基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于电力设备状态监测技术领域，提出的基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测的系统及方法，利用已有的

【技术实现步骤摘要】
基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统及方法


[0001]本专利技术属于电力设备状态监测
，具体涉及基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统及方法
。

技术介绍

[0002]随着我国城市化进程的加快，电缆替代架空线作为配电通道将会进一步普及，距离将不断变长
。
目前已投入运行的
10kV
及以上电压等级的电力电缆总长度超过
80
万公里
。
相比于高压电力管廊方式，城市
10kV
中压电力电缆主要采用地下排管敷设
、
电缆沟敷设和直埋敷设方式，没有专用的管廊通道，电缆运行环境复杂恶劣，运维难度很大
。
通过对全国主要城市一百多家电力电缆运行维护单位的电缆运行状态调查统计和故障原因分析报告发现，我国电力电缆故障率仍高出发达国家数倍，因电缆故障导致的电缆火灾和爆炸数量较多，一半以上的电力电缆故障均发生于中间接头和终端，出现故障后，接头和终端的温度会显著上升，可通过温度监测
、
振动及超声波局放的感知判断其是否发生故障；另外，城市
10kV
地埋电缆易受机械施工外力破坏
、
人为盗割等，监测难度大
。
[0003]目前电力公司主要靠人工定期巡检方式运行维护，费时费力，极难发现故障隐患
。
采用先进的传感
、
通信
、
数据分析等数字技术，可以远程在线监测电力电缆运行状态，提升智能化运维水平
。
实现电缆状态监测，除部署状态监测用传感器外，现场传感器信号的通信是制约电缆监测主要难题
。
解决电缆线路监测信号传输主要有有线传输以及无线传输，有线传输需要重新敷设通信电缆
、
光纤等，对于直埋敷设
、
排管敷设及电缆沟敷设的电缆技术上无法实现，而且重新敷设线缆成本昂贵；利用无线传输尽管存在部署便捷
、
经济的优势，然而电缆线路埋于地下，无线信号普遍存在不稳定
、
信号弱的问题
。

