CN109470996A - 一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，包含：信号采集前端部分，对变电站电缆层进行监测并输出相应数据；信号采集模块，对信号采集前端部分输出的数据进行模数转换及信号调制；***主控制模块，接收经调制的信号进行分析处理；其中，信号采集前端部分设有：可见光摄像头，定时对变电站电缆层进行视频录制或图像拍摄；红外摄像头，对变电站电缆层拍摄红外图片以监测温度；局部放电传感器，实时地对变电站电缆层辐射的特高频信号进行采集及检测；***主控制模块接收经调制的红外信号、局放信号、视频图像类信号进行横向对比。

Description

一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置

技术领域

本发明涉及电力设备监测领域，特别涉及一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置。

背景技术

近年来随着在线监测技术的发展，在线监测类技术及产品的应用已经越来越普遍，尤其电缆层内监测***是智能变电站运维监控的必备基础***，智能变电站内电缆层一般处于地下，封闭性很强，一旦运行过程中未及时检查出故障隐患，未及时排除导致故障发生，不但变电站内会遭受巨大损失，同时对用电用户也会产生极大的损害。

变电站的电缆层传统的检测及运行维护手段还未实现长时间连续的在线监测，依然采用固定人员定期巡检的传统模式，采集数据的效率及准确度受人为影响比较大，且数据采集周期很长；近几年有一些检测技术已开始转化为长时间连续在线监测技术，如视频图像在线技术，已得到了电网用户的部分应用，但此类技术都是单一的***，只对一种信号源或故障隐患因素进行连续监测，数据有效率及准确度很难保证。

采用传统的人员定期巡检或单一的在线监测***作为智能电网的运行维护大数据采集方式，都会产生人员工作量巨大、数据准确度偏低、每个独立***采集的大量数据信息无法有效互相融合等技术问题，且同时面临着产品成本高、投资费用高而且每个独立***的数据形成数据孤岛无法综合进行诊断的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，将在线监测终端采用局部放电、红外测温及视频图像一体化设计及前端数据的综合分析诊断算法，通过远距离非接触方式监测提高电缆层内环境及设备的监测数据及时率、准确率及有效率，使得体积更小，同时可以节省监测设备的投资，降低产品成本。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特点是，包含：

信号采集前端部分，对变电站电缆层进行监测并输出相应数据；

信号采集模块，对信号采集前端部分输出的数据进行模数转换及信号调制；

***主控制模块，接收经调制的信号进行分析处理；

其中，所述信号采集前端部分设有：

可见光摄像头，定时对变电站电缆层进行视频录制或图像拍摄；

红外摄像头，对变电站电缆层拍摄红外图片以监测温度；

局部放电传感器，实时地对变电站电缆层辐射的特高频信号进行采集及检测；

所述***主控制模块接收经调制的红外信号、局放信号、视频图像类信号进行横向对比。

进一步包含数据存储模块，所述***主控制模块接收经调制的信号进行分析，并将数据存储到数据存储模块，为横向对比分析做基本参照因素。

进一步包含网络通讯模块；所述***主控制模块接收经调制的信号进行分析，并经过网络通讯模块将信号以无线和/或有线形式传输给后台服务器。

所述***主控制模块横向对比实时采集到的红外信号、局放信号、视频图像类信号，且发现任意一项因素对应的信号有异常时，下发采集命令给信号采集模块，以缩短间隔或连续地对变电站电缆层进行多种监测信号的再采集；

所述***主控制模块根据多次再采集的数据进行处理及分析，并在发现两个以上因素对应的信号超过设定的报警阈值时，触发报警指令，且将报警指令通过无线通讯模块上送至后台服务器。

所述的信号采集前端部分还包含环境温度传感器，定期采集外部环境的温度，将环境温度信号通过信号采集模块上送至***主控制模块，为***主控制模块分析变电站电缆层的红外温度数据作为参考数据。

