環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括環(huán)網柜，所述環(huán)網柜包括電纜室、開關室、二次走線室、PT柜室、配網自動化室、環(huán)網柜配電終端、溫度監(jiān)控終端、溫度傳感器。在溫度監(jiān)測過程中，通過分別實時測量環(huán)網柜內環(huán)境溫度和環(huán)網柜內電纜接頭溫度并傳送給溫度監(jiān)控終端內的數(shù)字信號處理器，對數(shù)據(jù)經過一定的補償、校驗，得出電纜接頭實際溫升速率，與之前設定的電纜接頭實際溫升速率閥值進行比較。當電纜接頭實際溫升速率超出閥值時，數(shù)字信號控制器產生報警信號，并使報警模塊啟動報警，同時以上數(shù)據(jù)和狀態(tài)都發(fā)送至遠程主站，使得遠程主站的工作人員可以對環(huán)網柜內失火等危險突發(fā)事件快速反應，減少損失。
【專利說明】環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著我國社會經濟持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電力用戶對供電可靠性、電能質量和供電安全性提出了更高的要求。國內如今大力推廣智能配電網正在迅速發(fā)展，環(huán)網柜作為智能配電網的主要電力設備能夠大大提高配電網的供電可靠性、經濟性，并降低勞動強度，提高管理水平和服務質量，促進智能配電網的發(fā)展。電力電纜具有經久耐用、占地少、可在各種場合下敷設等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)輸配電中得到廣泛應用。然而，環(huán)網柜其內部電纜接頭由于各種原因很容易發(fā)熱，發(fā)熱程度將會影響環(huán)網柜自身運行乃至整個電網的運行安全，電纜接頭溫度過高會發(fā)生嚴重氧化，電纜使用壽命驟減，引起電纜接頭爆炸、絕緣擊穿、燃燒等，造成大規(guī)模停電及火災事故。
[0003]如何更好的對環(huán)網柜內電纜接頭進行有效的實時在線監(jiān)控，以保證環(huán)網柜等電力設備的安全可靠運行，成為大家競相研究的課題。為了實現(xiàn)對環(huán)網柜內電纜接頭的實時在線監(jiān)測及預警，就需要在環(huán)網柜內增加溫度傳感器對電纜接頭進行實時溫度監(jiān)測。國內如今對電纜接頭進行溫度監(jiān)測的方法很多，主要有粘貼測溫蠟片法、柜外紅外成像法、柜外紅外測溫法、接觸式傳感測溫法、光纖表貼測溫法、柜內紅外測溫法等。然而，這些方法只是針對電纜接頭的絕對溫度進行實時在線監(jiān)測，憑借測得的電纜接頭絕對溫度來間接判斷電纜接頭的老化程度、絕緣擊穿程度、電流負荷大小和即將發(fā)生的安全隱患等。如果測得的電纜接頭絕對溫度值超過設定溫度報警上限值而產生報警信號，這種判斷方法本身是不可靠的，會帶來一些誤報警和不報警問題。
[0004]例如，環(huán)網柜內所處的環(huán)境溫度是50°C，而設置的電纜接頭溫度上限值是70°C，因為電纜中存在一定的負荷電流產生發(fā)熱很容易使得電纜接頭的溫度達到70°C而產生報警，此時，電流值遠遠未達到設定電流的上限值，電纜并未發(fā)生絕緣擊穿是可以繼續(xù)正?？煽窟\行的。
[0005]又例如，環(huán)網柜電纜接頭的溫度發(fā)生驟變，短時間內(5?10秒)由20°C上升到60°C，而環(huán)境溫度未發(fā)生較大變化，這些溫度始終在報警溫度范圍內而不會產生報警。而實際情況是電纜接頭很可能已經發(fā)生了絕緣擊穿導致的接地或短路故障。產生這些誤報警或不報警的原因是未考慮兩個重要的影響量:一是電纜接頭所處的環(huán)境溫度；二是電纜接頭本身及環(huán)境溫度的上升速率。因而，對電纜接頭可靠性判斷、監(jiān)測及預警的判據(jù)要全方面衡量兩個相關量的影響，才能可靠的對電纜接頭進行實時在線監(jiān)測。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種環(huán)網柜內電纜接頭的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
