一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列、監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器、微信號(hào)處理測(cè)量單元，所述微信號(hào)處理測(cè)量單元通過(guò)CAN總線(xiàn)方式連接PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列，所述PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列連接監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器，其控制方法包括：a、采用工頻法微信號(hào)處理測(cè)量單元計(jì)算出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流、溫度等參數(shù)，將參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線(xiàn)傳送到監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器；b、監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器分析數(shù)據(jù)，判斷電纜的絕緣性狀況，并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行判定。本發(fā)明可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜的運(yùn)行狀況，PCI數(shù)據(jù)采集陣列的設(shè)計(jì)需要增加對(duì)更多電纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，直接擴(kuò)展PCI數(shù)據(jù)采集卡即可達(dá)到目的，通過(guò)分析測(cè)得數(shù)據(jù)判定故障的發(fā)生地點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)在近些年來(lái)已經(jīng)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其是微信號(hào)的采集、運(yùn)行可靠性等方面都得到很大程度的提高，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)(狀態(tài)監(jiān)測(cè))可對(duì)各電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)各電氣設(shè)備故障前各電氣量的測(cè)量分析實(shí)現(xiàn)設(shè)備選擇性的檢修，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失降至最低，容性設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)作為在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的一部分，已越來(lái)越受到人們的關(guān)注，尤其是容性設(shè)備介質(zhì)損耗的在線(xiàn)測(cè)量。
[0003]目前電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)方法主要有直流分量法、局部放電法、低頻疊加法和工頻法等，其中工頻法在這些方法中是一種相對(duì)實(shí)用的方法。以往在使用工頻法對(duì)容性設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)，都是通過(guò)對(duì)電壓、電流進(jìn)行相位測(cè)量，這種方法的弊端是當(dāng)電網(wǎng)中含有一定程度的諧波分量時(shí)其測(cè)量誤差會(huì)急劇增大，由于在測(cè)量容性設(shè)備過(guò)程中必須依賴(lài)于高精度微電流傳感器才能保證測(cè)試精度，這無(wú)疑給測(cè)量工作帶來(lái)不便，甚至完全失去應(yīng)有的價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用獨(dú)立測(cè)量單元集中管理方式實(shí)現(xiàn)對(duì)各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理，泄漏電流、運(yùn)行電流、絕緣電阻值、溫度、濕度等都屬于獨(dú)立的測(cè)量節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有自身的屬性，如地點(diǎn)信息、歷史數(shù)據(jù)、越限值等，通過(guò)CAN總線(xiàn)將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器預(yù)警分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜的運(yùn)行狀況。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列、監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器、微信號(hào)處理測(cè)量單元，所述微信號(hào)處理測(cè)量單元通過(guò)CAN總線(xiàn)方式連接PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列，所述PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列連接監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器，其控制方法包括:
[0007]a、采用工頻法微信號(hào)處理測(cè)量單元計(jì)算出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流、溫度等參數(shù)，將參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線(xiàn)傳送到監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器；
