一种高压电缆护层接地电流在线监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及高压电缆技术领域，具体为一种高压电缆护层接地电流在线监测装置。


背景技术：

2.电力电缆在线监测及诊断的任务是了解电缆绝缘状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法。结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对电缆绝缘状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态。并对状态进行显示和记录，对异常状态发出报警，以便运行人员及时处理。同时为设备的绝缘评估、合理使用和安全工作提供信息和基础数据。
3.随着电网建设的高速发展，电力电缆的使用越来越广泛，对新建电缆的性能监测和历史数据搜集的需求将会越来越多。同时，早期铺设的电缆现在陆续到了正常使用年限，电缆的绝缘问题将会日益增加。
4.长期实践证明，局部放电是造成电力电缆绝缘破坏的主要原因。首先，在局部放电的过程中，电离出来的电子、正负离子在电场力的作用下具有很大的能量，当他们碰撞到绝缘内空气洗的绝缘壁时，足以打断绝缘材料高分子的化学键产生裂解。其次，在放电点上介质发热可达到很高的温度，是的绝缘材料在放电点被烧焦或熔化。温度升高还会产生热裂解或促使氧化裂解。同时温度升高会增大介质的电导和损耗，由此产生恶化循环，导致绝缘体破坏。第三，在局部放电过程中会产生许多活性生成物，这些生成物会腐蚀绝缘体，使得介质性能劣化。第四，局部放电都有可能产生x射线和y射线，这两种射线具有很高的能量，能够促使高分子裂解。除此之外，连续爆破性的放电以及放电产生的高压气体都会使绝缘体产生微裂，从而发生成电树枝。现有的高压电缆监护方式多是通过人工现场巡检的方式确定高压电缆的完好程度，但是人工巡检的方式效率低下，当电缆出现故障时，无法及时的对电缆进行维护。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，以解决上述背景技术中提出的现有的高压电缆监护方式多是通过人工现场巡检的方式确定高压电缆的完好程度，但是人工巡检的方式效率低下，当电缆出现故障时，无法及时的对电缆进行维护的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，包括：
7.外机箱，所述外机箱的内腔安装有处理模块和通讯模块，所述通讯模块与所述处理模块电性连接，所述通讯模块为g通讯模块；
8.温度振动传感器接口，所述温度振动传感器接口设置在所述外机箱的端面，所述温度振动传感器接口与所述处理模块电性连接；
9.通讯口，所述通讯口设置在所述外机箱的端面并设置在所述温度振动传感器接口
的侧面，所述通讯口与所述处理模块电性连接；
10.接地电流传感器接口，所述接地电流传感器接口设置在所述外机箱的端面并设置在所述通讯口的侧面，所述接地电流传感器接口与所述处理模块电性连接；
11.高频电流传感器接口，所述高频电流传感器接口设置在所述外机箱的端面并设置在所述接地电流传感器接口的侧面，所述高频电流传感器接口与所述处理模块电性连接。
12.优选的，还包括感应取电电流传感器接口，所述感应取电电流传感器接口设置在所述外机箱的端面，所述感应取电电流传感器接口设置在所述温度振动传感器接口远离所述通讯口的一侧。
13.优选的，还包括感应取电电流互感器，所述感应取电电流互感器与所述感应取电电流传感器接口电性连接。
14.优选的，还包括主缆电流测量互感器，所述主缆电流测量互感器与所述高频电流传感器接口电性连接。
15.优选的，还包括接地线电流测量互感器，所述接地线电流测量互感器与所述接地电流传感器接口电性连接。
16.优选的，还包括高频电流传感器，所述高频电流传感器与所述通讯口电性连接。
17.优选的，还包括温度振动传感器，所述温度振动传感器与所述温度振动传感器接口电性连接。
18.优选的，还包括光纤接口，所述光纤接口设置在所述外机箱的端面并设置在所述高频电流传感器接口的侧面。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该种高压电缆护层接地电流在线监测装置，通过主缆电流测量互感器、接地线电流测量互感器、高频电流传感器和温度振动传感器分别采集主缆电流信号、接地线电流信号、电缆高频局部放电信号和电缆接头和表皮温度振动信号，并通过通讯模块进行上传，利用5g网络实现电流数据自动采集。当电缆出现故障时，平台能够快速响应并发出报警，取代人工现场巡检，实现巡检无人化与智能化。
