電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：智能監(jiān)測終端、Zigbee無線通訊模塊以及用于預警分析的后臺監(jiān)測主機，所述就地智能監(jiān)測終端通過Zigbee無線通訊模塊與用于預警分析的后臺監(jiān)測主機進行通訊，所述就地智能監(jiān)測終端所匯總的數(shù)據(jù)傳輸給用于預警分析的后臺監(jiān)測主機。所述監(jiān)測終端包括：傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊、取電模塊以及智能監(jiān)測主機。本發(fā)明監(jiān)測電纜溝井及其內(nèi)部電纜的實時運行狀態(tài)，實現(xiàn)對電纜溝的實際運行狀態(tài)和運行環(huán)境的全面監(jiān)測、潛在隱患和警情的及時告警。
【專利說明】
電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警設備，具體地，涉及一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]電纜溝是變電站不可缺少的基礎設施，溝中電纜不僅涉及電力傳輸，還涉及繼電保護、自動控制、通信、測量和計量等設備，是變電站的神經(jīng)中樞，一旦電纜發(fā)生故障，不僅檢查處理工作難度大、時間長，還可能使繼電保護或控制回路失效，造成事故擴大甚至損壞主設備，長時間不能恢復生產(chǎn)。
[0003]電纜溝在使用過程中存在著許多問題，主要如下:一是缺乏對電纜運行的在線監(jiān)測，電纜的中間頭、壓接頭等位置因為運行環(huán)境以及制作、安裝等方面的原因，在高電壓、大電流工況下容易引起溫度升高，絕緣層損壞，最終導致火災發(fā)生。二是電纜溝中的各種垃圾通過微生物的分解代謝，容易形成甲烷等可燃氣體，甲烷的著火點很低，由于電纜溝道的密封性，它的積聚給高壓電纜的運行帶來相當大的隱患。三是對電纜溝積水缺乏監(jiān)視，暴雨季節(jié)，許多電纜在水浸狀態(tài)下運行，嚴重影響電纜絕緣和使用壽命。
[0004]電纜溝井的建設目的是為了地下電纜的鋪設和電纜接頭轉接等重要位置的運行檢修和供電安全傳輸。與普通的架空電纜傳輸系統(tǒng)不同的是，電纜溝井或隧道是修建在地底下的。因此，電纜的運行狀況由電纜本身的特點和地底環(huán)境的各個因素兩方面所決定。溝井或隧道中的監(jiān)測因素有:溫度，濕度，裂隙瓦斯(一氧化碳，硫化氫)濃度，氧氣濃度，水位，煙霧。
[0005]電纜溝井、隧道的應用，滿足了城區(qū)高負荷密度及其電纜化的供電要求，能有效保障電力通道的輸送量，同時也提高通道資源的利用率。電纜溝井一般主要是由襯砌，洞身， 洞門，電纜槽及電纜以及其他附屬建筑組成。目前，國內(nèi)對電纜溝的運維檢修逐漸重視，基于傳感器技術以及國內(nèi)外電纜運行全程監(jiān)控領域的最新進展。
[0006]測量電纜及電纜溝井狀態(tài)，一方面會幫助我們提前發(fā)現(xiàn)電纜運行中潛在的故障隱患，及時排除隱患，避免釀成大禍，另一方面可以使專責人員的維護工作更加方便快捷。
[0007]經(jīng)檢索，申請?zhí)枮镃N201410532748的中國發(fā)明專利，該專利公開一種基于物聯(lián)網(wǎng)與GIS的電纜井狀態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括安裝于電纜井內(nèi)的信息監(jiān)控采集終端以及與其通過通訊模塊連接的上位管控機，所述信息監(jiān)控采集終端包括智能主機與采集單元，所述上位管理器包括服務器以及與之連接的數(shù)據(jù)處理器、存儲器，所述通訊模塊包括嵌入式 Zigbee通訊網(wǎng)絡。但是該專利沒有電池管理系統(tǒng)，電纜出線接地和短路故障時，很難確定故障點區(qū)段，且無法為工作人員提供多端遠程互動及現(xiàn)場追蹤。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，監(jiān)測電纜溝井及其內(nèi)部電纜的實時運行狀態(tài)，實現(xiàn)對電纜溝的實際運行狀態(tài)和運行環(huán)境的全面監(jiān)測、潛在隱患和警情的及時告警。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:[〇〇1〇] 一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，包括:就地智能監(jiān)測終端、Zigbee無線通訊模塊、后臺監(jiān)測主機以及移動工作終端，所述就地智能監(jiān)測終端通過Zigbee無線通訊模塊與后臺監(jiān)測主機進行通訊，所述移動工作終端通過網(wǎng)絡與后臺監(jiān)測主機通訊，其中:
