CN201867463U - 智能电缆沟、井在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种结构简单，使用方便的智能电缆沟、井在线监测系统。它包括安装在电缆沟或电缆井中的电缆，在电缆各接头的两侧设有接头局部放电测量单元，接头局部放电测量单元与信号采集单元连接，信号采集单元通过光纤与上位机连接；同时在电缆上还设有分布式光纤测温装置，该装置与温度显示模块连接，温度显示模块与上位机连接；在电缆沟或电缆井的出口处电缆设有接地电流测量单元，该单元通过光纤与上位机连接；在电缆沟或电缆井中还设有电缆运行环境参数监测装置，该装置与上位机连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能电缆沟、井在线监测系统。
背景技术
目前国内电缆专业的管理还处于计划检修阶段，一般采用定期进行主绝缘和交叉互联系统的预防性试验以及测温测负荷的方法对电缆的运行状况进行检查。通过将上述检查结果与规程中的标准值进行比较，若是超标则安排维修计划对设备进行停电检修。但从经济角度和技术角度来说，计划检修都有很大的局限性。例如定期试验和检修造成了很大的直接和间接经济浪费，据统计在定期检查和维修中，仅有60％的花费是该花的。此外，在不同于设备运行条件的低压下检查，许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现。为了对电缆进行预防性试验，还要定期安排运行电缆停电，增加了电缆设备的停电时间，与社会发展对电网高可靠性，低停电率的要求越来越不相适应。
状态检修具有减少不必要的计划停电时间，提高设备利用率，降低备品备件库存，减少设备维护费用，使检修工作更具针对性，提高设备检修水平等优点。国内外业界已经认识到开展运行电缆状态检修工作的必要性和紧迫性，开展电缆状态检修工作的前提是开展电缆运行状态在线监测，但从国内外电缆在线监测研究的总体情况上看，监测技术存在以下缺点：
1.现场检测环境复杂，各种干扰严重，已有的方法，往往只能适合于一定条件下的电缆绝缘在线诊断之用。
目前多数监测系统的功能还比较单一，往往只对运行电缆的某一种状态参数进行监测，由于不同的在线监测方法特点和针对性有很大差异，仅仅依靠某一种电缆在线监测方法来判断电缆的运行状况存在局限性，因此开展多状态、多参数的电缆在线监测研究十分必要。
2..缺乏足够的现场检测数据及经验积累，由于现场运行XLPE电缆绝缘的水树枝老化过程比较缓慢，许多检测技术的研究只好采用实验室模拟的方法借助于人工培养和在加速水树枝老化的情况下进行。虽然已有研究证实人工培养水树枝与现场电缆自然老化所形成的水树枝在形态上并无太大差别，但从水树枝分布，水树枝集中状况，特别是实际电缆的长度和运行环境等方面来看，毕竟与实验室的研究存在较大差异。即便是应用到现场的检测新技术，由于缺乏判别电缆老化的标准，而积累数据又是一个漫长的过程，尚难于对所检测电缆的绝缘状态及其剩余寿命进行较为确切的推断。
3.目前国内电力部门对运行中的电缆尚未规定必须执行的在线或定期检测标准，其原因一是缺乏一种或数种公认的获准在电力部门广泛推广的在线或离线检测技术及对应设备此外，对电缆在不同运行环境，不同温度下的测试结果也存在较大差异，需要进行较多的现场实验研究。而且安全问题是所有在线检测研究所必须解决的首要问题，必须考虑万一发生电缆绝缘击穿对人员和设备的危害。