[0007]本實用新型一種環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控裝置，包括電纜接頭溫度監(jiān)控終端、溫度傳感器、信號傳輸線、加熱電阻、降溫風扇等。[0008]所述溫度監(jiān)控終端包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、報警模塊、通信模塊、顯示模塊和定值設定模塊。
[0009]所述溫度傳感器通過傳輸線與溫度監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊相連，所述溫度監(jiān)控終端的通信模塊通過現(xiàn)場總線或通過無線網絡與遠程主站系統(tǒng)通信，所述數(shù)據(jù)處理模塊與報警模塊通過現(xiàn)場總線相連。
[0010]所述溫度傳感器包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器測量電纜接頭周圍的環(huán)境絕對溫度，所述第二溫度傳感器直接測量電纜接頭絕對溫度。
[0011 ] 所述數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊可以設置在數(shù)字信號控制器中，所述定值設定模塊為定值編碼器，其與數(shù)字信號控制器的相應管腳相連。
[0012]所述通信模塊包括本地現(xiàn)場總線通信裝置和無線網絡通信裝置，所述本地現(xiàn)場總線通信裝置可以為RS485/232通信裝置，所述無線網絡通信裝置可以為無線網絡傳輸器。
[0013]所述溫度監(jiān)控終端還包括高速光耦合器，所述高速光耦合器設置在數(shù)據(jù)處理模塊與所述通信模塊之間，設置在所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述報警模塊和顯示模塊之間，還設置在數(shù)據(jù)處理模塊與環(huán)網柜電路控制開關之間。
[0014]所述報警模塊為報警器，所述顯示模塊為顯示燈或顯示屏。
[0015]本實用新型一種環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)設置在環(huán)網柜內部，所述環(huán)網柜包括電纜室、開關室、二次走線室、PT柜室、配電自動化室、環(huán)網柜配電終端、電纜等。
[0016]所述環(huán)網柜配電終端和溫度監(jiān)控終端設置在配電自動化室內，所述第一溫度傳感器設置在電纜室內，所述第二溫度傳感器設置在與電纜接頭相對應的位置。
[0017]所述數(shù)據(jù)處理模塊與環(huán)網柜配電終端的開關相連。
[0018]一種根據(jù)本實用新型的環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)進行電纜接頭溫度監(jiān)測的方法，其步驟為:
[0019]通過環(huán)網柜內紅外測溫傳感器對環(huán)網柜內電纜接頭的絕對溫度進行溫度實時在線監(jiān)測，并將測得的值傳送給溫度監(jiān)控終端的數(shù)字信號控制器；
[0020]通過安裝于環(huán)網柜內的溫度傳感器對環(huán)網柜內的環(huán)境絕對溫度進行實時在線監(jiān)測，并將測得的值傳送給溫度監(jiān)控終端的數(shù)字信號控制器；
[0021]溫度監(jiān)控終端獲得同一時刻的電纜接頭絕對溫度和環(huán)境絕對溫度兩個溫度，進行溫度比較，獲得電纜接頭的相對溫度；
[0022]溫度監(jiān)控終端對一段時間內電纜接頭的的絕對溫度進行比較、計算、分析，得出電纜接頭的絕對溫升速率，對環(huán)境溫度的相同時間段內的絕對溫度進行比較、計算、分析，得出環(huán)境絕對溫升速率；
