[12]发明专利申请公布说明书
[21]申请号200910045471.3
[51]Int.CI.
G01R 31/08 (2006.01)G08C 17/02 (2006.01)
[43]公开日2009年6月24日[22]申请日2009.01.16[21]申请号200910045471.3
[71]申请人上海慧东电气设备有限公司
地址200436上海市江场三路307号3楼[72]发明人孔德武 严有祥 丁鹏 忻正荣 易军
[11]公开号CN 101464488A
[74]专利代理机构上海和跃知识产权代理事务所
代理人孟建勇
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页
[54]发明名称
一种高压电缆在线监测系统
[57]摘要
本发明涉及一种高压电缆在线监测系统，包括传感器，数据采集单元，取电装置，以及网络服务器，其中传感器设置在高压电缆接头处，用于采集高压电缆接头的护层循环电流、线芯电流、电缆表面温度及环境温湿度等数据并将采集的数据发送给数据采集单元，数据采集单元设置在高压电缆接头附近，用于采集传感器的数据并通过无线网络发送给网络服务器，取电装置从高压电缆处取电并给数据采集单元供电，网络服务器安装在控制室内，用于接收数据采集单元发来的数据并通过特定的数据分析可判断电缆是否处于安全运行状态，以便维护人员随时掌握电缆的运行情况，避免电力事故的发生。如电缆出现故障也能够及时报警并给故障点进行定位，为维修电缆提供帮助。
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权 利 要 求 书
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1.一种高压电缆在线监测系统，其特征在于：包括传感器(1)，数据采集单元(2)，取电装置(3)，以及网络服务器(4)，其中传感器(1)设置在高压电缆接头处，用于采集高压电缆接头处各监测点的数据并将采集的数据发送给数据采集单元(2)，数据采集单元(2)设置在高压电缆接头附近，用于采集传感器(1)的数据并通过无线网络发送给网络服务器(4)，取电装置(3)从高压电缆处取电并给数据采集单元供电，网络服务器(4)安装在控制室内，用于接收数据采集单元(2)发来的数据并对数据进行分析判断处理，其可在线浏览高压电缆运行状态信息并对电缆故障进行报警。
2.如权利要求1所述的一种高压电缆在线监测系统，其特征在于：所述数据采集单元(2)包括传感器信号接收电路、高压保护电路、A/D转换电路、CPU和GPRS数据发送单元DTU。
3.如权利要求1所述的一种高压电缆在线监测系统，其特征在于：传感器(1)所采集的数据中包括护层循环电流值和线芯电流值，传感器(1)将这些数据传输给数据采集单元。
4.如权利要求3所述的一种高压电缆在线监测系统，其特征在于：数据采集单元(2)将护层循环电流值和线芯电流值传输给网络服务器(4)，网络服务器(4)对这些数据进行判断，用以确定高压电缆护层的绝缘情况。 5.如权利要求4所述的一种高压电缆在线监测系统，其特征在于：当护层循环电流值与线芯电流值的比值大于等于8％时，以及相同时段内护层循环电流变化率与线芯电流变化率的比值大于等于1时，确定为高压电缆的护层绝缘出现异常状况并报警。
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说 明 书
一种高压电缆在线监测系统
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【技术领域】
本发明涉及一种监测系统，尤其是指一种针对高压电缆在线监测的系统。 【背景技术】
现代化的城市建设对电力输送提出了更高的要求，随着电力事业的不断发展，城市架空线路送电正在被地下高压电缆所取代，因此高压电缆的数量正急剧上升。这些电缆线路作为输电网的组成部分，其地位十分重要，确保电缆线路的安全运行极为重要。
与架空线路不同，由于地下电缆所处的环境复杂，给运行维护带来了困难。由于电缆存在缺陷和隐患，而且需要耗费很多人力和物力进行电缆维护。对于高压电缆线路要做以下运行维护和检修试验工作：
1.定期或不定期巡视，以发现电缆及其附属设施的异常和隐患并及时处理缺陷或隐患；
2.每季度对电缆终端、中间接头和附属设施进行一次红外热成像测试； 3.每季度测量一次电缆护层循环电流；
4.在新电缆投运一年后进行一次预防性试验，此后每6年进行一次预防性试验，主要项目是测试主绝缘电阻、护层绝缘电阻和主绝缘做交流耐压试验。 实际工作中，由于电缆线路越来越多，要严格按规程来做运行维护和检修工作已经不可能做到。电缆连接处有大量的直接接地箱或交叉互联接地箱，这些箱子要么在杆塔上，要么在接头工井内，要去测量他们的护层循环电流、测量电缆接头及附属设施的温度需要花费大量的人力物力。
35KV及以上电压等级的电力电缆主要是单芯电缆，在运行过程中护层绝缘常受到破坏，出现2点或多点接地故障而发生电力事故。在我国，电缆在敷设过程中护层绝缘遭到机械损坏，运行中受到化学腐蚀、被老鼠、白蚁咬坏等情
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况屡屡发生成为电缆事故的主要原因。作为电缆安全运行的重要指标，电缆运行维护部门需要定期测量护层循环电流和绝缘电阻来保证电缆安全运行，但是这两个指标的传统测量方法都存在一定程度的不足。