附图说明
20.图1为本实用新型结构示意图；
21.图2为本实用新型系统流程示意框图。
22.图中：100外机箱、200感应取电电流传感器接口、300温度振动传感器接口、400高频电流传感器接口、500接地电流传感器接口、600高频电流传感器接口、700光纤接口。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型提供一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，通过主缆电流测量互感器、接地线电流测量互感器、高频电流传感器和温度振动传感器分别采集主缆电流信号、接地线电流信号、电缆高频局部放电信号和电缆接头和表皮温度振动信号，并通过通讯模
块进行上传，利用5g网络实现电流数据自动采集。当电缆出现故障时，平台能够快速响应并发出报警，取代人工现场巡检，实现巡检无人化与智能化，请参阅图1，包括：外机箱100、感应取电电流传感器接口200、温度振动传感器接口300、通讯口400、接地电流传感器接口500、高频电流传感器接口600和光纤接口700；
25.请参阅图1-2，所述外机箱100的内腔安装有处理模块和通讯模块，通讯模块与处理模块电性连接，通讯模块为5g通讯模块，本系统主要利用无线运营商(移动，联通，电信)提供的付费网络，通过运营商的网络建立华为云与现场采集单元之间的通讯信道，主要利用的是5g通讯网络，5g特点与智能电网性能高度匹配，对电缆接地电流在线监测而言，采集数据通过5g网络传输速度更快、网络延时低、安全性更高，利用5g网络大带宽、高可靠特性可以实现更多采集设备组网，提高数据传输效率，提高网络扩容能力，利用5g网络实现电流数据自动采集，当电缆出现故障时，平台能够快速响应并发出报警，取代人工现场巡检，实现巡检无人化与智能化，利用5g网络可以降低设备组网成本，安装方式灵活，组网简单、成本低；
26.感应取电电流传感器接口200设置在外机箱100的端面，感应取电电流传感器接口200设置在温度振动传感器接口300远离通讯口400的一侧，还包括感应取电电流互感器，感应取电电流互感器与感应取电电流传感器接口200电性连接，感应取电电流传感器接口200有两个，分别为ct1和ct2，如图1所示，前端采集单元主要由双ct取电插件、接地电流采集插件和电缆局放采集插件，双ct取电插件将感应取电电流互感器获取的能量经过整流、滤波、稳压等过程，获得稳定的电压信号，双ct取电插件引入先进的超级电容设计，可以保证在电力断电后，系统保证工作10分钟。超级电容的引入为数据采集单元提供了后备电源，超级电容在感应取电电流互感器获取的电压信号后，经整流稳压为超级电容充电。当无法获取感应电流或感应电流无法满足数据采集单元工作时，超级电容进行放电为数据采集单元提供电能。超级电容具有充电速度快，使用寿命长，大电流放电，绿色环保等特点；
27.温度振动传感器接口300设置在外机箱100的端面，温度振动传感器接口300与处理模块电性连接，还包括温度振动传感器，温度振动传感器与温度振动传感器接口300电性连接，温度振动传感器接口300的数量为4个，分别为a相温度振动传感器接口sa、b相温度振动传感器接口sb、c相温度振动传感器接口sc和环境温度传感器接口se，如图1所示，主要用于采集电缆接头和表皮温度振动信号；
28.通讯口400设置在外机箱100的端面并设置在温度振动传感器接口300的侧面，通讯口400与处理模块电性连接，还包括高频电流传感器，高频电流传感器与通讯口400电性连接，通讯口400的数量为1个，通讯口com，如图1所示；
29.接地电流传感器接口500设置在外机箱100的端面并设置在通讯口400的侧面，接地电流传感器接口500与处理模块电性连接，还包括接地线电流测量互感器，接地线电流测量互感器与接地电流传感器接口500电性连接，接地电流传感器接口500的数量为4个，分别为a相接地电流传感器接口ia、b相接地电流传感器接口ib、c相接地电流传感器接口ic和总接地电流传感器接口ie，如图1所示，主要负责采集接地线电流信号；
30.高频电流传感器接口600设置在外机箱100的端面并设置在接地电流传感器接口500的侧面，高频电流传感器接口600与处理模块电性连接，还包括主缆电流测量互感器，主缆电流测量互感器与高频电流传感器接口600电性连接，高频电流传感器接口600的数量为