[0023]溫度監(jiān)控終端的數(shù)字信號控制器將一段時間內電纜接頭的相對溫度進行比較計算，得出電纜接頭的相對溫升速率Vl ;
[0024]溫度監(jiān)控終端的數(shù)字信號控制器將同一時刻的環(huán)境絕對溫升速率和電纜接頭絕對溫升速率進行比較計算，得出電纜接頭相對溫升速率v2 ；
[0025]所述數(shù)字信號控制器將計算得出的電纜接頭相對溫升速率Vl和相對溫升速率v2進行補償、校驗，得到實際的電纜相對溫升速率vO ；
[0026]根據(jù)電纜接頭相對溫度和相對溫升速率vO，在定值編碼器上設置相對溫度和溫升速率閥值，并傳送給數(shù)字信號控制器。當電纜接頭相對溫度或相對溫升速率vO超過所設定的上限閥值時，產生報警信號，由數(shù)字信號控制器發(fā)送給報警燈或報警鈴，并產生風扇控制信號，給電纜柜進行降溫。
[0027]當電纜接頭相對溫度或相對溫升速率VO超過最高上限閥值時，數(shù)字信號控制器向環(huán)網柜發(fā)送分合閘命令，使環(huán)網柜斷電，以保證設備安全。
[0028]以上各數(shù)據(jù)和指令，都通過數(shù)字信號控制器傳送給通信模塊，再由通信模塊傳送給遠程主站，由主站對設備進行監(jiān)控，必要時下達控制指令。
[0029]所述控制指令由主站發(fā)送給通信模塊，通信模塊再將指令傳送給數(shù)字信號控制器，由其對配電終端相應設備進行控制。
[0030]本實用新型采取對電纜接頭溫度監(jiān)測、環(huán)網柜內環(huán)境溫度監(jiān)測以及電纜接頭和環(huán)境的相對溫度和相對溫度上升速率相結合的智能溫度監(jiān)測方法，提出環(huán)網柜內電纜接頭相對溫度及相對溫升速率的概念，提供了一種新型的環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控終端。
[0031]通過對電纜接頭的相對溫度值、相對溫升速率值進行合理的判據(jù)分析，可以對環(huán)網柜電纜接頭溫度狀態(tài)進行實時更為可靠的在線監(jiān)測及預警，同時可根據(jù)溫度情況控制降溫風扇或加熱電阻，甚至必要時采取對環(huán)網柜進行分合閘控制，以保證設備的安全和供電的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本實用新型的溫度監(jiān)控終端安裝結構示意圖；
[0033]圖2為本實用新型的系統(tǒng)整體架構圖；
[0034]圖3為本實用新型的硬件原理框圖；
[0035]圖4為本實用新型的數(shù)據(jù)處理流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細描述:
[0037]圖1為本實用新型實施例的溫度監(jiān)控終端安裝結構示意圖，溫度監(jiān)控終端安裝在一環(huán)網柜中，環(huán)網柜為一柜體，柜體中包括電纜室1、開關室2、二次走線室3、PT電源柜4、配電自動化室5。配電自動化室5內設置有配電終端6和溫度監(jiān)控終端7。電纜室位于環(huán)網柜底部，有多個，其內部有電纜接頭8和傳感器。
[0038]環(huán)網柜本體:環(huán)網柜采取上斷路器、下負荷單元的共箱式結構，配備全絕緣的密封不銹鋼外殼，內置SF氣體，可承受潮濕、多沙多塵的惡劣環(huán)境。
[0039]開關室2:有多個，位于電纜室上方，設置有環(huán)網柜的開關設備。
[0040]二次走線室3:位于環(huán)網柜頂部、開關室上方，環(huán)網柜二次機柜和傳感器、以及溫度監(jiān)控終端的走線均通過二次走線室3布線。
[0041]PT電源柜4:環(huán)網柜二次供電的部分單獨配置有一個PT柜，PT柜可采取兩路供電的方式，可以從兩路進線獲得電源，并具有后備電源，以確保環(huán)網柜能夠不間斷的給溫度監(jiān)控終端和環(huán)網柜配電終端提供可靠的電源。
[0042]配電自動化室5:配電自動化室內設置有溫度監(jiān)控終端7和環(huán)網柜的配電終端6，還包括通信模塊，用于與子站或主站進行通信。