[0008]b、監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器分析數(shù)據(jù)，判斷電纜的絕緣性狀況，并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行判定。
[0009]所述監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器根據(jù)預(yù)定數(shù)值范圍對(duì)比接收的數(shù)據(jù)，超出該預(yù)定數(shù)值范圍即觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。
[0010]所述監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器連接服務(wù)器終端及擴(kuò)展。
[0011]所述電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流采用介質(zhì)損耗值tgS的方法測(cè)得。
[0012]步驟b中對(duì)故障點(diǎn)的判定方法滿(mǎn)足:
[0013]①i1=i2，電纜絕緣良好，其中ip I2分別為待測(cè)電纜首尾處的電流值；
[0014]②I1=I2 > i10或i2(l,說(shuō)明電纜整體受潮或老化,其中i10、i20為i2的初始值;
[0015]③I1古i2，但兩者都增大，則說(shuō)明電纜出現(xiàn)局部故障絕緣性不良，出現(xiàn)電樹(shù)枝、水樹(shù)枝、局部放電、電纜端頭絕緣不良或表面污垢，I1^ i2增大的幅值取決于故障點(diǎn)的距離，且存在關(guān)系=^i2=I1Zl2，其中Ip I2為待測(cè)電纜首尾處的距離；
[0016]④I1古i2，但兩者都減小，則說(shuō)明電纜絕緣層對(duì)地絕緣不良，如出現(xiàn)多點(diǎn)接地狀況，且減小幅值也于故障距離有關(guān)，且也存在關(guān)系J1Zi2=I1Tl215
[0017]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為:本發(fā)明可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜的運(yùn)行狀況，且PCI數(shù)據(jù)采集陣列的設(shè)計(jì)需要增加對(duì)更多電纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，不需要再花大量的資金架設(shè)多余的預(yù)警服務(wù)器，直接擴(kuò)展PCI數(shù)據(jù)采集卡即可達(dá)到目的，服務(wù)器軟件只需要擴(kuò)充相應(yīng)電纜監(jiān)測(cè)項(xiàng)目即可快速投運(yùn)，還可以通過(guò)分析測(cè)得數(shù)據(jù)判定故障的發(fā)生地點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明檢測(cè)框架示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]參照?qǐng)D1，一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列1、監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器2、微信號(hào)處理測(cè)量單元4，所述微信號(hào)處理測(cè)量單元4通過(guò)CAN總線(xiàn)方式連接PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列1，所述PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列I連接監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器2，所述監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器2連接服務(wù)器終端及擴(kuò)展4，其控制方法包括:
[0022]a、采用工頻法微信號(hào)處理測(cè)量單元計(jì)算出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流、溫度等參數(shù)，將參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線(xiàn)傳送到監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器；
[0023]b、監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器分析數(shù)據(jù)，判斷電纜的絕緣性狀況，并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行判定。
[0024]工頻法是通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)電壓和泄漏電流的關(guān)系計(jì)算出電纜的介質(zhì)損耗值，然后計(jì)算出阻性分量、容性分量、諧波分量等參數(shù)，最終得到電纜的絕緣電阻值，該方法對(duì)礦用電纜的受潮程度尤為敏感，因此是各電纜測(cè)試方法中的首選，ZXJY絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大部分測(cè)量方法也正是基于此方法而得到廣泛應(yīng)用。CAN總線(xiàn)應(yīng)該是目前為止傳輸距離遠(yuǎn)、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式，而且具有硬件糾錯(cuò)能力，不需要軟件進(jìn)行額外的糾錯(cuò)處理，雖然在傳輸速度上比不過(guò)光纖，但對(duì)于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這種數(shù)據(jù)量不大的場(chǎng)合，無(wú)疑是最合適的方案，所以?xún)?yōu)先選擇CAN總線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)。