[0011]所述就地智能監(jiān)測終端，包括:傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊、取電模塊以及智能監(jiān)測主機;傳感器采集模塊，用于采集電纜井的溫度和濕度、有害氣體、可燃氣體、水位的監(jiān)測參數(shù)，周期性采集電纜井的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對同一電纜的分段電流監(jiān)測，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能監(jiān)測主機;電纜電流采樣模塊，用于測量電纜井內(nèi)電纜交流電流，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能監(jiān)測主機;取電模塊，用于為智能監(jiān)測主機、傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊提供不間斷的電源；智能監(jiān)測主機，與傳感器采集模塊有線連接并進行雙向數(shù)據(jù)傳輸，智能監(jiān)測主機接收傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊上傳的數(shù)據(jù)后，進行匯總，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時處理和區(qū)段現(xiàn)場設備間數(shù)據(jù)共享；
[0012]所述后臺監(jiān)測主機，安裝于變電站集控中心，實時接收智能監(jiān)測主機的數(shù)據(jù)，對接收到的數(shù)據(jù)進行實時處理分析，具有趨勢分析與預警、報警記錄分析、歷史數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)報表生成功能，還能為運行、管理提供直觀、簡潔的數(shù)據(jù)顯示和系統(tǒng)控制界面；
[0013]所述移動工作終端，能夠接收所述后臺監(jiān)測主機的各種信息，實現(xiàn)遠程調(diào)度運行管理和智能運行巡檢功能，方便多端遠程互動及現(xiàn)場追蹤。
[0014]優(yōu)選地，所述就地智能監(jiān)測終端為多個，在電纜井內(nèi)按區(qū)段布置，其中智能監(jiān)測主機通過現(xiàn)場總線與所屬區(qū)段各類傳感器連接，完成對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)釆集、在線實時監(jiān)控、脫線程序控制、遠程維護。
[0015]優(yōu)選地，所述后臺監(jiān)測主機通過Zigbee無線組網(wǎng)通信獲取就地監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過多參數(shù)預警評估及數(shù)據(jù)監(jiān)測處理，對電纜溝井運行及故障進行監(jiān)測和預警，同時，還可通過移動4G實現(xiàn)電纜溝井運行及故障的遠程監(jiān)測和實時訪問，完成對眾多信息的綜合處理和系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制。
[0016]優(yōu)選地，所述傳感器采集模塊包括:有害氣體和可燃氣體傳感器、火災煙感傳感器、溫濕度變送器、水位變送器，這些傳感器均設置在電纜井內(nèi)，并與最近的智能監(jiān)測主機連接。
[0017]優(yōu)選地，所述電纜電流采樣模塊包括感應式電流互感器和TVS(瞬態(tài)電壓抑制器) 保護回路，感應式電流互感器用于電纜井內(nèi)電纜交流電流的測量、保護和取能，TVS保護回路用于保護設備或電路免受靜電、電感性負載切換時產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應雷所產(chǎn)生的過電壓。
