电缆运行信息监测系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电缆运行信息监测系统及其实现方法，其包括信息传感器组件、信息采集终端、数据管理中继机、监控中心和现场巡检终端；信息采集终端由电压信号采集电路、电流信号采集电路、模拟开关、第一ARM处理器、第一无线收发模块组成；模拟开关的输出端与第一ARM处理器的相应输入端连接；数据管理中继机由GPS校时模块、第一GPRS模块、第二ARM处理器组成；监控中心包括WEB服务器、数据库服务器和第二GPRS模块。通过使用本电缆信息监测系统对电缆温度、电流、电场变化等信息进行有效的评估与诊断，实现24小时内周期收集数据记录，实现状态检修大大提高供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电缆运行信息监测系统及其实现方法。
技术介绍
随着城市的发展，用电量的增加，电缆接头出现故障的现象时有发生，大多情况下设备运行环境恶劣无人值守，在电缆局部发生故障后不易被发现，事故蔓延即造成重大事故，影响正常生产，给电力企业造成经济和信誉的重大损失，因此，预防事故的发生则成为安全生产的根本。国际上近年来通过对电缆运行状况进行监测，提前发现隐藏缺陷的方法来避免电缆运行事故的发生，而国家电网公司也要求大力开展电缆状态监测及检修工作，力求降低突发性断电事故发生率。目前许多供电公司都采用了加强人工巡检的措施，加强运行管理，但是这种方式 工作量大，无法实现连续跟踪观察电缆运行信息变化状况；也有的通过在环网柜或线路接点上加装EKA故障指示器，在分支线上安装热敏电阻探头，这些装置对单一电缆接头的温度及电流变化的故障告警有一定的作用，但是由于和相邻电缆接头数据无法融合，判据单一，误判率极高，还得靠人工分段拉闸断电检修方式确认，这些装置无法发挥应有作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种故障报警及快速自动定位缺陷或故障区段，提高故障报警准确度和减少故障查找时间；解决了现有单一功能产品存在的不足，极大的节省了资源并提高了运行效率的电缆运行信息监测系统及其实现方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案 本专利技术包括信息传感器组件、信息采集终端、数据管理中继机、监控中心和现场巡检终端; 所述信息采集终端由电压信号采集电路、电流信号采集电路、模拟开关、第一 ARM处理器、第一无线收发模块组成；所述电压信号采集电路和电流信号采集电路的输出端分别与模拟开关的相应输入端连接；所述模拟开关的输出端与第一 ARM处理器的相应输入端连接；所述第一 ARM处理器通过UART协议与第一无线收发模块双向连接，第一 ARM处理器的I/O同步脉冲接口同时连接所述模拟开关的相应控制端； 所述信息传感器组件的电压、电流和温度信息的输出端分别通过屏蔽线缆与所述电压信号采集电路的输入端、电流信号采集电路的输入端和第一 ARM处理器的相应输入端连接； 所述数据管理中继机由GPS校时模块、第一 GPRS模块、第二 ARM处理器组成；所述第二ARM处理器通过UART协议与GPS校时模块双向连接，第二 ARM处理器与第一 ARM处理器通过UART协议双向连接，第二 ARM处理器通过UART协议与第一 GPRS模块双向连接； 所述监控中心包括WEB服务器、数据库服务器和第二 GPRS模块；所述数据库服务器与WEB服务器双向连接；数据库服务器通过UART协议与第二 GPRS模块双向连接；所述第二GPRS模块与第一 GPRS模块无线连接； 所述现场巡检终端由移动PC机、第二无线收发模块组成；所述移动PC机通过Internet网络与WEB服务器双向连接；移动PC机与第二无线收发模块双向连接，第二无线收发模块与第一无线收发模块无线连接。所述的信息传感器组件由外壳、坡莫合金磁芯、电流感应线圈、电场电压感应片、温度传感器及带式硅钢片组成；所述坡莫合金磁芯位于外壳中，其两端分别伸出外壳的左右两侧壁，坡莫合金磁芯左端设有外螺纹，右端伸入到固定在外壳右侧外壁的连接架的左端孔中；连接架设有竖直槽孔，连接架右端孔中设有内螺纹；所述带式硅钢片伸入到所述竖直槽孔中，并且用锁紧螺钉固定；带式硅钢片的左端套在坡莫合金磁芯上，并且通过锁紧螺母固定，在坡莫合金磁芯上套有电流感应线圈的线圈套筒；在线圈套筒和外壳右侧内壁之间设置有套在坡莫合金磁芯上电场电压感应片；所述温度传感器装在外壳的壳体底部的孔中，在壳体的底部粘有导热矽胶垫片。