[0025]本發(fā)明光纖和CAN總線(xiàn)方案幾乎沒(méi)有節(jié)點(diǎn)的限制，通過(guò)擴(kuò)展PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列幾乎可以無(wú)限制增加不同監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的數(shù)據(jù)。而且通過(guò)PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列與中央預(yù)警系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)的結(jié)合，監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器連接服務(wù)器終端及擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)、遠(yuǎn)程分析和遠(yuǎn)程升級(jí)等功能，比如生產(chǎn)廠(chǎng)家可以在系統(tǒng)升級(jí)時(shí)，無(wú)需工作人員到現(xiàn)場(chǎng)操作，直接通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)服務(wù)，具有速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)。系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線(xiàn)升級(jí)及互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是指電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在連接互聯(lián)網(wǎng)的前提下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢(xún)、監(jiān)測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的升級(jí)無(wú)需生產(chǎn)廠(chǎng)家到現(xiàn)場(chǎng)操作，直接通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)升級(jí)。還可以通過(guò)GPRS服務(wù)器將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至工作人員手機(jī)終端，隨時(shí)隨地掌握電纜系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。
[0026]與其他測(cè)試原理相比，采用工頻法測(cè)量原理的電纜故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是:能靈敏反映電纜受潮情況，直流法、局放法等其他方法并不適合礦井這種環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。實(shí)際上判斷電纜的絕緣程度并不能只靠某一種測(cè)試數(shù)據(jù)，而需要綜合各種數(shù)據(jù)對(duì)電纜絕緣進(jìn)行判斷，因?yàn)閷?dǎo)致電纜絕緣下降的因素有很多，如絕緣受潮、多點(diǎn)接地、溫度過(guò)高等，以下詳細(xì)闡述各種監(jiān)測(cè)項(xiàng)目對(duì)絕緣故障的判斷依據(jù)。
[0027]絕緣電阻(或絕緣受潮程度):絕緣電阻采用介質(zhì)損耗值tg δ的方法測(cè)量，同時(shí)可以測(cè)試出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流等。tgS值的大小直接反映電纜整套受潮程度，靈敏度高，對(duì)測(cè)量設(shè)備要求也很高。絕緣正常的電纜tgS是很小的，一般在
0.1%以下，當(dāng)電纜tg δ值超過(guò)1.2%時(shí)表示絕緣下降嚴(yán)重，當(dāng)降至2%時(shí)很有可能會(huì)出現(xiàn)電纜溫度聚升甚至導(dǎo)致電纜直接短路，此時(shí)需要停電檢修，可以通過(guò)調(diào)整tgS越限值來(lái)設(shè)置報(bào)警，該方法屬于定量判斷。
[0028]泄漏電流瞬時(shí)值:高速測(cè)量泄漏電流的瞬時(shí)值對(duì)電纜內(nèi)部放電的判斷十分有效，而且主要是在電纜接頭處采集，離接頭處越遠(yuǎn)則受電容效應(yīng)影響越大，必要時(shí)還需要根據(jù)泄漏電流與運(yùn)行電流的比值來(lái)綜合判斷電纜運(yùn)行狀態(tài)，屬于定量判斷。
[0029]溫度監(jiān)測(cè):電纜絕緣下降時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致電纜溫度的升高，根據(jù)溫度的變化范圍和運(yùn)行電流的數(shù)值即可判斷該電纜接頭的絕緣程度，數(shù)定性判斷。
[0030]故障點(diǎn)判斷原理:對(duì)6kV電纜而言其運(yùn)行方式大多是單點(diǎn)接地，少數(shù)是多點(diǎn)接地，無(wú)論是單點(diǎn)接地還是多點(diǎn)接地都需要根據(jù)接地電流、泄漏電流來(lái)監(jiān)測(cè)每一段電纜的絕緣水平。
`[0031]對(duì)故障點(diǎn)的判定方法滿(mǎn)足:
[0032]①i1=i2，電纜絕緣良好，其中ip I2分別為待測(cè)電纜首尾處的電流值；
[0033]②I1=I2 > i10或i2(l,說(shuō)明電纜整體受潮或老化,其中i10、i20為i2的初始值;
[0034]③I1古i2，但兩者都增大，則說(shuō)明電纜出現(xiàn)局部故障絕緣性不良，出現(xiàn)電樹(shù)枝、水樹(shù)枝、局部放電、電纜端頭絕緣不良或表面污垢，I1^ i2增大的幅值取決于故障點(diǎn)的距離，且存在關(guān)系=^i2=I1Zl2，其中Ip I2為待測(cè)電纜首尾處的距離；
[0035]④I1古i2，但兩者都減小，則說(shuō)明電纜絕緣層對(duì)地絕緣不良，如出現(xiàn)多點(diǎn)接地狀況，且減小幅值也于故障距離有關(guān)，且也存在關(guān)系J1Zi2=I1Tl215
[0036]次方法實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)判斷的精度理論上可以達(dá)到很高的精度，考慮到其他因素，基本上可以達(dá)到:電纜長(zhǎng)度* (1%~10%)。
