第一存活确认单元和第二存活确认单元分别用于确认数字电压表、数字电流表的运行情况；
20.所述第一存活确认单元分别与第一采集终端、数字电压表连接，所述第二存活确认单元分别与第二采集终端、数字电流表连接。
21.作为优选的技术方案，所述采集装置还包括防盗单元、监视器，所述防盗单元分别与第一有线通信模块、第二有线通信模块、监视器连接。
22.作为优选的技术方案，所述第一采集终端还包括第一太阳能控制器和第一光传感器，所述第一太阳能控制器分别与第一光传感器、第一中央处理器、第一供电模块连接。
23.作为优选的技术方案，所述第二采集终端还包括第二太阳能控制器和第二光传感器，所述第二太阳能控制器分别与第二光传感器、第二中央处理器、第二供电模块连接。
24.作为优选的技术方案，所述监控中心包括服务器、通信模块、自动监测管理系统、显示屏，通信模块外接以太网线路，自动监测管理系统分别与服务器、通信模块、显示屏连接；
25.所述服务器用于存储历史数据、响应计算请求、储存设备信息、提供数据；
26.所述自动监测管理系统用于数据转码和数据判断，将下层通信模块传递的信息转码为显示屏显示的格式或服务器存储的格式；
27.所述显示屏用于显示电缆运行状态的监测情况。
28.作为优选的技术方案，还包括移动终端，所述移动终端与监控主机无线连接；
29.所述监控主机通过数字式无线数据传输电台与移动终端通信；
30.所述移动终端用于发送、接收与电缆运行状态相关的故障信息或监测数据信息
31.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
32.(1)本实用新型通过定量测量出电力电缆缓冲层的分压电压和金属护套层电流密
度，为评估电缆性能与电缆状态提供可靠数据，有助于工作人员实时了解其运行状态，该系统在缓冲层发生烧蚀之前发出预警，具有稳定性高、灵活性高、精确度高的效果，及时发现电缆缓冲层的异常现象及事故隐患，从而保障电力电缆安全可靠运行；本实用新型通过对获得的电气数据进行电缆运行状况的风险评估，对于存在风险的线路将发出报警信号，对于高风险线路进行强提醒以实现防系统故障于未然，在电缆安全传输的应用上具有较高的参考价值。
33.(2)本实用新型的电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统还设有移动终端，移动终端与监控主机无线连接，监控主机通过数字式无线数据传输电台与多台移动终端通信，移动终端将与电缆运行状态相关的故障信息或监测数据信息进行发送、接收，以方便工作人员在监控中心外获取电缆运行状态，实现了对缓冲层分压电压和金属护套层电流密度的实时监控。
附图说明
34.图1为本实用新型实施例1中电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统的连接示意图；
35.图2为本实用新型实施例1中监控中心的结构示意图；
36.图3为本实用新型实施例1中第一采集终端的结构示意图；
37.图4为本实用新型实施例1中第二采集终端的结构示意图。
38.其中，1-通信总线，2-电缆，3-屏蔽线。
具体实施方式
39.在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在该词前面的元素或者物件涵盖出现在该词后面列举的元素或者物件及其等同，而不排除其他元素或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
41.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
42.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释
本实用新型，并不用于限定本实用新型。
43.实施例
44.实施例1
45.如图1所示，本实施例提供了一种电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统，该系统设有监控中心、监控主机、通信总线1、中继器、采集装置以及电缆2，监控主机分别与监控中心、通信总线1连接，中继器分别与通信总线 1、采集装置连接，采集装置与电缆2连接。
46.在本实施例中，监控主机与监控中心通过以太网线路进行连接，进而实现数据交互。电力电缆缓冲层与金属护套层状态在线监测系统还设有移动终端，移动终端与监控主机无线连接。
47.如图2所示，监控中心包括服务器、通信模块、自动监测管理系统、显示屏，通信模块外接以太网线路，自动监测管理系统分别与服务器、通信模块、显示屏连接。
48.服务器用于存储历史数据、响应计算请求、储存设备信息、提供数据，自动监测管理系统用于数据转码和数据判断，将下层通信模块传递的信息转码为显示屏显示的格式或服务器存储的格式；
49.显示屏用于显示电缆运行状态的监测情况。
50.在本实施例中，采集装置包括第一采集终端、数字电压表、第二采集终端、数字电流表、电流互感器，第一采集终端、第二采集终端分别与中继器连接，数字电压表分别与第一采集终端、电缆2连接，第二采集终端还与数字电流表连接，数字电流表还与电流互感器串联连接，电流互感器还与电缆2连接。实际应用时，数字电压表通过屏蔽线3与电缆2连接。
51.在本实施例中，第一采集终端用于采集缓冲层电压，第二采集终端用于采集金属护套层的电流密度。
