[发明专利]一种具有自供电能力的配电电缆综合状态在线监测系统及方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电力设备状态监测、资产管理及安全监理领域，具体涉及一种具有自供电能力的配电电缆综合状态在线监测系统及方法。

【背景技术】

配电电缆是配电网络的重要组成部分，电力企业开展电缆的状态监测工作来确保其安全运行。

当前，电力企业通常采用巡回监测的方法，通过测量电缆屏蔽接地线上的脉冲电流来监测电缆中的局部放电，从而间接掌握电缆的电状态，即绝缘状态。在变电站中，通常都提供外接交流电源，不存在监测系统供电的问题。然而，在很多情况下，电缆的连接头或终端都是在城市马路上或郊区，取得外接交流电源为监测系统供电时困难的，如何方便地开展电缆的长期在线监测或者流动性地进行几天或几周时间的短期连续监测，成为一个一直没能彻底解决的难题。

近些年，随着国家推行电力市场化，迫使供电企业充分挖掘电力电缆的潜在输送能力。因此，电缆热状态监测工作在电力企业中逐渐开展起来。开展过程中除了遇到绝缘状态现场监测工作中类似的用电难题外，还有一个难题是如何避免从电流互感器中引出较长的信号线而方便地获取三芯配电电缆的电流信息。

综上可以得知，当前开发具有自供电能力，并且能够方便地同时监测电缆的电状态及热状态的监测系统是当前电力企业生产中迫切需要解决的问题。

【发明内容】

针对上述现有监测技术存在的多种不足，本发明提供一种具有自供电能力的配电电缆综合状态在线监测系统及方法。

本发明具体采用以下技术方案：

该系统巧妙地采用分裂式铁心结构，创新性地解决了从三芯配电电缆中回收能量的难题；采用温度及高频电流传感技术，同时完成电缆热及电的综合状态的监测；采用低能耗嵌入式技术，达到了系统能耗最小化的目的；采用智能算法，进行电缆线芯温度的实施预测。由以上硬件及软件功能单元组成的系统，具有制造经济、安装便捷、使用安全、易于维护的特点，实现了具有自供电能力的配电电缆综合状态在线监测。

本发明一种具有自供电能力的配电电缆综合状态在线监测系统，包括：嵌入式系统主机、分裂式铁芯换能器、测温电路以及脉冲电流传感器；分裂式铁芯换能器套在被测三芯配电电缆沿线的任意位置，分裂式铁芯换能器输出的三相感应电流为系统主机供电；所述测温电路紧贴被测电缆表面，对电缆温度进行监测；所述脉冲电流传感器套在电缆屏蔽层接地线上，监测被测电缆是否存在异常放电。

所述分裂式铁芯换能器主要由绝缘外壳、A相铁芯和A相绕组、B相铁芯和B相绕组、C相铁芯和C相绕组，以及航空接头组成；所述A相铁芯、B相铁芯和C相铁芯均匀布置在以绝缘外壳的中心为原点的圆周上；所述A相绕组、B相绕组和C相绕组末端连接在一起，并连入航空插头的一个管脚，首端分别连接在航空插头的其他三个管脚。

所述分裂式铁芯换能器输出的三相感应电流通过可控整流器为系统主机供电。

所述可控整流器主要由输入航空插头、三个Y电容、可控三芯整流桥、控制中心、直流电源输出航空插头以及绝缘外壳构成；三个所述Y电容连接在输入航空插头和可控三芯整流桥之间；所述控制中心采集整流之后的直流电压，根据电力三芯电缆流过的负载电流，自动调节导通角，以保证直流电压恒定。

所述测温电路为热电阻传感器及其调理放大电路，热电阻传感器紧贴在被测电缆表面，调理放大电路集成在所述系统主机中。

所述脉冲电流传感器主要由传感器外壳、铁氧体、线圈绕组、积分电阻以及BNC连接头组成；所述线圈绕组均匀绕制在其中半个铁氧体上，绕组末端穿过绕组回到绕组首端，形成返回匝。

所述分裂铁芯式换能器绝缘外壳、可控整流器外壳以及脉冲电流传感器绝缘外壳均由环氧树脂材料制成，其绝缘耐受强度不低于35kV。

一种具有自供电能力的配电电缆综合状态在线监测方法，包括以下步骤：(1)在被测三芯配电电缆沿线的任意位置套上一个分裂时铁芯换能器，在被测电缆表面贴上测温装置以监测电缆温度，在被测三芯电缆的屏蔽接地线上套上脉冲电流传感器以监测被测电缆是否存在异常放电；(2)通过分裂式铁芯换能器输出的三相感应电流为系统主机供电。

所述分裂式铁芯换能器输出的三相感应电流通过可控整流器为系统主机供电，所述可控整流器对采集到的信号进行整流后，根据电力三芯电缆流过的负载电流，调节导通角，以保证直流电压恒定。

所述系统主机通过建立热路模型，建立电缆导体和测得的外皮温度的解析关系，以对被测电缆纤芯温度进行实时计算。

采用该设计后，本发明至少具有如下优点：