技术实现思路

[0004]为克服上述技术问题，本专利技术提供了一种简单
、
经济
、
可靠的基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统及方法
。
[0005]本专利技术采用下述技术方案：
[0006]基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统，包括：
[0007]多参量感知单元，所述多参量感知单元分布安装在现场，所述多参量感知单元由传感器
、
感知信号采集器
、
微控制器
、
接口电路一以及电源构成；
[0008]载波通信机，所述载波通信机包括位于变电站的载波通信主机和分布在现场与多参量感知单元交互连接的载波通信从机，每台载波通信主机连接多台载波通信从机，所述载波通信机通过高频电缆和耦合器连接地埋电缆；
[0009]电力骨干传输网；
[0010]监测主站，所述监测主站设置在电力公司
。
[0011]优选的，所述载波通信机由接口电路二
、
调制解调单元
、
发送电路
、
接收电路和耦合电路组成，所述接口电路二连接调制解调单元，所述调制解调单元和耦合电路之间连接
发送电路和接收电路
。
[0012]优选的，所述多参量感知单元分布安装于环网柜
、
分支箱以及电缆接头
。
[0013]优选的，所述传感器包括水浸传感器
、
接头温度传感器
、
接地故障传感器
、
电流传感器
、
局放传感器
。
[0014]优选的，所述载波通讯机与耦合器之间的高频电缆采用
50
欧姆同轴信号电缆，所述耦合器选用磁性电感耦合器，按照载波通信标准规定，信号频率范围在
40kHz
‑
500kHz
之间
。
[0015]优选的，所述电源采用蓄电池
。
[0016]优选的，所述耦合器采用卡接式电感耦合器
。
[0017]基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测方法，包括以下步骤：
[0018]S1.
位于现场的多参量感知单元内的感知信号采集器实时采集各种传感器的信号，完成对各个传感器输出的模拟信号
、
状态信号的接口处理，输出适合于微控制器处理的数字信号，微控制器对采集的各种传感器信息进行处理分析，判断电缆运行状态是否正常，并做出评估，分析电缆运行状态数据，若数据越限，微控制器产生报警信号，接口电路一完成与载波通信机的交互，电源负责供能；
[0019]S2.
载波通讯机将数字信号转换为高频载波信号
(40kHz
‑
500kHz)
，接口电路二负责与多参量感知单元的数据交互，调制解调单元完成数字信号调制和模拟载波信号的解调，发送电路完成调制后载波信号的功率放大
、
输出，接收电路完成接收到电缆线路载波信号的放大
、
滤波和
AGC
自动增益控制功能，耦合电路是载波机收发电路与电缆耦合器的接口电路，通过高频电缆与外置电缆耦合器连接，实现电路阻抗的匹配和电气隔离；
[0020]S3.
报警信号通过电缆载波通信和电力骨干传输网传输信息到电力公司的监测主站进行分析处理，监测主站通知安检巡查人员现场处置；
[0021]S4.
监测主站定时主动查询或人工启动查询现场的多参量状态信息，进行远程监测
。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1.
本专利技术提出的监测系统只需要在
10kV
中压电缆线路上接入少量监测节点，利用电力电缆线路作为感知信息传输的载体实现的远程监测方式，通信与电缆本体一体化
、
感知与通信融合化，技术方法先进
、
通信网络简单，较好的解决了状态监测数据传输的难题，实现了电缆状态的实时监测与异常告警；相比于现有的城市管廊电力电缆在线监测系统采用的
RS485/
光纤等有线通信方式，载波通信利用已有
10kV
电力电缆线路资源，无需要重新布设通信线路；相比于射频无线通信方式，可以解决地埋电缆通道无线信号覆盖盲区的难题；电缆线路载波通信质量稳定可靠，无需额外布线，应用于分布广泛
、
使用条件复杂的城市及农村配电网电缆线路运行状态监测及报警，可大幅减少在线监测系统建设投资与维护费用，具有实现简单方便
、
部署灵活可靠
、
经济实用
、
使用方便的特点；
[0024]2.
本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统，其特征在于，包括：多参量感知单元，所述多参量感知单元分布安装在现场，所述多参量感知单元由传感器
、
感知信号采集器
、
微控制器
、
接口电路一以及电源构成；载波通信机，所述载波通信机包括位于变电站的载波通信主机和分布在现场与多参量感知单元交互连接的载波通信从机，每台载波通信主机连接多台载波通信从机，所述载波通信机通过高频电缆和耦合器连接地埋电缆；电力骨干传输网；监测主站，所述监测主站设置在电力公司
。2.
根据权利要求1所述的基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统，其特征在于，所述载波通信机由接口电路二
、
调制解调单元
、
发送电路
、
接收电路和耦合电路组成，所述接口电路二连接调制解调单元，所述调制解调单元和耦合电路之间连接发送电路和接收电路
。3.
根据权利要求1所述的基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统，其特征在于，所述多参量感知单元分布安装于环网柜
、
分支箱以及电缆接头
。4.
根据权利要求1所述的基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统，其特征在于，所述传感器包括水浸传感器
、
接头温度传感器
、
接地故障传感器
、
电流传感器
、
局放传感器
。5.
根据权利要求1所述的基于电缆载波通信的中压地埋电缆多参量监测系统，其特征在于，所述载波通讯机与耦合器之间的高频电缆采用
50
欧姆同轴信号电缆，所述耦合器选用磁性电感耦合器，按照载波通信标准规定，信号频率范围在
40kHz
‑
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：温玉，全宏达，张磊，曲正阳，高跃峰，朱建民，王哲，何越超，冀嵘，杨梦璐，王一琛，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司鹤壁供电公司，
类型：发明
国别省市：