电力电缆多状态综合在线监测系统及电缆线芯温度的计算方法技术方案

技术编号:11824978 阅读:141 留言:0更新日期:2015-08-05 03:18
本发明专利技术提出了电力电缆多状态综合在线监测系统及电缆线芯温度的计算方法,该系统包括终端节点、中心节点和数据管理平台,终端节点包括有多个监测单元,每个监测单元包括监测点、传感器、数据采集模块和无线发射模块,传感器输出端与数据采集模块输入端连接,数据采集模块输出端与无线发射模块输入端连接,无线发射模块发送数据信息给到中心节点;中心节点包括中心节点模块和GPRS发射模块,中心节点模块连接GPRS发射模块,GPRS发射模块利用GPRS网络将数据上传给数据管理平台,数据管理平台根据所接收到的数据信息分析电线电缆所处的状态。本发明专利技术能及时准确发现电缆的绝缘缺陷,准确计算出电缆线芯温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力设备绝缘监测
,具体涉及一种电力电缆多状态综合在线 监测系统及电缆线芯温度的计算方法。
技术介绍
随着城市化以及城市电网的发展,电力电缆得到广泛应用。通过对全国主要城市 电力电缆运行故障率进行调研发现,在电缆初期运行的1~5年内以及投入运行后的5~ 25年中,电力电缆附件(包括分支接头、终端接头和中间接头)的故障率一直是最高的。 电力电缆大量分布于城市的各个区域,这些电缆长期运行在高电压、大电流环境 下,而电力电缆通过电缆沟方式被安装在地表下,有可能出现绝缘老化和中间接头温度升 高等问题,而这些问题在运行过程中不容易被察觉,随着长时间的运行,如不及时采取措施 就可能造成事故。 所以急需建立对电力电缆多状态进行实时监测的系统,通过温度实时监测数据提 示监控人员发现问题并实施改善,来有效避免事故产生,减少损失。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的缺陷,本专利技术的目的是提供一种能及时、准确发 现电力电缆的绝缘缺陷,并且测试电缆线芯温度受环境影响小的电力电缆多状态综合在线 监测系统及电缆线芯温度的计算方法。 为了实现本专利技术的上述目的,本专利技术提供了一种电力电缆多状态综合在线监测系 统,包括终端节点、中心节点和数据管理平台, 所述终端节点包括有多个监测单元,每个监测单元包括监测点、传感器、数据采集 模块和无线发射模块,所述传感器检测监测点的相应信息,传感器输出端与数据采集模块 输入端连接,所述数据采集模块输出端与无线发射模块输入端连接,无线发射模块发送数 据信息给到中心节点; 所述中心节点包括中心节点模块和GPRS发射模块,所述中心节点模块输出端连 接GPRS发射模块输入端,所述中心节点模块接收所述无线发射模块传递的数据信息,并传 递给GPRS发射模块,所述GPRS发射模块利用GPRS网络将数据上传给所述数据管理平台, 所述数据管理平台根据所接收到的数据信息分析电线电缆所处的状态。 在数据采集终端,采用传感器对环境参数,尤其是电缆中间接头温度进行实时数 据采集,并将所采集的数据由无线发射模块传送到中心节点模块,中心节点模块传递给 GPRS发射模块,采用轮询的方式读取其负责范围内的终端节点温度数据,GPRS发射模块再 给到数据管理平台,数据管理平台用于数据的采集、处理、存储、诊断、预警。 进一步的,所述传感器包括温度传感器、烟雾传感器和水位传感器。采用多种传感 器,对电缆沟内的多项环境因素进行采集,使得监控效果更加好。 进一步的,所述无线发射模块为ZigBee无线发射模块,所述中心节点模块为 ZigBee中心节点模块。因终端节点大都安装在电缆沟内,不便于工作人员的维护,采用 ZigBee无线发射模块和ZigBee中心节点模块进行无线传输,使维护更加方便,同时也减少 了巡检成本;同时ZigBee无线发射模块和ZigBee中心节点模块的网络工作频段在2. 4GHz 上,这个频段和电力电缆产生的干扰频率相差远,所以在数据传输过程中的误码率很低,数 据传输稳定性较好。 本专利技术还提出了一种基于所述电力电缆多状态综合在线监测系统的电缆线芯温 度的计算方法,包括以下步骤:S1,在一段电缆的N个点处分别安装监测单元,N为正整数,寻找并定位同一时间 监测温度超过限定值Tt的P个监测点作为计算电缆线芯温度的对象,P为正整数;S2,收集P个监测点中某一个监测点A处t时间内的温度数据,所述t为正数;S3,从数据管理平台获得监测点A点处电缆表皮温度TsS4,收集监测点A处的电缆建设尺寸参数值建立电缆沟模型;S5,基于电缆沟模型,利用有限元方法及最优化方法联合求解得到与温度相关的 电缆沟介质参数<K=Oi,巾2,…,伞n);S6,从电网运营商获得流过电缆的负荷;S7,根据流过电缆的负荷、电缆沟介质参数<i>t以及二维电缆温度场的温度控制方 程得到电缆线芯温度。 