开展电缆网运行状态综合监测与诊断技术研究，可以综合各种电缆在线监测方法的特点进行综合分析与诊断。开展基于城市电缆网运行温度、局部放电、接地电流、直流分量等多种运行状态的在线监测技术研究，研究分析多状态监测数据与电缆网实际运行状况的对应关系，进而为开展城市电缆网状态检修工作奠定基础。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种结构简单，使用方便的智能电缆沟、井在线监测系统。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种智能电缆沟、井在线监测系统，它包括安装在电缆沟或电缆井中的电缆，在电缆各接头的两侧设有接头局部放电测量单元，接头局部放电测量单元与信号采集单元连接，信号采集单元通过光纤与上位机连接；同时在电缆上还设有分布式光纤测温装置，该装置与温度显示模块连接，温度显示模块与上位机连接；在电缆沟或电缆井的出口处电缆设有接地电流测量单元，该单元通过光纤与上位机连接；在电缆沟或电缆井中还设有电缆运行环境参数监测装置，该装置与上位机连接。
所述局部放电测量单元为一对局部放电传感器。
所述分布式光纤测温装置为埋入电缆中或沿电缆外表面设置的分布式光纤温度传感器。
所述接地电流测量单元为与电缆接地线耦合的传感器。
所述电缆运行环境参数监测装置包括温度传感器、湿度传感器、离子感烟器、水位监测及水泵运行控制器、风机运行控制器、入口侵入红外报警器，它们均与上位机连接。
本实用新型将以下几个方面的在线监测技术综合应用，其基本理论和实践依据如下：
1.电缆运行环境监测
通过对电缆运行环境的监测，可以掌握电缆沟、井的情况，对出现的异常情况及时做出处理。下边列出了通常监测的参数。环境温度：监测特定位置的环境温度，如电缆附近的环境温度，有利于温度异常升高的判断；环境湿度：是重要的环境评价指标；离子感烟器：是消防报警的补充手段；水位监测及水泵运行控制：监测隧道集水井水位，自动或手动开关水泵。风机运行情况监控：通过位于办公室的上位机，远程监控风机运行，大大提高运行质量，可以在火灾时关闭风机，防止火灾快速蔓延；入口侵入红外报警：在报警解除前，一旦有人进入电缆隧道，立即短信报出。
2.接地电流测量
接地电流法是根据电力电缆伴随着水树枝老化会出现静电容量以及tanδ增加的倾向，在接地线端进行电流测量的方法。XLPE电缆主绝缘在运行过程中将流过电容电流，在老化过程中其电容量将呈增加趋势，导致接地线电流增大，从接地线电流中提取出蕴含电缆绝缘老化信息的参量，以此来综合评估绝缘的老化状况。
3.分布式光纤测温
分布式光纤测温是沿轴向将分布式光纤温度传感器直接埋入电缆中，或者沿着电缆外表辐射。利用光在光纤中的拉曼散射效应，其与光纤温度有较密切的关系，故可通过测量和分析瑞利散射的背向散射(或者返回光纤入射端的散射光)确定拉曼散射点的温度，并确定热点位置。
温度传感大多为点式传感器，只能得到某些离散点的数据，而分布式光纤温度测量系统可以得到沿着电力电缆的最长30km的所有点的温度信息，同时具有可以精确的点位温度点，实时在线监测，不受电磁干扰，光信号本征安全，使用寿命长等优点。
分布式光纤测温采用的是光时域反射测量技术(OTDR)，光时域反射技术是依据后向喇曼(Raman)散射效应。激光脉冲与光纤分子相互作用，发生散射，散射有多种，如瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动，它会产生一个比光源波长长的光，称斯托克斯(Stokes)光，和一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯(Anti-Stokes)光。光纤受外部温度的调制使光纤中的反斯托克斯光强发生变化，Anti-Stokes与Stokes的比值提供了温度的绝对指示，利用这一原理可以实现对沿光纤温度场的分布式测量。
结合高品质的脉冲光源和高速的信号采集与处理技术，就可以得到沿着光纤所有点的准确温度值。
光时域反射测量技术可以定位光纤断开的位置，对接头和插头进行评价和定位。OTDR的测量过程发射光脉冲，通过检测光脉冲的发射和返回的时间差决定光的散射水平和位置，和瑞利光相比，喇曼散射光测量显示的背光信号只是千分之一左右，使用OTDR技术的分布式喇曼温度传感器必须使用高性能脉冲激光源或快速信号平均技术才能实现。