所述电压信号采集电路由隔离保护电路、整流滤波电路及分压电路组成；· 所述隔离保护电路由稳压二极管W1、滤波电容Cl及二极管Dl组成；所述稳压二极管Wl的正极与信息传感器组件的电压的输出端相连，稳压二极管Wl的负极接地；所述滤波电容Cl与稳压二极管Wl并联；所述二极管Dl负极与稳压管Wl的正极相连，二极管Dl的正极接地； 所述整流滤波电路由整流二极管D2和滤波电容C2组成；所述整流二极管D2的正极与信息传感器组件的电压的输出端相连，整流二极管D2的负极经滤波电容C2接地； 所述分压电路由电阻R1-R2和电容C3组成；所述电阻R1-R2组成串联分压电路接在整流二极管D2和滤波电容C2的节点与地之间；所述滤波电容C3与电阻R2并联； 所述电流信号采集电路由保护电路和放大电路组成；所述保护电路由二极管D3-D4和稳压二极管W2组成；所述二极管D3的正极接地，二极管D3的负极接信息传感器组件的电流输出端；所述二级管D4的正极接信息传感器组件的电流输出端，二极管D4的负极接地；所述稳压二极管W2的正极与二极管D3的负极相连，稳压二级管W2的负极接地； 所述放大电路由电容C4-C5、电阻R3-R5和集成运算放大器K组成；所述集成运算放大器K的反相输入端经电阻R3接在信息传感器组件的电流输出端；集成运算放大器K的同相输入端经电阻R4接地；所述电容C4接在电阻R3和集成运算放大器K的反相输入端的节点与地之间；所述电容C2与电阻R5并联接在集成运算放大器K的反相输入端与模拟开关相应输入端之间； 所述模拟开关的型号为SGM4717 ;所述第一、第二无线收发模块的型号为NRF240 ;所述第一、第二 GPRS模块的型号为H7210 ;所述GPS校时模块的型号为NE0-5 ;所述第一 ARM处理器和第二 ARM处理器的型号同为STM320F103。所述电缆运行信息监测系统的实现方法，其特征在于步骤如下 (1)初始化； (2)所述信息采集终端的第一ARM处理器分别读取温度、电流、电压的变化值Λ Τ、Λ I、ΔU的全部数据； (3)判断温度变化量ΛT是否超过预设的报警阈值；若八T超过预设的报警阈值，进入第(3-1)步；否则转至第(4)步；(3-1)所述信息采集终端输出报警信息通过UART通信协议传递给数据管理中继机；再通过所述第一、第二 GPRS模块传递给监控中心； (4)判断电压变化量ΛU是否超接地限定值即电路是否发生单相接地故障；若八U超接地限定值，进入第(4-1)步；否则转至第(5)步； (4-1)从所述信息采集终端的第一 ARM处理器读取的数据中提取稳态电流分别进入第(4-1-1)步和第(4-1-3)步；同时从读取的数据中提取出暂态电流，进入第(4-1-2)步；(4-1-1)选取故障后一个周波的稳态电流信号；利用FFT算法提取电流的有功分量；(4-1-1-1)判断有功分量相对于总电流值比重X1 ； (4-1-1-2)按下式给出故障测度(lgXl+3. 7) /2 ; 进入第(4-2)步； (4-1-2)比较暂态电流和电压的极性； (4-1-2-1)利用首半波法极性做判据； (4-1-2-2)计算故障测度，计算条件如下 a、电场电压发生突变，ΔV突降大于50%，则故障测度为O. 5 ； b、暂态电流和电压极性相反，则故障测度为O.5 ； 故障测度为a、b两计算条件的故障测度之和；进入第(4-2)步； (4-1-3)选取故障后一个周波的稳态电流信号；利用FFT算法提取电流五次谐波分量； (4-1-3-1)判断五次谐波分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电缆运行信息监测系统，其特征在于包括信息传感器组件、信息采集终端、数据管理中继机、监控中心和现场巡检终端；所述信息采集终端由电压信号采集电路、电流信号采集电路、模拟开关、第一ARM处理器、第一无线收发模块组成；所述电压信号采集电路和电流信号采集电路的输出端分别与模拟开关的相应输入端连接；所述模拟开关的输出端与第一ARM处理器的相应输入端连接；所述第一ARM处理器通过UART协议与第一无线收发模块双向连接，？第一ARM处理器的I/O同步脉冲接口同时连接所述模拟开关的相应控制端；所述信息传感器组件的电压、电流和温度信息的输出端分别通过屏蔽线缆与所述电压信号采集电路的输入端、电流信号采集电路的输入端和第一ARM处理器的相应输入端连接；所述数据管理中继机由GPS校时模块、第一GPRS模块、第二ARM处理器组成；所述第二ARM处理器通过UART协议与GPS校时模块双向连接，第二ARM处理器与第一ARM处理器通过UART协议双向连接，第二ARM处理器通过UART协议与第一GPRS模块双向连接；所述监控中心包括WEB服务器、数据库服务器和第二GPRS模块；所述数据库服务器与WEB服务器双向连接；数据库服务器通过UART协议与第二GPRS模块双向连接；所述第二GPRS模块与第一GPRS模块无线连接；？所述现场巡检终端由移动PC机、第二无线收发模块组成；所述移动PC机通过Internet网络与WEB服务器双向连接；移动PC机与第二无线收发模块双向连接，第二无线收发模块与第一无线收发模块无线连接。...