52.在本实施例中，监控主机的一端通过以太网线路与监控中心相连，另一端通过通信总线1与现场第一采集终端、第二采集终端相连。同时监控主机通过数字式无线数据传输电台与多台移动终端通信，移动终端用于发送、接收与电缆运行状态相关的故障信息或监测数据信息，以方便工作人员在监控中心外获取电缆运行状态。
53.如图3所示，以第一采集终端为例进行说明：第一采集终端包括第一供电模块、第一地址只读存储器、第一中央处理器、第一数据寄存器、第一有线通信模块，第一供电模块通过导线分别与第一地址只读存储器、第一中央处理器、第一数据寄存器、第一有线通信模块连接，第一有线通信模块通过中继器与外部的通信总线1相连接，从而实现数据传输。
54.在本实施例中，第一数据寄存器通过屏蔽线3与数字电压表连接，第一数据寄存器用于缓存接收到的电压数据，进而应对出错重传的情况。
55.第一地址只读存储器用于存放第一终端地址，以实现定位功能。第一终端地址为唯一标识第一采集终端的终端地址。
56.第一有线通信模块用于将缓存在第一数据寄存器中的电压数据、第一终端地址通过中继器和通信总线1转发至监控主机。
57.实际应用时，第一采集终端与数字电压表基于rs485接口进行通信连接。
58.如图4所示，第二采集终端与第一采集终端在部件组成上相同，相应地，第二采集终端包括第二供电模块、第二地址只读存储器、第二中央处理器、第二数据寄存器、第二有
线通信模块，第二供电模块通过导线分别与第二地址只读存储器、第二中央处理器、第二数据寄存器、第二有线通信模块连接，第二有线通信模块通过中继器与外部的通信总线1相连接，从而实现数据传输。
59.第二地址只读存储器用于存放第二终端地址，以实现定位功能。第二终端地址为唯一标识第二采集终端的终端地址。
60.在本实施例中，第二采集终端与第一采集终端的不同之处在于：第二数据寄存器通过屏蔽线3与数字电流表连接，第二数据寄存器用于缓存接收到的电流密度数据，进而应对出错重传的情况。实际应用时，第二采集终端与数字电流表基于rs485接口进行通信连接。
61.第二有线通信模块用于收集缓存在第二数据寄存器中的电流密度数据、第二终端地址，并通过通信总线1发送至监控主机。
62.在本实施例中，采集装置还包括离线监测单元，离线监测单元用于检测通信系统的信号稳定程度。实际应用时，离线监测单元分别与第一有线通信模块、第二有线通信模块连接，当通信系统中断时，采集终端应能暂时切换至离线工作模式将数据继续存放在相应的数据寄存器中，直至通信系统恢复。
63.在本实施例中，采集装置还包括第一存活确认单元和第二存活确认单元，第一存活确认单元和第二存活确认单元分别用于确认数字电压表、数字电流表的运行情况。第一存活确认单元分别与第一采集终端、数字电压表连接，第二存活确认单元分别与第二采集终端、数字电流表连接。当下位测量仪器沉默时，第一采集终端或第二采集终端向监控主机发出报警信号，待相关人员完成维护工作后，下位测量仪器正常工作时，消除报警信号。
64.在本实施例中，采集装置还包括防盗单元、监视器，防盗单元分别与第一有线通信模块、第二有线通信模块、监视器连接。防盗单元用于识别外部非法入侵行为并通过通信总线1向监控主机发出警报，监视器用于拍摄非法入侵行为图像并通过防盗单元上传至监控主机；
65.实际应用时，监视器设置在电缆隧道中，外部非法入侵行为包括非法开挖电缆2的沟、槽、隧道和非法进入电缆隧道的行为。防盗单元通过设置在电缆盖板上的行程开关达到预设距离阈值进行触发。
66.结合图3所示，第一采集终端还包括第一太阳能控制器和第一光传感器，第一太阳能控制器分别与第一光传感器、第一中央处理器、第一供电模块连接。
67.在本实施例中，第一光传感器用于检测光照强度，第一太阳能控制器用于根据光照强度调节第一供电模块的输出和对第一供电模块充放电进行保护，以提高第一供电模块的输出功率进而达到节能效果。
68.结合图4所示，相应地，第二采集终端还包括第二太阳能控制器和第二光传感器，第二太阳能控制器分别与第二光传感器、第二中央处理器、第二供电模块连接。
69.在线监测系统运行过程中，多个第一采集终端和多个第二采集终端分别收集相应的电气数据，监控主机根据电气数据对电缆运行状况进行风险评估。实际应用时，电气数据包括缓冲层分压电压数据和电缆金属护套层泄漏电流，监控主机根据预设电压阈值、预设电流阈值对缓冲层分压电压数据、电缆金属护套层泄漏电流。通过报警信号可以对线路的故障风险进行评估，工作人员可以根据报警信号对是否需要维护或退出线路做出判断。
70.所述数字电流表一头通过屏蔽线3与第二采集终端相连，另一头通过屏蔽线3与电流互感器相连。实际应用时，屏蔽线3具体采用带屏蔽信号线，此外本领域技术人员可根据实际情况替换为其它屏蔽线，本实施在此不做限定。
71.所述电流互感器通过屏蔽信号线与数字电流表相连，作为附件安装在电缆线路上，将电缆金属护套层电流按一定变比转化为数字电流表量程内的电流。
72.在本实施例中，通信总线1采用支持一主多从通信模式的rs-485总线通信协议，接入屏蔽线3，采用工业接线端子。
73.在本实施例中，中继器采用rs485中继器，用于将485总线进行光电隔离，防止总线上共模电磁感应干扰，以对各个串口实现有效隔离，解决总线电压差的问题，增加可接入的终端设备数量。数字电压表正负接头分别接于电力电缆绝缘屏蔽层与金属护套层，用于测量缓冲层分压电压。
74.此外，本领域技术人员可根据实际情况增加多组中继器与采集装置进行分段监测，本实施例在次不做限定。
75.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。