4.局部放电
局部放电产生的高频电流信号在传播的同时，会以电磁波的形式向周围空间传播能量，Rogowski线圈传感器就是通过电磁耦合来获取放电信号。
5.接头局部放电测量单元
对电缆及其附件进行局部放电的现场检测时，由于现场噪声大，而电缆局放信号小，要提取真正的局放信号，系统必须有很强的抗干扰能力，而采用双传感器定向耦合极性鉴别能有效地拟制外来干扰，
本实用新型的有益效果是：对新敷设的电缆推行在线监测技术，可以及时发现电缆本体损伤和附件安装不良导致的局部放电和护套损伤，当局部放电超标时应单独对接头绝缘的局部放电进行检测，以便区分局部放电类别，护套绝缘下降严重时，应采用护套绝缘缺陷定位技术以便及时对电缆护层进行修补。对新投运的，或者运行20年以上的电缆推行在线绝缘监视系统，以电缆表层温度、运行环境、泄漏电流、局部放电等数项绝缘劣化参数，反映其在线运行的趋势，同时出现报警信号为电缆绝缘的危险判据，此时应结合分析预防性试验的数据，进行综合分析诊断，继而采取相应的处理措施。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中，1电缆沟或电缆井，2电缆，3局部放电传感器，4信号采集单元，5光纤，6上位机，7分布式光纤测温装置，8温度显示模块，9接地电流测量单元，10电缆运行环境参数监测装置。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。
图1中，它包括安装在电缆沟或电缆井1中的电缆2，在电缆2各接头的两侧设有接头局部放电测量单元，局部放电测量单元为一对局部放电传感器3。接头局部放电测量单元与信号采集单元4连接，信号采集单元4通过光纤5与上位机6连接；同时在电缆2上还设有分布式光纤测温装置7，该装置与温度显示模块8连接，温度显示模块8与上位机6连接；在电缆沟或电缆井1的出口处电缆2设有接地电流测量单元9，该单元通过光纤5与上位机6连接；在电缆沟或电缆井1中还设有电缆运行环境参数监测装置，该装置与上位机6连接。
所述分布式光纤测温装置7为埋入电缆2中或沿电缆2外表面设置的分布式光纤温度传感器。
所述接地电流测量单元9为与电缆接地线耦合的传感器。
所述电缆运行环境参数监测装置10包括温度传感器、湿度传感器、离子感烟器、水位监测及水泵运行控制器、风机运行控制器、入口侵入红外报警器，它们均与上位机6连接。
Claims (5)
1.一种智能电缆沟、井在线监测系统，其特征是，它包括安装在电缆沟或电缆井中的电缆，在电缆各接头的两侧设有接头局部放电测量单元，接头局部放电测量单元与信号采集单元连接，信号采集单元通过光纤与上位机连接；同时在电缆上还设有分布式光纤测温装置，该装置与温度显示模块连接，温度显示模块与上位机连接；在电缆沟或电缆井的出口处电缆设有接地电流测量单元，该单元通过光纤与上位机连接；在电缆沟或电缆井中还设有电缆运行环境参数监测装置，该装置与上位机连接。
2.如权利要求1所述的智能电缆沟、井在线监测系统，其特征是，所述局部放电测量单元为一对局部放电传感器。
3.如权利要求1所述的智能电缆沟、井在线监测系统，其特征是，所述分布式光纤测温装置为埋入电缆中或沿电缆外表面设置的分布式光纤温度传感器。
4.如权利要求1所述的智能电缆沟、井在线监测系统，其特征是，所述接地电流测量单元为与电缆接地线耦合的传感器。
5.如权利要求1所述的智能电缆沟、井在线监测系统，其特征是，所述电缆运行环境参数监测装置包括温度传感器、湿度传感器、离子感烟器、水位监测及水泵运行控制器、风机运行控制器、入口侵入红外报警器，它们均与上位机连接。
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