[0018]優(yōu)選地，所述取電模塊由CT取能部件及鋰電池儲能部件構成，所述鋰電池儲能部件為磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)，CT取能部件為雙線圈設計，所述取電模塊設有BMS系統(tǒng)。
[0019]優(yōu)選地，所述后臺監(jiān)測主機設有存儲器，用于存儲各種監(jiān)測和預警數(shù)據(jù)。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0021](1)本發(fā)明采用多種采集傳感器、電纜電流采樣模塊，通過對電纜運行環(huán)境的監(jiān)測，包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、安防、水位監(jiān)測、煙霧、有毒氣體以及電纜電流測量能夠了解電力電纜和隧道運行情況，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。
[0022](2)進一步的，本發(fā)明采用電纜井實時運行環(huán)境監(jiān)控、電纜電流監(jiān)測、移動工作終端實時監(jiān)測電纜及溝井，能夠掌控電力電纜運維狀況，構成統(tǒng)一的電纜網(wǎng)數(shù)據(jù)檢測盒預警平臺，進一步提高了電纜溝井的在線監(jiān)測水平。
[0023](3)進一步的，本發(fā)明后臺監(jiān)測主機存儲電纜網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，結合電纜狀態(tài)診斷判據(jù)，為下一步開展電纜網(wǎng)運行狀態(tài)評估、檢修提供數(shù)據(jù)支撐。
[0024]綜上，本發(fā)明采用多種傳感器對多種數(shù)據(jù)進行監(jiān)測、智能監(jiān)測主機就近匯總，進一步采用后臺監(jiān)測主機以及移動工作終端，避免了現(xiàn)有系統(tǒng)的缺乏實時性、不能全程全長監(jiān)控以及存在盲區(qū)等不足，保證了電纜的安全可靠運行，為電纜調(diào)度部門在用電高峰期間進行電力資源調(diào)度提供了可靠的科學依據(jù)，在更大程度上安全利用了現(xiàn)有電纜資源，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益的科學提升。【附圖說明】[〇〇25]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0026]圖1為本發(fā)明一實施例的預警系統(tǒng)結構框圖；
[0027]圖2為本發(fā)明一實施例的智能監(jiān)測終端結構框圖；[0〇28]圖3為本發(fā)明一應用實施例的不意圖；[〇〇29] 圖中:就地智能監(jiān)測終端100、Zigbee無線通訊模塊200、后臺監(jiān)測主機300、移動工作終端400;
[0030]傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2、取電模塊3、智能監(jiān)測主機4、CT取能部件 5、鋰電池儲能部件6、有害氣體傳感器7、可燃氣體傳感器8、火災煙感傳感器9、溫濕度變送器10、水位變送器11?！揪唧w實施方式】
[0031]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0032]如圖1-3所示，一種電纜井狀態(tài)綜合預警系統(tǒng)，包括:就地智能監(jiān)測終端100、 Zigbee無線通訊模塊200、后臺監(jiān)測主機300以及移動工作終端400,所述就地智能監(jiān)測終端 100通過Zigbee無線通訊模塊200與后臺監(jiān)測主機300進行通訊，所述移動工作終端400通過網(wǎng)絡與后臺監(jiān)測主機300通訊。
[0033]如圖2所示，所述就地智能監(jiān)測終端100包括:傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2、取電模塊3以及智能監(jiān)測主機4;所述傳感器采集模塊1設置在電纜井內(nèi)，電纜電流采樣模塊2安裝于電纜井內(nèi)電纜上，傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2的輸入端均連接到智能監(jiān)測主機4,取電模塊3與智能監(jiān)測主機4電氣連接，其中:
