一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統的製作方法

2023-09-22 09:45:20 2

專利名稱：一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種斷線監測報警系統，尤其是一種高壓電纜接地系統斷線監測報
警系統。
背景技術：
高壓電纜在城市輸配電系統中應用越來越廣泛。隨之而來的是電力系統的高壓電纜附件被盜的情況也越來越嚴重，其中電纜井、溝和戶外終端的電纜接地系統直接接地線、回流線或交叉互連線等是被盜竊的主要對象。當直接接地線、回流線或交叉互連線等金屬接地線被盜後，電纜屏蔽層連接線路被人為斷開，由於目前沒有實時屏蔽層斷線監測裝置，很難及時發現。這種情況下，這些問題得不到及時處理，當電纜發生短路等故障時，由於沒有電纜回流線等就會引發電纜嚴重燒毀等重大電纜運行事故。
而目前國內外已有的電纜防盜報警系統主要是針對低壓電力線路和通信電纜。檢測方法包括 1.電力線載波通訊法。該方法在被測電纜上加載檢測載波信號， 一旦電纜被盜剪，信號傳輸中斷，報警器接收不到信號就會報警。 2.電容探測法。該法的原理是利用一對空置電纜，將終端短路，始端接於報警器的多諧振蕩器上。當電纜正常時，振蕩器不起振，沒有信號輸出。當電纜被盜剪時，空置電纜成為一個電容，且容量大小與被剪位置有關。因此被盜剪位置不同，振蕩器輸出的信號頻率也不同，可準確測知被剪方位。 以上的這些檢測方法和裝置都是直接檢測高壓電纜本體是否斷線，而還沒有有效的針對高壓電纜接地線斷線的檢測裝置。 因此，研製實用的高壓電纜接地系統斷線實時檢測方法，穩定可靠的斷線檢測報警裝置，及時發現電纜運行事故隱患，以提高電纜安全運行水平，具有非常重要的應用價值。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統，用於高壓電纜接地系統中直接接地線、回流線、交叉互連線等斷線的在線監測、報警。 按照本發明提供的技術方案，所述高壓電纜接地系統斷線監測報警系統包括安裝在電纜或母線上的懸浮取電裝置，由所述懸浮取電裝置供電的監測終端，隨被監測的接地線纜敷設的信號線迴路，以及監控中心的主機； 所述信號線迴路與監測終端連接，所述監測終端對高壓電纜接地系統進行監測及報警；當監測終端監測到斷線狀況發生時，通過無線網絡發送信息至監控中心主機；
所述懸浮取電裝置通過電磁感應方式從電纜或母線上獲取電源。
所述監測終端也對懸浮取電裝置進行監測，所述監測終端具有可充電電池作為
3後備電源，當懸浮取電裝置工作異常時，監測終端由電池供電，並立即向監控中心的主機報警。 所述信號線為在每相接地電纜上隨線敷設一根信號線。 所述監測終端監測到斷線狀況發生時，通過無線網絡發送信息至相關人員的手機。 所述監測終端通過無線網絡發送信息的方式為發送GSM網絡的簡訊息。 所述監測終端內部電路密封在防水外殼中，信號線、直流電源線、GSM天線通
過防水接頭進入所述監測終端。 所述監控中心的主機將報警信息通過無線網絡發送至相關人員的手機。 本發明的優點是懸浮取電裝置通過電磁感應為在線監測終端提供電源，監測
終端通過隨接地線纜敷設信號線，監測接地線纜是否有斷線發生，並能在異常發生後通
過簡訊方式向監控中心報警，監控中心主站軟體系統用直觀的圖形用戶界面顯示被監測
線纜的實時狀態；解決了系統的現場供電、實時通信、斷電保護等問題；報警信息可
以由監測終端直接發送給相關人員，或由監控中心以合適的方式通知相關人員，靈活有效。