[0043]配電終端6:用于為溫度監(jiān)控終端供電。[0044]溫度監(jiān)控終端7:數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、報警模塊、通信模塊、顯示模塊和定值設定模塊，在圖中未示出。
[0045]第一溫度傳感器9:為安裝于高壓側電纜室內的紅外測溫傳感器，與電纜接頭保持適當?shù)木嚯x，測量電纜接頭8的絕對溫度值。IOkV和35kV環(huán)網柜中探頭離電纜接頭的距離應保持在40mm以上，故紅外測溫探頭的距離系數(shù)比最小應該為10:1，可采用TN9系列的紅外測溫傳感器，測溫范圍為_30°C?+275°C，精度為0.1°C。
[0046]第二溫度溫度傳感器10:安裝于高壓側電纜室內，距離電纜接頭較遠，用于測量電纜室內的絕對環(huán)境溫度，并將測得的值傳送給溫度監(jiān)控終端?？刹捎孟盗械腟HTlO溫度傳感器，測量溫度范圍為_45°C?275°C，精度為0.1°C。
[0047]第一溫度溫度傳感器9和第二溫度傳感器10通過傳輸線與溫度監(jiān)控終端7的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊相連，溫度監(jiān)控終端7的通信模塊通過現(xiàn)場總線或通過無線網絡與遠程主站通信，所述數(shù)據(jù)處理模塊與報警模塊通過現(xiàn)場總線相連。
[0048]圖2為本實用新型實施例的系統(tǒng)整體架構圖，多個環(huán)網柜通過通訊網絡與主站通信。每個環(huán)網柜內，電纜接頭溫度監(jiān)測傳感器和環(huán)境溫度監(jiān)測傳感器將所測得數(shù)據(jù)傳送給溫度監(jiān)控終端，溫度監(jiān)控終端將數(shù)據(jù)通過通訊網絡傳送給主站，當數(shù)據(jù)超過限定值時，報警與溫度控制模塊動作。
[0049]圖3為本實用新型實施例的硬件原理框圖。
[0050]環(huán)網柜電纜室I內的第一溫度傳感器9和第二溫度傳感器10分別測量電纜室環(huán)境溫度以及電纜接頭8溫度，二者與溫度監(jiān)控終端7的數(shù)字信號控制器相連；溫度監(jiān)控終端7內的定值編碼器與數(shù)字信號控制器相連；通信模塊、報警模塊、顯示模塊分別連接有光耦合器，光耦合器的另一端連接至數(shù)字信號控制器；數(shù)字信號控制器還與環(huán)網柜配電終端10的開關相連，且二者之間串聯(lián)有光耦合器。
[0051 ] 第一溫度傳感器9與第二溫度傳感器10分別為電纜接頭測溫傳感器、環(huán)境溫度傳感器，二者測得的值作為模擬量信號傳送給數(shù)字信號控制器，定值編碼器輸入值由配電終端的數(shù)字信號控制器測得，并作為輸入量，供數(shù)字信號控制器作為判據(jù)。通信模塊通過現(xiàn)場總線協(xié)議與數(shù)字信號控制器相連，同時，通過現(xiàn)場總線或無線網絡與后臺主站系統(tǒng)進行實時通訊。數(shù)字信號控制器輸出的控制信號作用于環(huán)網柜的斷路器開關、風扇或加熱電阻，分別用于使環(huán)網柜進行分合閘操作、降溫處理或升溫處理。數(shù)字信號控制器的報警控制、狀態(tài)顯示控制信號分別作用于報警模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。其中，數(shù)字信號控制器與報警模塊、環(huán)網柜開關以及通信模塊之間分別通過光耦合器相連，以保證數(shù)據(jù)精確。報警模塊采用的報警器可包括蜂鳴報警、聲光報警，數(shù)據(jù)顯示模塊包括LED狀態(tài)指示燈、LCD液晶顯示屏等。
[0052]圖4為利用本實用新型的電纜接頭溫度監(jiān)控方法的數(shù)據(jù)處理流程圖，處理結果為把電纜接頭的相對溫度和相對溫升速率作為電纜運行狀態(tài)監(jiān)測的判據(jù)，實現(xiàn)環(huán)網柜電纜接頭的溫度監(jiān)測與控制。