3个，分别为a相高频电流传感器接口pda、b相高频电流传感器接口pdb、c相高频电流传感器接口pdc，如图1所示，主要负责采集主缆电流信号；
31.光纤接口700设置在外机箱100的端面并设置在高频电流传感器接口600的侧面，光纤接口700分为光纤通讯输入接口fiber in和光纤通讯输出接口fiber out，如图1所示；
32.接地电流采集插件通过测量电流互感器信号完成接地电流真有效值采集，采集电缆接头和表皮温度振动信号，并通过无线或光纤形式传输数据到后台，电缆局放采集插件实现测量电缆局部放电信号，实现电缆局部放电信号采集，外机箱100采用外防水机箱加内机箱的设计方式，系统通过防水插头将ct信号引入到采集系统中。其中电路板全部安装在内机箱中。外机箱用于防水、防水接头安装及内机箱安装。外壳防水等级为ip68，内机箱为标准4u半宽机箱，采用插件式安装方式，首创背插板式结构，为业内首次使用，极大的方便了现场的调试与维护。包含双ct取电插件、接地电流采集插件和电缆局放采集插件，方便硬件模块的随意配置，外机箱采用304不锈钢材质，内机箱通过螺柱固定在外机箱上，并航空插座安装在外机箱上；
33.电流互感器完成接地电流和主缆电流测量。其中接地电流互感器最大量程为300a，变比为300:5，精度为1％。主缆电流传感器最大量程为1000a，量程为1000:5，精度为1％；
34.电缆局放传感器采用宽频带开口型电流传感器，能很好的抑制噪声，高频损耗小，可以安全方便使用。采用纳米晶材料，响应频率范围为0.3-100mhz，灵敏度大于5mv/mv，阻抗为50欧姆；
35.温度振动传感器实现电缆接头和表面温度振动信号采集，其中温度测量范围为-5～260℃，振动范围0～16g，可以满足三相接头和表皮温度振动测量和环境温度测量功能；
36.现场无法提供方便电源的情况下，可以用于采集主缆上的能量，为采集单元提供运行所需电流。取电ct最大取电能力达7.5va；
37.在具体使用时
38.ct电流传感器安装地点应优选于站外，应安装于可监测到护套环流的位置；
39.单段线路仅在直接接地端每相安装1只ct电流传感器；
40.在一段环流系统内，每相仅安装一只ct电流传感器：在由交叉互联箱和直连接地箱构成的环流系统内，ct安装在交叉互联箱体内；仅由直连接地箱构成的环流系统，ct安装在直连接地箱外的接地电缆上；
41.在每一处护层环流监测点安装1只中间接头表层温度传感器，安装位置为电缆接头处，每相各一只，共三只温度传感器，电缆表面温度传感器安装于最接近的电缆管内，每相各一只，共三只温度传感器，该传感器用于动态载流量监测用，另1只环境温度传感器；每一处共7个温度传感器；
42.在每一处护层环流监测点安装1只电缆接头故障振动度传感器，安装位置为电缆接头处，每相各一只，共三只故障振动度传感器；
43.hfct电流传感器安装于电缆终端接地线处或交叉互联箱内；
44.无线护层电流采集装置安装在地下1.6米工井内，长期水浸泡工作，因此该装置电装盒应采用壁挂式外壳结构设计，防护等级应达到ip68标准；
45.在正常情况下，电缆金属护套因与缆芯之间存在一定的感应电势，在事故以及系
统内部过电压或雷击过电压情况下，感应电势尤为严重。因此，电缆金属护套必须正确接地，利用大地将电缆金属护套限制在允许接地电位上。66kv以上电力电缆多为单芯电缆，敷设时若金属护套两端三相互联后直接接地，则线芯通过电流时，由于导体电流的电磁感应，在金属护套上产生的感应电压使得金属护套上出现感应环流。本系统采用了环流法原理，即单芯电缆金属护套在正常情况下(即一点接地)，金属护套上环流极小，主要是容性电流，而一旦金属护套出现多点接地与大地形成回路后，环流显著增加，严重时可达主电流的90％以上。
46.同时局部放电也是破坏电力电缆绝缘的主要原因。在局部放电的作用下，电力电缆绝缘体裂解，产生的高温会使电缆放电点烧焦等。
47.本系统通过采集接地电流及主缆电流有效值，同时采集电缆上的工频波形及高频局部放电信号、电缆接头和表皮温度振动信号，基于mqtt协议发布订阅架构，通过5g无线通信方式，以一定的时间间隔将数据远程发布到服务器，供给后台采集程序订阅，存入数据库并由客户端软件页面显示。实时监测金属护套环流及其变化量、工频及局部放电信号图谱数据和和温度振动信号即可实现单芯电缆金属护套多点接地故障的在线监测。
48.后台采集程序订阅数据后建立历史数据文件，并将这些数据绘制成各种曲线。电缆运行维护人员可根据这些曲线提供的信息来了解整条电缆的长期运行状态。