圖1是本發明結構示意圖。 圖2是監控中心主機上的主界面圖。 圖3為監控中心主機"接地系統"實時監測界面圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。 如圖l所示本發明包括安裝在電纜或母線上的懸浮取電裝置，由所述懸浮取電裝置供電的監測終端，隨被監測的接地線纜敷設的信號線迴路，以及監控中心的主機；所述信號線迴路與監測終端連接，所述監測終端對高壓電纜接地系統進行監測及報警；當監測終端監測到斷線狀況發生時，通過無線網絡發送信息至監控中心主機。
懸浮取電裝置通過電磁感應方式從電纜或母線上獲取電源。高壓一次迴路的電流穿過閉合的導磁體，並用線圈在導磁體上纏繞獲取交變的電源，然後通過處理電路將交變的電源轉換為穩定的直流電，作為監測終端的工作電源。由於採用了電磁感應的方法，二次電源在電氣上和高壓一次迴路完全隔離，當電源的後續負載必須接地時，電磁感應元件和高壓一次導體間可以設計足夠的絕緣層，運行安全有保證。 系統的核心監測終端實現對高壓電纜接地系統的在線監測及報警。其中的關鍵點之一就是接地系統斷線的檢測。首先在每相接地電纜上隨線敷設一根信號線，並將信號線接入現場的監測終端，這樣做法既保證了全線路監測的要求又能夠不破壞接地電纜的絕緣。此外，考慮極端條件下(兩相接地電纜和信號線絕緣都破損的情況)，被檢測的各根電纜之間可能存在電位差，故障條件下還可能有較大的電流穿越被監測的電纜系統，所以在設計檢測方案時必須考慮隔離和安全保護問題。設計中為所有被監測的線纜設計單獨隔離的直流電源，採用DC/DC模塊隔離時隔離電壓大於1000V。斷線信號通過
4光耦實現電氣隔離後傳入處理器MCU系統。為了防止故障電流穿過和外部幹擾，在監測終端的信號檢測迴路增加低通濾波和電流方向控制等保護功能。根據實際情況和需要，監測終端可能安裝在變電站內、電纜井內或杆塔上。 當監測終端監測到斷線狀況發生時，將相關信息通過簡訊發送至監控中心主機。為提高整個系統工作的可靠性，監測終端同時對懸浮取電裝置進行監測，所以在終端內部配置可充鋰電池作為後備電源。當懸浮取電裝置工作異常時，終端由後備電池供電，並立即向監控中心主機報警。 監測終端內部設計有完整的電源管理電路，當懸浮取電裝置正常工作時，電源管理電路允許通過外部直流電源為後備電池充電，並具有防過充過熱等保護功能。當懸浮取電裝置工作異常時，電源管理電路實現實時切換，改由後備電池供電。
如圖2所示，主機具有直觀的圖形用戶界面，可以直接在一次接線圖上顯示斷線故障發生位置。報警信息也可以由監測終端直接發送給相關人員，或由監控中心以合適的方式通知相關人員，可選的方式包括手機振鈴和短消息報警。
本發明在具體實施時包括以下幾個部分
1)隨接地線纜敷設信號線 將信號線迴路與被監測的接地線纜進行捆綁、並聯，然後將信號迴路接入在線監測終端。當接地線纜被盜割或其它情況導致斷開時，與之並聯的信號線同時被切斷，監測終端即可立即監測到斷線信號。
2)現場安裝懸浮取電裝置 在高壓輸電線路現場沒有適合監測終端的工作電源，所以採用懸浮取電裝置通過電磁感應的方式從輸電線路獲取。在杆塔上附近有載流電纜，則可通過感應方式獲取電源；在電纜井內也能通過懸浮電源的方式從有一定電流流過的電纜中獲取需要的工作電源。 取電裝置採用開口結構，便於安裝和拆卸。工作原理和電流互感器類似，高壓一次迴路的電流穿過閉合的導磁體，並用線圈在導磁體上纏繞，得到交變的電源。然後經過整流、穩壓環節，得到穩定的直流電源。
3)現場安裝在線監測終端 在線監測終端內部電路密封在防水外殼之中，信號線、直流電源線、GSM天線通過防水接頭進入監測終端。 監測終端內部電路結構如圖l所示的"在線監測終端"部分。其中輸入輸出接
口包括接線端子、過壓保護、LC低通濾波、DC/DC轉換等幾部分電路。DC/DC轉換為
每條隨線敷設的信號線提供隔離直流電源，要求隔離電壓不低於iooov。 光耦電氣隔離採用普通光電耦合器TLP521，其作用是將信號線上的直流電源信