[0034]傳感器采集模塊1，用于采集電纜井的溫度和濕度、有害氣體、可燃氣體、水位的監(jiān)測參數(shù)，周期性采集電纜井的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能監(jiān)測主機4;[〇〇35]電纜電流采樣模塊2,用于測量電纜井內(nèi)電纜交流電流，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能監(jiān)測主機4;
[0036]取電模塊3,用于為智能監(jiān)測主機4、傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2提供不間斷的電源；[〇〇37]智能監(jiān)測主機4,與傳感器采集模塊1采用RS485有線連接并進行雙向數(shù)據(jù)傳輸，智能監(jiān)測主機4接收傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2上傳的數(shù)據(jù)后，進行匯總，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時處理和區(qū)段現(xiàn)場設備間數(shù)據(jù)共享。[〇〇38]所述后臺監(jiān)測主機300,安裝于變電站集控中心，實時接收智能監(jiān)測主機的數(shù)據(jù)， 對接收到的數(shù)據(jù)進行實時處理分析，具有趨勢分析與預警、報警記錄分析、歷史數(shù)據(jù)存儲、 數(shù)據(jù)報表生成功能，還能為運行、管理提供直觀、簡潔的數(shù)據(jù)顯示和系統(tǒng)控制界面；[〇〇39]所述移動工作終端400,能夠接收所述后臺監(jiān)測主機的各種信息，實現(xiàn)遠程調(diào)度運行管理和智能運行巡檢功能，方便多端遠程互動及現(xiàn)場追蹤。
[0040]上述傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2可以采集電纜井中的運行狀態(tài)信息， 具體方法是利用安裝于電纜上的電纜電流采樣模塊2、安裝在電纜井中的傳感器采集模塊1 采集信息，上述傳感器分別與智能監(jiān)測主機4有線連接，智能監(jiān)測主機4接受上述采集數(shù)據(jù)后進行匯總。[0041 ]如圖3所示，為本發(fā)明一應用實施例的示意圖，其中:
[0042]所述就地智能監(jiān)測終端100可以有多個，相應的，智能監(jiān)測主機4也具有多個，所述智能監(jiān)測主機4在電纜井內(nèi)按區(qū)段布置，每個就地智能監(jiān)測終端100的結構組成與圖2所示相同。[0〇43]所述傳感器米集模塊1包括:有害氣體傳感器7、可燃氣體傳感器8、火災煙感傳感器9、溫濕度變送器10、水位變送器11，這些傳感器均設置在電纜井內(nèi)，并與最近的智能監(jiān)測主機連接。通過采集多種信息，來實現(xiàn)對電纜井及其運行狀態(tài)的監(jiān)測。電纜井溫濕度、水位、 煙霧、有毒氣體，電纜溫度及負荷載流量等現(xiàn)場設備均屬于現(xiàn)場測控層的范圍，通過智能監(jiān)測主機在隧道內(nèi)按區(qū)段布置，以現(xiàn)場總線方式實現(xiàn)與所屬區(qū)段各類監(jiān)測設備傳感器的通信，完成對有關主要現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)釆集、在線實時監(jiān)控、脫線程序控制、遠程維護等;在就地智能監(jiān)測終端中，各類傳感器將其采集的信息上傳至對應的就地智能監(jiān)測主機以實現(xiàn)對信息的實時處理和區(qū)段現(xiàn)場設備間信息共享，經(jīng)初步處理的信息將進一步由就地智能監(jiān)測主機通過Zigbee無線組網(wǎng)通信方式上傳至后臺監(jiān)控主機;后臺監(jiān)控主機在綜合處理各類信息的基礎上，通過Zigbee無線組網(wǎng)通信及現(xiàn)場總線向現(xiàn)場設備發(fā)布各類信號。