49.同时，后台采集程序对采集的电流数据进行处理，提供电缆电流异常告警及设备状态告警。
50.虽然在上文中已经参考实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：
1.一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，其特征在于：包括：外机箱(100)，所述外机箱(100)的内腔安装有处理模块和通讯模块，所述通讯模块与所述处理模块电性连接，所述通讯模块为5g通讯模块；温度振动传感器接口(300)，所述温度振动传感器接口(300)设置在所述外机箱(100)的端面，所述温度振动传感器接口(300)与所述处理模块电性连接；通讯口(400)，所述通讯口(400)设置在所述外机箱(100)的端面并设置在所述温度振动传感器接口(300)的侧面，所述通讯口(400)与所述处理模块电性连接；接地电流传感器接口(500)，所述接地电流传感器接口(500)设置在所述外机箱(100)的端面并设置在所述通讯口(400)的侧面，所述接地电流传感器接口(500)与所述处理模块电性连接；高频电流传感器接口(600)，所述高频电流传感器接口(600)设置在所述外机箱(100)的端面并设置在所述接地电流传感器接口(500)的侧面，所述高频电流传感器接口(600)与所述处理模块电性连接。2.根据权利要求1所述的一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，其特征在于：还包括感应取电电流传感器接口(200)，所述感应取电电流传感器接口(200)设置在所述外机箱(100)的端面，所述感应取电电流传感器接口(200)设置在所述温度振动传感器接口(300)远离所述通讯口(400)的一侧。3.根据权利要求2所述的一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，其特征在于：还包括感应取电电流互感器，所述感应取电电流互感器与所述感应取电电流传感器接口(200)电性连接。4.根据权利要求3所述的一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，其特征在于：还包括主缆电流测量互感器，所述主缆电流测量互感器与所述高频电流传感器接口(600)电性连接。5.根据权利要求4所述的一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，其特征在于：还包括接地线电流测量互感器，所述接地线电流测量互感器与所述接地电流传感器接口(500)电性连接。6.根据权利要求5所述的一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，其特征在于：还包括高频电流传感器，所述高频电流传感器与所述通讯口(400)电性连接。7.根据权利要求6所述的一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，其特征在于：还包括温度振动传感器，所述温度振动传感器与所述温度振动传感器接口(300)电性连接。8.根据权利要求7所述的一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，其特征在于：还包括光纤接口(700)，所述光纤接口(700)设置在所述外机箱(100)的端面并设置在所述高频电流传感器接口(600)的侧面。

技术总结
本实用新型公开了高压电缆技术领域的一种高压电缆护层接地电流在线监测装置，包括：外机箱，所述外机箱的内腔安装有处理模块和通讯模块，所述通讯模块与所述处理模块电性连接，所述通讯模块为5G通讯模块；温度振动传感器接口，该种高压电缆护层接地电流在线监测装置，通过主缆电流测量互感器、接地线电流测量互感器、高频电流传感器和温度振动传感器分别采集主缆电流信号、接地线电流信号、电缆高频局部放电信号和电缆接头和表皮温度振动信号，并通过通讯模块进行上传，利用5G网络实现电流数据自动采集。当电缆出现故障时，平台能够快速响应并发出报警，取代人工现场巡检，实现巡检无人化与智能化。检无人化与智能化。检无人化与智能化。


技术研发人员：陈勇 喻启锋 金程 王刚 杨莉 陈华松
受保护的技术使用者：武汉朗德电气有限公司
技术研发日：2023.02.20
技术公布日：2023/9/19