一种地埋电缆中间接头温度在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电力电缆温度在线监测系统，具体讲涉及一种地埋电缆中间接头温度在线监测系统。监测系统由无线传感节点、热电发生器（TEG）及无线测温汇集器构成，地埋电缆中间接头位于电缆工井下方，无线传感器节点与热电发生器安装在电缆中接头外表面上；无线测温汇集器安装于电缆终端或分支接头处的开闭所、环网柜或电缆分支箱内，其天线延长至电缆沟道收集无线传感器节点的监测数据，本实用新型专利技术采用热电发生器与能量收集器将温差转换成电能为无线传感器供电，同时以无线方式采集监测数据；无线传感器节点以低功耗方式工作，从而降低了整个监测系统的功耗。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种电力电缆温度在线监测系统，具体讲涉及一种地埋电缆中间接头温度在线监测系统。监测系统由无线传感节点、热电发生器（TEG）及无线测温汇集器构成，地埋电缆中间接头位于电缆工井下方，无线传感器节点与热电发生器安装在电缆中接头外表面上；无线测温汇集器安装于电缆终端或分支接头处的开闭所、环网柜或电缆分支箱内，其天线延长至电缆沟道收集无线传感器节点的监测数据，本技术采用热电发生器与能量收集器将温差转换成电能为无线传感器供电，同时以无线方式采集监测数据；无线传感器节点以低功耗方式工作，从而降低了整个监测系统的功耗。【专利说明】一种地埋电缆中间接头温度在线监测系统
本技术涉及一种电力电缆温度在线监测系统，具体讲涉及一种地埋电缆中间接头温度在线监测系统。
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，在我国平均年增长量达到35%。随着电缆使用数量的增加、输电容量的提高，一旦发生故障危害严重，因此电力电缆的运行可靠性越来越受到重视。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I?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。尤其是电缆中间接头制作工艺要求高，存在事故隐患的可能性更大，因此对其进行温度的在线监测具有重要意义。现有电缆温度在线监测方法包括点式测温法和线式测温法。I)传统点式测温法采用热电偶、热电阻、热敏电阻等温度传感器测量中间接头保护壳外表面或者电缆本体外护套表面局部点温度，其监测装置一般使用电池或电磁感应取电装置供电。若采用电池供电，则其在高温下容易爆裂，并且需要定期更换电池，维护工作量大。采用电磁感应取电装置供电时，若电缆中电流较小，电能无法取出，监测装置停止工作；若电缆电流较大，则容易烧坏监测装置。当监测三芯电缆时，电磁感应取电装置则无法工作。2)线式测温法一般采用感温电缆、分布式光纤温度传感器、光纤光栅温度传感器沿着电缆线路绑扎在电缆外护套表面(或预埋在电缆内部)，测量电缆全线温度。该方法适用于测量电缆全线的温度趋势和热瓶颈区域，但长距离敷设成本高、安装工程巨大。
技术实现思路
针对现有电缆中间接头在线监测系统成本高、供电困难、安装及维护难度大等问题，本技术的目的是提供一种地埋电缆中间接头温度在线监测系统，本技术采用无线传感器测量电缆中间接头外表皮温度，以无线方式传输监测数据，并利用热电发生器及能量收集器将温差转换成电能为无线传感器供电，具有成本低、免维护、安装方便、安全程度高等优点。本技术的目的是采用下述技术方案实现的:本技术提供一种地埋电缆中间接头温度在线监测系统，所述系统包括设置于电缆工井上方的N个无线传感节点、热电发生器及无线测温汇集器，其改进之处在于，电缆中间接头设置于电缆工井下方，单个无线传感节点和热电发生器依次并列安装于电缆中间接头的外表面上；所述无线测温汇集器安装于电缆终端、分支接头的开闭所、环网柜或电缆分支箱内，其天线延长至电缆沟道收集无线传感器节点的监测数据。优选的，所述热电发生器温度高的一侧粘贴在电缆中间接头外表皮上，温度低的一侧通过散热器将热流扩散到空气中；相邻电缆中间接头之间距离为100?400米。