[0044]在部分實施例中，所述電纜電流采樣模塊1包括感應式電流互感器和TVS(瞬態(tài)電壓抑制器)保護回路，感應式電流互感器用于電纜井內(nèi)電纜交流電流的測量、保護和取能， TVS保護回路用于保護設備或電路免受靜電、電感性負載切換時產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應雷所產(chǎn)生的過電壓。
[0045]在部分實施例中，所述取電模塊3由CT取能部件5及鋰電池儲能部件6構成，所述取電模塊3設有BMS系統(tǒng)(電池管理系統(tǒng))。當CT取能部件5正常工作時，BMS系統(tǒng)提供穩(wěn)定供電， 滿足智能主機及采集單元應用。同時，監(jiān)測鋰電池儲能部件6狀態(tài)，當鋰電池儲能部件6處于需要充電的狀態(tài)時，BMS系統(tǒng)同步進行鋰電池儲能部件6充電。鋰電池儲能部件6充滿后，BMS 系統(tǒng)切斷其充電電路。
[0046]更好的，所述鋰電池儲能部件6為磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)。智能監(jiān)測終端采用高性能磷酸鐵鋰電池(單一電源供電周期不低于一個月)，同時配套CT取能部件5,為適應不同應用環(huán)境(負荷電流)，CT取能部件5采用雙線圈設計。
[0047]在部分實施例中，取電模塊的電源采用12V電壓規(guī)格輸出，含12V鋰電池充放電管理功能。其負載輸出電壓規(guī)格為12V，額定輸出功率為30W，充電電壓最大為14.6V，充電限流值為0.8A，充電最大功率為30W，支持取電的最大導線外徑為120mm。電流感應電源采用電勢湖技術和高頻隔離DC/DC變換技術，輔以電源狀態(tài)監(jiān)視以及蓄電池充放電管理，配套專用取能互感器，滿足了電網(wǎng)大電流沖擊和負載跳變等多種惡劣情況下的安全供電要求。
[0048]在部分實施例中，磷酸鐵鋰電池設有鋰電池保護控制板，該保護控制板適合3.2v 磷酸鐵鋰電池的過充過壓保護。每塊保護控制板可以連接3-7塊電池，最多可以16塊板相互連接，也就是可以連接16*7 = 112塊電池，保護板可以設置均衡起點，做到智能均衡，均衡電流60mA-l.2A(4.2V下)，保護控制板無論單塊運行還是多塊連接，均衡都是互相一致，確保每塊電池電壓一致性。均衡電流及起始電壓可以設置。
[0049]上述電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測就地智能監(jiān)測終端是分體式微型設計，由智能監(jiān)測主機一體化供電，周期性采集狀態(tài)正常數(shù)據(jù)，連續(xù)性采集狀態(tài)異常數(shù)據(jù)，因此，智能監(jiān)測主機自身的設計應滿足低功耗的要求。與此同時，電池的設計也應能連續(xù)工作。通過設置電池管理系統(tǒng)(BMS)，優(yōu)化充電、用電效率，提高電池利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)，對電纜井狀態(tài)監(jiān)測及預警技術的實現(xiàn)不可或缺。
[0050]所述后臺監(jiān)測主機300對數(shù)據(jù)實時進行分析，如發(fā)現(xiàn)異常情況，立即發(fā)出預警信息。進一步的，在具體應用時，可以采用各種數(shù)據(jù)處理和分析方法對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行處理分析，得到相應的要監(jiān)控的信息，并根據(jù)信息的具體情況，給出預警。從而實現(xiàn)實時監(jiān)控和預警目的。此處，各種數(shù)據(jù)處理和分析方法可以采用現(xiàn)有技術實現(xiàn)。