在一段较长的电缆上,其中最容易发生故障的位置往往是该电缆的最热点,所以 本方法将一段运行中电缆的温度最高点及温度最高点线芯的温度作为了工程中关注的重 点。因一段电缆所处的环境和工况复杂,且对于不同的电缆表皮温度!;、电缆沟介质参数 4>t,电缆温度场有不同的呈现,因而电缆线芯温度也会有变化,所以本方法中对电缆沟介 质参数4>t的确定,在本方法起到了重要的作用,其中电缆沟介质参数巾t包括多种参数,其 中包括热材料介质热阻P,相应材料的扩散率S。 进一步的,步骤S4在建立电缆沟模型时,包括以下步骤: S4-1,将电缆沟向下方、左方、右方各延伸形成下、左、右边界,电缆沟盖板为上边 界的矩形为求解区域;S4-2,设置边界条件,电缆沟模型的边界条件需满足以下三个条件:恒温条1【主权项】1. 电力电缆多状态综合在线监测系统,其特征在于,包括终端节点、中心节点和数据管 理平台, 所述终端节点包括有多个监测单元,每个监测单元包括监测点、传感器、数据采集模块 和无线发射模块,所述传感器检测监测点的相应信息,传感器输出端与数据采集模块输入 端连接,所述数据采集模块输出端与无线发射模块输入端连接,无线发射模块发送数据信 息给到中心节点; 所述中心节点包括中心节点模块和GPRS发射模块,所述中心节点模块输出端连接 GPRS发射模块输入端,所述中心节点模块接收所述无线发射模块传递的数据信息,并传递 给GPRS发射模块,所述GPRS发射模块利用GPRS网络将数据上传给所述数据管理平台,所 述数据管理平台根据所接收到的数据信息分析电线电缆所处的状态。2. 根据权利要求1所述的电力电缆多状态综合在线监测系统,其特征在于,所述传感 器包括温度传感器、烟雾传感器和水位传感器。3. 根据权利要求1所述的电力电缆多状态综合在线监测系统,其特征在于,所述无线 发射模块为ZigBee无线发射模块,所述中心节点模块为ZigBee中心节点模块。4. 一种基于权利要求1-3任意一项所述的电力电缆多状态综合在线监测系统的电缆 线芯温度的计算方法,其特征在于,包括以下步骤: S1,在一段电缆的N个点处分别安装监测单元,N为正整数,寻找并定位同一时间监测 温度超过限定值Tt的P个监测点作为计算电缆线芯温度的对象,P为正整数; 52, 收集P个监测点中某一个监测点A处t时间内的温度数据,所述t为正数; 53, 从数据管理平台获得监测点A点处电缆表皮温度Ts; 54, 收集监测点A处的电缆建设尺寸参数值建立电缆沟模型; 55, 基于电缆沟模型,利用有限元方法及最优化方法联合求解得到与温度相关的电缆 沟介质参数<K= O P七,…,D ; 56, 从电网运营商获得流过电缆的负荷; 57, 根据流过电缆的负荷、电缆沟介质参数(K以及二维电缆温度场的温度控制方程得 到电缆线芯温度。5. 根据权利要求4所述的基于电力电缆多状态综合在线监测系统的电缆线芯温度的 有限元计算方法,其特征在于,步骤S4在建立电缆沟模型时,包括以下步骤: S4-1,将电缆沟向下方、左方、右方各延伸形成下、左、右边界,电缆沟盖板为上边界的 矩形为求解区域; S4-2,设置边界条件,电缆沟模型的边界条件需满足以下三个条件:其中,X和y是空间位置坐标,单位m ;Tb是研宄区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
电力电缆多状态综合在线监测系统,其特征在于,包括终端节点、中心节点和数据管理平台,所述终端节点包括有多个监测单元,每个监测单元包括监测点、传感器、数据采集模块和无线发射模块,所述传感器检测监测点的相应信息,传感器输出端与数据采集模块输入端连接,所述数据采集模块输出端与无线发射模块输入端连接,无线发射模块发送数据信息给到中心节点;所述中心节点包括中心节点模块和GPRS发射模块,所述中心节点模块输出端连接GPRS发射模块输入端,所述中心节点模块接收所述无线发射模块传递的数据信息,并传递给GPRS发射模块,所述GPRS发射模块利用GPRS网络将数据上传给所述数据管理平台,所述数据管理平台根据所接收到的数据信息分析电线电缆所处的状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:叶笛焦阳郜建祥张曦张仕焜熊兰林高林
申请(专利权)人:国家电网公司国网重庆市电力公司南岸供电分公司重庆大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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