优选的，所述单个无线传感器节点包括依次连接能量收集器、微控制器和第一无线收发器，半导体温度传感器与微控制器连接；半导体温度传感器和第一无线收发器均通过微控制器的VOUT管脚获取电源。较优选的，所述能量收集器包括能量收集管理芯片、微型变压器、超级电容以及电容器；所述微型变压器、超级电容以及电容器均连接在能量收集管理芯片上。较优选的，所述半导体温度传感器采用TMP36型号的传感器。较优选的，所述微控制器内部集成模数转换器、定时器、通用I/O、中断控制器片上外设；微控制器通过串行外设SPI接口与第一无线收发器相连，并利用通用I/O输出关闭或关机信号SDN控制第一无线收发器的上电复位及工作电源。较优选的，利用热电发生器和能量收集器将电缆中间接头与环境的温差转换成电能，为所述无线传感器节点供电。优选的，所述无线测温汇集器由开闭所、环网柜或电缆分支箱内的市电、PT电源或蓄电池供电，包括微处理器、第二无线收发器、GPRS模块/光纤以太网接口、IXD显示屏、射频电路和天线；所述第二无线收发器、GPRS模块/光纤以太网接口和IXD显示屏分别与微处理器相连，所述天线通过射频电路与第二无线收发器相连。优选的，所述无线传感器节点与无线测温汇集器无线通信的频段为433MHz，通信协议为IEEE802.15.4g，并通过密钥进行认证。与现有技术比，本技术达到的有益效果是:1.本技术提供的地埋电缆中间接头温度在线监测系统中，其无线传感器节点采用热电发生器TEG及能量收集器供电，避免了铺设专用供电电缆或定期更换电池的巨大工作量，同时排除了因采用电磁感应取电装置供电所带来的安全隐患及不可靠性，具有免维护、安装方便、成本低等优点；2.本技术中的无线传感器节点与无线测温汇集器之间采用无线方式传输数据，免去了额外的通信线缆，同时系统抗电磁干扰能力强；3.本技术中的无线传感器节点以很低的占空比工作，其数据上传采用了逐点收集的方式，从而降低了系统功耗；4.本技术利用能量收集技术将废热转换为无线传感器节点工作所需的电能，起到了节能环保的作用。【专利附图】【附图说明】图1是本技术提供的地埋电缆中间接头温度在线监测系统的结构图；图2是本技术提供的无线传感器节点结构原理图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。针对现有电缆中间接头在线监测系统成本高、供电困难、安装及维护难度大等问题，本技术采用热电发生器与能量收集器将温差转换成电能为无线传感器供电，同时以无线方式采集监测数据；无线传感器以低功耗方式工作，从而降低了整个监测系统的功耗。本技术提供的地埋电缆中间接头温度在线监测系统的结构图如图1所示，该温度在线监测系统包括设置于电缆工井上方的至少一个的无线传感节点、热电发生器(TEG)、无线测温汇集器及后台监控中心(主站)构成。其中地埋电缆中间接头位于电缆工井下方，相邻接头的距离为100?400米；每个无线传感器节点与热电发生器依次并列安装在电缆中接头外表面上；无线测温汇集器安装于电缆终端或分支接头处的开闭所、环网柜或电缆分支箱内，其天线延长至电缆沟道收集无线传感器节点的监测数据，并将其通过GPRS或光纤发送到后台监控中心。一)热电发生器TEG:热电发生器TEG应用塞贝克效应(Seebeck Effect)可以将其两侧的温差转换为电压，输出电压的幅度和极性取决于温度差的幅度和极性。热电发生器温度高的一侧粘贴在电缆中间接头外表皮上，温度低的一侧通过散热器将热流扩散到空气中，以确保热电发生器两侧形成温差。二)无线传感器节点:由能量收集器、微控制器、第一无线收发器及半导体温度传感器组成，其中，能量收集器、微控制器和第一无线收发器依次连接，半导体温度传感器与微控制器连接，其结构原理图如图2所示。<1>能量收集器主要包括能量收集管理芯片LTC3108、微型变压器Tl (型号:LPR6235-7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛万兴，孙军平，李玉凌，李二霞，史常凯，姜建钊，许保平，樊勇华，孙智涛，周自强，徐晓华，江明强，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网浙江海宁市供电公司，
类型：实用新型
国别省市：