[0051]所述后臺監(jiān)測主機300設有存儲器，用于存儲各種監(jiān)測和預警數(shù)據(jù)。[〇〇52] 所述后臺監(jiān)控主機300,其中采用B/S架構設計，可通過移動終端(手機或pad等)對后臺系統(tǒng)進行遠程同步實時訪問，實現(xiàn)遠程調(diào)度運行管理和智能運行巡檢等功能，方便運行人員多端遠程互動及現(xiàn)場追蹤。[〇〇53] 所述就地智能監(jiān)測終端100通過Zigbee無線通訊模塊200與后臺監(jiān)測主機300進行通訊，其中就地智能監(jiān)測終端100是指距離各種傳感器最近的一個就地智能監(jiān)測終端100， 即經(jīng)最近的智能監(jiān)測主機4向后臺監(jiān)測主機300上傳數(shù)據(jù)，若最近的智能監(jiān)測主機4通訊異常，則搜索通訊范圍內(nèi)(比如可視距離2000米)的其它就地智能監(jiān)測終端100(智能監(jiān)測主機 4)，通過Zigbee無線通訊模塊200建立新的傳輸路徑，進行數(shù)據(jù)傳輸。電纜出線接地和短路故障時，很難確定故障點區(qū)段，一般是通過停電狀態(tài)下，通過電纜局放測試儀檢測電纜故障點，本發(fā)明通過對同一電纜的分段電流監(jiān)測，通過區(qū)段差動保護方式實現(xiàn)區(qū)段區(qū)內(nèi)區(qū)外故障定位，為電纜故障的范圍縮小和快速查找提供了技術可能和實踐基礎。電纜線路區(qū)段差動保護方式是通過比較流入、流出電纜的電流。每一個終端均相對于線路對端測量三相電流的幅值及相角，并在就地進行分相電流比較方式，對電纜故障提供選相及故障區(qū)段定位信息。電纜線路區(qū)段差動保護方式需要一個可靠的通信鏈路，以允許在電纜多端互感器采樣就地終端之間交換信息。實現(xiàn)數(shù)字通信短間隔測量傳輸數(shù)據(jù)的時鐘同步。本發(fā)明通過GPS 數(shù)據(jù)加載時標方式及Zigbee和4G無線通訊方式，將不同區(qū)段數(shù)據(jù)實時上傳對比，以實現(xiàn)差動比較故障定位。[0〇54] 所述Zigbee無線通訊模塊200,可以采用通訊主控控制板卡，該控制卡可以是嵌入式，也可以是其他的產(chǎn)品。Zigbee無線通訊模塊200屬于物聯(lián)網(wǎng)通信，具備自組網(wǎng)功能。 [〇〇55]本發(fā)明中，由后臺監(jiān)測主機300進行各種數(shù)據(jù)的處理分析和存儲，更有利于就地智能監(jiān)測終端100的工作，同時，也有利于提高效率。
[0056]在具體應用時，智能監(jiān)測主機4接收到傳感器采集模塊1、電纜電流采樣模塊2的數(shù)據(jù)，并進行匯總后傳給后臺監(jiān)測主機300,后臺監(jiān)測主機300實時進行電纜井運行設備的工作狀態(tài)分析，如發(fā)現(xiàn)異常，立即發(fā)出預警信息，各移動工作終端400均可以收到該預警信息， 從而做出及時處理。[〇〇57]考慮到在產(chǎn)品試點或推廣前期時，電纜井監(jiān)測節(jié)點(即就地智能監(jiān)測終端100)與后臺監(jiān)測主機可能存在距離過遠的情況，智能監(jiān)測主機主控板兼容APN(基于GPRS的VPN)通訊模式，設定為主節(jié)點的就地智能監(jiān)測終端100,可以通過3G/4G等GPRS通道將區(qū)域性數(shù)據(jù)上傳至后臺監(jiān)測主機。進一步的，智能監(jiān)測主機4設有同步8路16bitAD采集板卡，每路最高采樣可達200KSPS，既可以采集電壓信號，也可以采集電流信號，采樣精度高，工作性能穩(wěn)定。高速卡用于采集電流互感器CT數(shù)據(jù)。低速卡用于采集有毒氣體、易燃氣體、煙感、溫濕度、水位、移位等數(shù)字量和模擬量。[〇〇58]在部分實施例中，所述后臺監(jiān)控主機300中，還設有實時工況信息查詢、統(tǒng)計查詢模塊和巡檢管理模塊，統(tǒng)計查詢模塊提供各種變量的歷史信息，包括:環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、 環(huán)境水位、有毒氣體、電纜電流、電纜溫度、不平衡度、歷史事項；工況信息查詢提供各種變量的實時數(shù)據(jù)。巡檢管理模塊實現(xiàn)對電纜溝井的定期、定時、巡檢路徑規(guī)劃及巡檢方式和巡檢內(nèi)容的規(guī)劃和記錄;為運行人員智能巡檢提供輔助，可依據(jù)運行規(guī)程或定義，通過巡檢配置功能，對巡檢周期及時段進行配置，同時在巡檢過程中，可通過移動工作終端完成巡檢路徑規(guī)劃和巡檢結果記錄。后期也可對整個巡檢記錄進行查詢。