目前电缆护层循环电流和绝缘电阻主要是采用人工方法测量，需要运行维护人员定期到现场测量、记录，然后人工分析数据，而测量绝缘电阻时电缆必须停运，因此这两种方法不仅费时、费力，还不能的及时发现电缆护层绝缘缺陷。
此外，保证高压电缆线路每一金属护套至少有一处良好的接地点十分重要。不论是单端接地系统还是交叉互联接地系统，其因单芯电缆金属护层与芯线中交流电流产生的磁力线相铰链，使其两端出现较高的感应电压，故需采取合适的接地措施，使感应电压处在安全电压范围内。
通常短线路单芯电缆的金属护层采用一端直接接地和另一端经间隙或保护电阻接地的方式；长线路单芯电缆金属护层则采用三相分段交叉互联两端接地的方式。直接接地点若由于各种原因未能有效接地，那么电缆金属护套的电位就会急剧升高到几千伏甚至一万伏，很容易把电缆外护套击穿并在击穿点持续放电，造成电缆外护套温度升高甚至着火燃烧，国内外这样的事故案例已有很多。
因此，如何设计一套电缆的自动监测系统，能够实时准确地测量电缆金属护层循环电流、电缆线芯电流、电缆表面温度的指标，并利用科学的分析方法来判断护层绝缘状况，确保电缆运行处于安全状态，做到现场无人职守，降低了电缆运行维护成本是亟待解决的问题。 【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是实时准确地自动监测高压电缆的运行状态。 为解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：
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本发明涉及一种高压电缆在线监测系统，包括传感器，数据采集单元，取电装置，以及网络服务器，其中传感器设置在高压电缆接头处，用于采集高压电缆接头处各监测点的数据并将采集的数据发送给数据采集单元，数据采集单元设置在高压电缆接头附近，用于采集传感器的数据并通过无线网络发送给网络服务器，取电装置从高压电缆处取电并给数据采集单元供电，网络服务器安装在控制室内，用于接收数据采集单元发来的数据并对数据进行分析判断处理，其可在线浏览高压电缆运行状态信息并对电缆故障进行报警。
进一步的，数据采集单元包括传感器信号接收电路、高压保护电路、A/D转换电路、CPU和GPRS数据发送单元DTU。
进一步的，传感器所采集的数据中包括护层循环电流值和线芯电流值，传感器将这些数据传输给数据采集单元。
进一步的，数据采集单元将护层循环电流值和线芯电流值传输给网络服务器，网络服务器对这些数据进行判断，用以确定高压电缆护层的绝缘情况。 进一步的，当护层循环电流值与线芯电流值的比值大于等于8％，以及相同时段内护层循环电流变化率与线芯电流变化率的比值大于等于1时，确定为高压电缆的护层绝缘出现异常状况并报警。
该监测系统能带来自动实现对现场运行电缆的护层循环电流、线芯电流、电缆表面温度及环境温湿度等进行实时的监视，并通过特定的分析判断电缆是否处于安全运行状态，以便运行维护人员随时掌握电缆的运行情况，避免电力事故的发生的有益效。 【附图说明】
图1是高压电缆在线监测系统的架构图。 图2是数据采集单元的结构图。 【具体实施方式】
如图1所示，本发明一种高压电缆在线监测系统，包括传感器(1)、数据
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采集单元(2)、取电装置(3)和网络服务器(4)。其中传感器(1)设置在高压电缆接头处，用于采集高压电缆接头处各监测点的数据并将采集的数据发送给数据采集单元(2)。数据采集单元(2)设置在高压电缆接头附近，用于采集现场传感器(1)的数据并通过无线网络发送给网络服务器(4)。取电装置(3)安装在数据采集单元(2)旁并给它供电。网络服务器(4)安装在控制室内，用于接收数据采集单元发来的数据并对数据进行分析判断处理，可在线浏览高压电缆运行状态信息并对电缆故障进行报警。 传感器(1)：
现场传感器检测信息包括电缆表面温度、电缆护层循环电流、电缆线芯电流、环境温湿度、水位、烟雾、有害气体，并将这些检测量送给数据采集单元(2)。
数据采集单元(2)：
数据采集单元包括传感器信号接收电路、高压保护电路、A/D转换电路、CPU和GPRS数据发送单元DTU，并负责采集现场传感器(1)的数据并通过无线网络发送给网络服务器(4)。 取电装置(3)：
取电装置通过套到高压电缆母线的电流互感线圈获取电能，然后通过高压保护电路和整流及稳压电路得到安全充足的直流电，为数据采集单元(2)提供电源。
网络服务器(4)：
网络服务器主要负责接收数据采集单元(2)发来的数据并对数据进行分析处理，可在线浏览高压电缆运行状态信息。当护层循环电流值与线芯电流值的比值大于等于8％，以及相同时段内护层循环电流变化率与线芯电流变化率的比值大于等于1时，确定为高压电缆的护层绝缘出现异常状况并报警。 运行维护人员通过上述系统能监测到现场运行电缆的护层循环电流、线芯电流、电缆表面温度及环境温湿度的实时数据，并可判断电缆是否处于安全运行状态，避免电力事故的发生。
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说 明 书 附 图
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图1
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图2
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