[0053]實際應用中，配電終端的數(shù)字信號控制器采用型號為STM32f407VG的DSC芯片；芯片的內部資源很多，存儲容量大，價格便宜，同時ARM芯片有無線通信接口、以太網通信接口，也能產生PWM波，能快速處理和輸出模擬量、數(shù)字量、控制信號、報警信號等。對控制信號、報警信號輸出增加TLP112光耦隔離，保證輸出信號的穩(wěn)定性和抗干擾性。采取宏電H7710系列的通信模塊，監(jiān)控終端既能通過GPRS通信方式與主站之間交換數(shù)據(jù)，又能通過GSM通信方式把報警信號發(fā)送給用戶手機，同時具有RS232/RS485當?shù)赝ㄐ偶熬S護接口。
[0054]以上的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍。
【權利要求】
1.一種環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括環(huán)網柜，所述環(huán)網柜包括電纜室(I)、開關室(2)、二次走線室(3)、PT電源柜(4)、配電自動化室(5)，所述配電自動化室(5)內設置有配電終端(6)和溫度監(jiān)控終端(7)，所述電纜室(I)位于環(huán)網柜底部，有多個，其內部有電纜接頭(8)和傳感器； 所述環(huán)網柜采取上斷路器、下負荷單元的共箱式結構，配備全絕緣的密封不銹鋼外殼，內置SF氣體； 所述開關室(2 )位于電纜室上方，設置有環(huán)網柜的開關設備； 所述二次走線室(3)位于環(huán)網柜頂部、開關室上方，環(huán)網柜二次機柜和傳感器、以及溫度監(jiān)控終端的走線均通過二次走線室(3)布線； 其特征在于，還包括遠程主站； 所述溫度監(jiān)控終端(7)包括數(shù)字信號控制器和報警模塊； 所述溫度傳感器設置在電纜室內，并通過信號傳輸線與溫度監(jiān)控終端(7)相連； 所述溫度監(jiān)控終端(7)與遠程主站相互通信； 所述溫度監(jiān)控終端(7)與所述報警模塊相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述溫度傳感器包括第一溫度傳感器(9)和第二溫度傳感器(10)，所述第一溫度傳感器(9)測量電纜接頭絕對溫度，所述第二溫度傳感器(10)測量環(huán)網柜電纜室內環(huán)境絕對溫度； 所述溫度監(jiān)控終端(7)和所述環(huán)網柜配電終端(6)設置在配網自動化室(5)內； 所述溫度監(jiān)控終端(7)通過現(xiàn)場總線或通過無線網絡與遠程主站通信； 所述溫度監(jiān)控終端(7)與報警模塊通過現(xiàn)場總線相連； 所述溫度監(jiān)控終端(7)還包括無線網絡傳輸模塊和顯示模塊。
3.根據(jù)權利要求2所述的環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 還包括定值編碼器、光耦合器； 所述配電終端(6)的數(shù)字信號控制器與所述報警模塊、所述顯示模塊、所述通信模塊之間設置有光耦合器。
4.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊包括無線網絡傳輸器和RS232/485現(xiàn)場總線接口。
5.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)網柜電纜接頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述報警模塊為報警器，所述顯示模塊為顯示屏； 所述數(shù)字信號控制器可采用型號為STM32f407VG的DSC芯片； 所述通信模塊可采用H7710系列。
【文檔編號】G05B19/418GK203745860SQ201320833876
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權日:2013年12月17日
【發(fā)明者】楊敦高, 劉玉剛, 曹西征, 李振林 申請人:北京合銳賽爾電力科技有限公司