[0059]綜上，本發(fā)明的預警系統(tǒng)，將分體式傳感技術、可持續(xù)供電技術、通訊技術、移動作業(yè)技術等引入到電纜井內(nèi)狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測電纜溝井及其內(nèi)部電纜的實時運行狀態(tài)，實現(xiàn)對電纜溝的實際運行狀態(tài)和運行環(huán)境的全面監(jiān)測，并實現(xiàn)潛在隱患和警情的及時告警，還可通過電纜載流量的動態(tài)監(jiān)測與分析，預測與判斷異常點，不但能對電纜運行現(xiàn)狀進行管理， 還能對以后電纜運行情況做出預測與判斷，使得隱患和警情消失于萌芽狀態(tài)，從而挽回不必要的經(jīng)濟損失。此外，該系統(tǒng)還可方便專責人員的檢修、維護工作，并為電力調(diào)度提供科學依據(jù)。
[0060]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【主權項】
1.一種電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，包括:就地智能監(jiān)測終端、 Zigbee無線通訊模塊、后臺監(jiān)測主機以及移動工作終端，所述就地智能監(jiān)測終端通過 Zigbee無線通訊模塊與后臺監(jiān)測主機進行通訊，所述移動工作終端通過網(wǎng)絡與后臺監(jiān)測主 機通訊，其中:所述就地智能監(jiān)測終端，包括:傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊、取電模塊以及智 能監(jiān)測主機;傳感器采集模塊，用于采集電纜井的溫度和濕度、有害氣體、可燃氣體、水位的 監(jiān)測參數(shù)，周期性采集電纜井的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對同一電纜的分段電流監(jiān)測，并將采集的數(shù)據(jù)傳 給智能監(jiān)測主機;電纜電流采樣模塊，用于測量電纜井內(nèi)電纜交流電流，并將采集的數(shù)據(jù)傳 給智能監(jiān)測主機;取電模塊，用于為智能監(jiān)測主機、傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊提 供不間斷的電源;智能監(jiān)測主機，與傳感器采集模塊有線連接并進行雙向數(shù)據(jù)傳輸，智能監(jiān) 測主機接收傳感器采集模塊、電纜電流采樣模塊上傳的數(shù)據(jù)后，進行匯總，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實 時處理和區(qū)段現(xiàn)場設備間數(shù)據(jù)共享；所述后臺監(jiān)測主機，安裝于變電站集控中心，實時接收智能監(jiān)測主機的數(shù)據(jù)，對接收到 的數(shù)據(jù)進行實時處理分析，具有趨勢分析與預警、報警記錄分析、歷史數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)報表 生成功能，還能為運行、管理提供直觀、簡潔的數(shù)據(jù)顯示和系統(tǒng)控制界面；所述移動工作終端，能夠接收所述后臺監(jiān)測主機的各種信息，實現(xiàn)遠程調(diào)度運行管理 和智能運行巡檢功能，方便多端遠程互動及現(xiàn)場追蹤。2.根據(jù)權利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，所述就地智能 監(jiān)測終端為多個，在電纜井內(nèi)按區(qū)段布置，其中智能監(jiān)測主機通過現(xiàn)場總線與所屬區(qū)段各 類傳感器連接，完成對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)釆集、在線實時監(jiān)控、脫線程序控制、遠程維護。3.根據(jù)權利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，所述后臺監(jiān)測 主機通過Zigbee無線組網(wǎng)通信獲取就地監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過多參數(shù)預警評估及數(shù)據(jù)監(jiān)測處理， 對電纜溝井運行及故障進行監(jiān)測和預警，同時，還可通過移動4G實現(xiàn)電纜溝井運行及故障 的遠程監(jiān)測和實時訪問，完成對眾多信息的綜合處理和系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制。