【技术特征摘要】
1.一种电缆运行信息监测系统，其特征在于包括信息传感器组件、信息采集终端、数据管理中继机、监控中心和现场巡检终端； 所述信息采集终端由电压信号采集电路、电流信号采集电路、模拟开关、第一 ARM处理器、第一无线收发模块组成；所述电压信号采集电路和电流信号采集电路的输出端分别与模拟开关的相应输入端连接；所述模拟开关的输出端与第一 ARM处理器的相应输入端连接；所述第一ARM处理器通过UART协议与第一无线收发模块双向连接，第一 ARM处理器的I/O同步脉冲接口同时连接所述模拟开关的相应控制端； 所述信息传感器组件的电压、电流和温度信息的输出端分别通过屏蔽线缆与所述电压信号采集电路的输入端、电流信号采集电路的输入端和第一 ARM处理器的相应输入端连接； 所述数据管理中继机由GPS校时模块、第一 GPRS模块、第二 ARM处理器组成；所述第二ARM处理器通过UART协议与GPS校时模块双向连接，第二 ARM处理器与第一 ARM处理器通过UART协议双向连接，第二 ARM处理器通过UART协议与第一 GPRS模块双向连接； 所述监控中心包括WEB服务器、数据库服务器和第二 GPRS模块；所述数据库服务器与WEB服务器双向连接；数据库服务器通过UART协议与第二 GPRS模块双向连接；所述第二GPRS模块与第一 GPRS模块无线连接； 所述现场巡检终端由移动PC机、第二无线收发模块组成；所述移动PC机通过Internet网络与WEB服务器双向连接；移动PC机与第二无线收发模块双向连接，第二无线收发模块与第一无线收发模块无线连接。2. 根据权利要求I所述的电缆运行信息监测系统，其特征在于所述的信息传感器组件由外壳(7)、坡莫合金磁芯(I)、电流感应线圈(3)、电场电压感应片(6)、温度传感器(4)及带式娃钢片(9)组成；所述坡莫合金磁芯(I)位于外壳(7)中，其两端分别伸出外壳(7)的左右两侧壁，坡莫合金磁芯(I)左端设有外螺纹，右端伸入到固定在外壳(7)右侧外壁的连接架(10)的左端孔中；连接架(10)设有竖直槽孔，连接架(10)右端孔中设有内螺纹；所述带式硅钢片(9)伸入到所述竖直槽孔中，并且用锁紧螺钉(8)固定；带式硅钢片(9)的左端套在坡莫合金磁芯(I)上，并且通过锁紧螺母(11)固定，在坡莫合金磁芯(I)上套有电流感应线圈(3)的线圈套筒(2);在线圈套筒(2)和外壳(7)右侧内壁之间设置有套在坡莫合金磁芯(I)上电场电压感应片(6);所述温度传感器(4)装在外壳(7)的壳体底部的孔中，在壳体(7)的底部粘有导热矽胶垫片(5)。3.根据权利要求I所述的电缆运行信息监测系统，其特征在于 所述电压信号采集电路由隔离保护电路、整流滤波电路及分压电路组成； 所述隔离保护电路由稳压二极管Wl、滤波电容Cl及二极管Dl组成；所述稳压二极管Wl的正极与信息传感器组件的电压的输出端相连，稳压二极管Wl的负极接地；所述滤波电容Cl与稳压二极管Wl并联；所述二极管Dl负极与稳压管Wl的正极相连，二极管Dl的正极接地； 所述整流滤波电路由整流二极管D2和滤波电容C2组成；所述整流二极管D2的正极与信息传感器组件的电压的输出端相连，整流二极管D2的负极经滤波电容C2接地； 所述分压电路由电阻R1-R2和电容C3组成；所述电阻R1-R2组成串联分压电路接在整流二极管D2和滤波电容C2的节点与地之间；所述滤波电容C3与电阻R2并联。4.根据权利要求I所述的电缆运行信息监...

【专利技术属性】
技术研发人员：路明，冯永建，赵平，邢昆，徐亚兵，张霞，钱恒健，李辉，
申请(专利权)人：国家电网公司，河北省电力公司，石家庄供电公司，
类型：发明
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