[0037]監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器是整套系統(tǒng)的核心部分，除了負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)發(fā)送、系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)等功能外，還負(fù)責(zé)顯示并處理測(cè)試結(jié)果，在關(guān)鍵時(shí)刻通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)或GPRS系統(tǒng)向工作人員反饋現(xiàn)場(chǎng)狀況。
[0038]監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器顯示部分由大屏幕IXD工業(yè)液晶顯示屏及觸摸板技術(shù)將各電纜測(cè)試數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，其中每個(gè)絕緣電阻值可以通過(guò)自動(dòng)或人工的方式定義預(yù)警界限值，以適合各種場(chǎng)合下的整定值，當(dāng)某條電纜出現(xiàn)絕緣下降但沒(méi)有超過(guò)界限值時(shí)發(fā)出相應(yīng)提示以引起工作人員的注意，當(dāng)絕緣電阻值超過(guò)界限值時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，通知工作人員做出相應(yīng)的處理。同時(shí)，系統(tǒng)提供便捷的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)的分析為各監(jiān)測(cè)電纜整定值提供強(qiáng)有力的依據(jù)。
[0039]與監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器密切相關(guān)的是PCI數(shù)據(jù)采集陣列，監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器連接服務(wù)器終端及擴(kuò)展，服務(wù)器終端及擴(kuò)展可以接顯示設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備、GPRS預(yù)警設(shè)備、在線(xiàn)升級(jí)程序等，這樣設(shè)計(jì)的好處是需要增加對(duì)更多電纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，不需要再花大量的資金架設(shè)多余的預(yù)警服務(wù)器，直接擴(kuò)展PCI數(shù)據(jù)采集卡即可達(dá)到目的，服務(wù)器軟件只需要擴(kuò)充相應(yīng)電纜監(jiān)測(cè)項(xiàng)目即可快速投運(yùn)。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列、監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器、微信號(hào)處理測(cè)量單元，所述微信號(hào)處理測(cè)量單元通過(guò)CAN總線(xiàn)方式連接PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列，所述PCI數(shù)據(jù)采集卡陣列連接監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器，其控制方法包括: a、采用工頻法微信號(hào)處理測(cè)量單元計(jì)算出電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流、溫度等參數(shù)，將參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線(xiàn)傳送到監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器； b、監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器分析數(shù)據(jù)，判斷電纜的絕緣性狀況，并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行判定。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)值范圍對(duì)比接收的數(shù)據(jù)，超出該預(yù)設(shè)數(shù)值范圍即觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述電纜的絕緣值、電容量、阻性電流、容性電流采用介質(zhì)損耗值tg δ的方法測(cè)得。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)器連接服務(wù)器終端及擴(kuò)展。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電力電纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，步驟b中對(duì)故障點(diǎn)的判定方法滿(mǎn)足: ①h=i2，說(shuō)明電纜絕緣良好，其中h、i2分別為待測(cè)電纜首尾處的電流值； ②I1=I2> i10或i2(l，說(shuō)明電纜整體受潮或老化，其中i10、I20為i” I2的初始值; ③I1古i2，但兩者都增大，則說(shuō)明電纜出現(xiàn)局部故障絕緣性不良，出現(xiàn)電樹(shù)枝、水樹(shù)枝、局部放電、電纜端頭絕緣不良或表面污垢，i1、i2增大的幅值取決于故障點(diǎn)的距離，且存在關(guān)系J1A2=Il7I2,其中Ip I2為待測(cè)電纜首尾處的距離； ④I1古i2，但兩者都減小，則說(shuō)明電纜絕緣層對(duì)地絕緣不良，如出現(xiàn)多點(diǎn)接地狀況，且減小幅值也于故障距尚有關(guān)，且也存在關(guān)系J1/i2=li/l2°
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103645420SQ201310661971
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】宋樹(shù), 張輝, 左林, 盛鋼 申請(qǐng)人:武漢中旭科技有限公司