4.根據(jù)權利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器采 集模塊包括:有害氣體和可燃氣體傳感器、火災煙感傳感器、溫濕度變送器、水位變送器，這 些傳感器均設置在電纜井內(nèi)，并與最近的智能監(jiān)測主機連接。5.根據(jù)權利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，所述電纜電流 采樣模塊包括感應式電流互感器和TVS保護回路，感應式電流互感器用于電纜井內(nèi)電纜交 流電流的測量、保護和取能，TVS保護回路用于保護設備或電路免受靜電、電感性負載切換 時產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應雷所產(chǎn)生的過電壓。6.根據(jù)權利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，所述取電模塊 由CT取能部件及鋰電池儲能部件構成，所述鋰電池儲能部件為磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)，CT 取能部件為雙線圈設計，所述取電模塊設有BMS系統(tǒng)。7.根據(jù)權利要求1所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，所述后臺監(jiān)測 主機設有存儲器，用于存儲各種監(jiān)測和預警數(shù)據(jù)。8.根據(jù)權利要求1-7任一項所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，所述 后臺監(jiān)控主機中還設有實時工況信息查詢、統(tǒng)計查詢模塊和巡檢管理模塊，統(tǒng)計查詢模塊 提供各種變量的歷史信息，包括:環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境水位、有毒氣體、電纜電流、電纜溫度、不平衡度、歷史事項；工況信息查詢提供各種變量的實時數(shù)據(jù);巡檢管理模塊實現(xiàn)對 電纜溝井的定期、定時、巡檢路徑規(guī)劃及巡檢方式和巡檢內(nèi)容的規(guī)劃和記錄，為運行人員智 能巡檢提供輔助，依據(jù)運行規(guī)程或定義，通過巡檢配置功能對巡檢周期及時段進行配置，同 時在巡檢過程中，通過移動工作終端完成巡檢路徑規(guī)劃和巡檢結果記錄，后期也可對整個 巡檢記錄進行查詢。9.根據(jù)權利要求1-7任一項所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，所述 就地智能監(jiān)測終端為多個，在電纜井內(nèi)按區(qū)段布置，所述后臺監(jiān)控主機通過對同一電纜的 分段電流監(jiān)測，通過區(qū)段差動保護方式實現(xiàn)區(qū)段區(qū)內(nèi)區(qū)外故障定位，為電纜故障的范圍縮 小和快速查找提供了技術可能和實踐基礎。10.根據(jù)權利要求9所述的電纜井狀態(tài)綜合監(jiān)測及預警系統(tǒng)，其特征在于，所述后臺監(jiān) 控主機，其中通過區(qū)段差動保護方式實現(xiàn)區(qū)段區(qū)內(nèi)區(qū)外故障定位，是指:通過比較電纜線路 區(qū)段流入、流出電纜的電流，每一個終端均相對于線路對端測量三相電流的幅值及相角，并 在就地進行分相電流比較方式，對電纜故障提供選相及故障區(qū)段定位信息;通過GPS數(shù)據(jù)加 載時標方式及Zigbee和4G無線通訊方式，將不同區(qū)段數(shù)據(jù)實時上傳對比，以實現(xiàn)差動比較 故障定位。
【文檔編號】G08C17/02GK106017560SQ201610423164
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】賈雅君, 康志瑞, 袁寶, 常琳, 劉天翼, 敘肅, 楊占東
【申請人】上海君世電氣科技有限公司, 內(nèi)蒙古電力(集團)有限責任公司包頭供電局