號經過電氣隔離後轉換為終端內部需要的電平信號。 處理器採用TI的TMS320F28015，軟體程序中在ms級連續掃描10埠以捕捉外部輸入信號。掃描程序須有防抖動機制，以排除幹擾造成的誤報。掃描程序對外部斷線信號確認後，立即通過GSM模塊發送報警簡訊。 處理器通過UART接口與GSM模塊連接，通過AT命令實現簡訊接收與發送。報警簡訊通過GSM模塊發送到監控中心。
4)監控中心設立監控主機並安裝主站軟體 監控中心硬體設施至少包括一臺監控主機和一臺GSM無線Modem,監控主機安 裝上位機軟體系統，其主界面如圖2所示。在主界面中可以直觀地看到所有被監測的線 路。如圖3所示為其中一條線路的接地系統圖，實時顯示接地系統狀態。
權利要求
一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統，其特徵是包括安裝在電纜或母線上的懸浮取電裝置，由所述懸浮取電裝置供電的監測終端，隨被監測的接地線纜敷設的信號線迴路，以及監控中心的主機；所述信號線迴路與監測終端連接，所述監測終端對高壓電纜接地系統進行監測及報警；當監測終端監測到斷線狀況發生時，通過無線網絡發送信息至監控中心主機；所述懸浮取電裝置通過電磁感應方式從電纜或母線上獲取電源。
2. 如權利要求1所述的一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統，其特徵是所述監測 終端也對懸浮取電裝置進行監測，所述監測終端具有可充電電池作為後備電源，當懸浮 取電裝置工作異常時，監測終端由電池供電，並立即向監控中心的主機報警。
3. 如權利要求1所述的一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統，其特徵是所述信號 線為在每相接地電纜上隨線敷設一根信號線。
4. 如權利要求1所述的一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統，其特徵是所述監測 終端監測到斷線狀況發生時，通過無線網絡發送信息至相關人員的手機。
5. 如權利要求1所述的一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統，其特徵是所述監測 終端通過無線網絡發送信息的方式為發送GSM網絡的簡訊息。
6. 如權利要求1所述的一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統，其特徵是所述監測 終端內部電路密封在防水外殼中，信號線、直流電源線、GSM天線通過防水接頭進入所 述監測終端。
7. 如權利要求1所述的一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統，其特徵是所述監控 中心的主機將報警信息通過無線網絡發送至相關人員的手機。
全文摘要
本發明涉及一種高壓電纜接地系統斷線監測報警系統，其包括安裝在電纜或母線上的懸浮取電裝置，由所述懸浮取電裝置供電的監測終端，隨被監測的接地線纜敷設的信號線迴路，以及監控中心的主機；所述信號線迴路與監測終端連接，所述監測終端對高壓電纜接地系統進行監測及報警；當監測終端監測到斷線狀況發生時，通過無線網絡發送信息至監控中心主機；所述懸浮取電裝置通過電磁感應方式從電纜或母線上獲取電源。其優點是監測終端通過隨接地線纜敷設信號線監測接地線纜斷線情況，在異常發生後通過簡訊方式向監控中心報警；解決了系統的現場供電、實時通信、斷電保護等問題；報警信息發送方式靈活有效。
文檔編號G01R31/02GK101692114SQ20091018236
公開日2010年4月7日 申請日期2009年7月10日 優先權日2009年7月10日
發明者何光華, 吳寅雄, 張志堅, 沈海平, 謝敏生, 邱巍, 黃崢 申請人:江蘇省電力公司無錫供電公司