所述信号采集前端部分还设有补光灯。

进一步设有电源模块，为所述信号采集模块、***主控制模块及网络通讯模块（300）供电。

还包含一外壳，所述外壳上设有设备状态指示灯。

所述在线监测装置的外壳上预留有调试接口，与所述***主控制模块（500）信号连接。

所述在线监测装置的外壳上还预留有电源接口，引入供电电源至电源模块。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

将在线监测终端采用局部放电、红外测温及视频图像一体化设计及前端数据的综合分析诊断算法，通过远距离非接触方式监测提高电缆层内环境及设备的监测数据及时率、准确率及有效率，使得体积更小，同时可以节省监测设备的投资，降低产品成本。

附图说明

图1为本发明一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置的结构示意图；

图2为本发明一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置的又一结构示意图；

图3为本发明的原理图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1-3所示，本发明的一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，设有包含红外传感器102、补光灯104、工业级可见光摄像头103、局部放电传感器101及环境温度传感器105的信号采集前端部分（图1），信号传输至信号采集模块400进行模数转换及信号调制，经调制后的信号上传至***主控制模块500进行分析并将数据存储到数据存储模块600，然后经过网络通讯模块110将信号以无线和/或有线的方式传输给数据需求方，整个装置由电源模块200统一给信号采集模块400、***主控制模块500及网络通讯模块300等设备供电，装置工作状态由设备状态指示灯106进行显示，该设备状态指示灯106设置在外壳110上。外壳110预留了调试接口109，为工程人员调试使用，同时还预留了电源接口109，引入供电电源至电源模块200，上述的外壳110设有外壳盖板107和网络天线108。

电源模块200供电后，***主控制模块500及信号采集模块400进行初始化，信号采集模块400初始化后开始读取局部放电传感器101、红外摄像头102及可见光摄像头103上传的信号，并将信号上传至***主控制模块500，***主控制模块500对数据进行综合分析后将信号存储至数据存储模块600，同时将综合数据信号通过网络通讯模块300发送至数据接收端进行整体的电力调度指挥。

变电站电缆层内主要设备本身具备一些基本的保护功能，但均为故障发生后的故障后保护，如过电压及过电流保护；智能变电站仅有这些保护措施是无法实现无人值守的，该专利采用的是对图像、视频等多媒体信号的数字化处理及远距离传输，实现将变电站电缆层内主要设备及运行环境的情况实施的通过多媒体信号传输至电力调度及监控中心，通过对图像及视频类信息的综合分析及处理后，最终转化为电力运维人员所需的运维指导意见。

变电站电缆层内设备本身运行额定电压基本上都属于高压甚至超高压电压等级，设备运行过程中会伴随着温度的变化。该专利采用红外热成像设备获取从电缆等电力设备表明发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质。任何高压点设备外部故障缺陷，电缆接头连接不良及故障时，都会通过温度变化反映出来，内部故障缺陷也可以根据设备内部结构、运行状态、故障点热传递形成，热量可以传到设备外部，通过温度变化反映。利用红外热成像技术不仅能测出变电站电缆层内主要设备表面的温度，还能实施反映设备的温度分布，对于早期发现缺陷，判断缺陷点位置，分析缺陷原因，都是非常有效的。

视频及图片信息通过可见光摄像头103定时对配电变压器进行视频录制或图像拍摄，图片或视频信号通过信号采集模块400调制后上送至***主控制模块500，***主控制模块500将筛选并分析后的图片或视频通过无线通讯模块300发送给后台服务器，同时将信息也存储在数据存储模块600中，为横向对比分析做基本参照因素。

红外摄像头102常规情况下为定期对配电变压器拍摄红外图片，对配电变压器的温度进行监测，拍摄后的信息通过信号采集模块400调制后上送至***主控制模块500，***主控制模块500将有效的红外图片通过无线通讯模块300发送给后台服务器，同时将信息也存储在数据存储模块600中，为后续横向对比分析做基本参照因素。

局部放电传感器101实时地对配电变压器泄漏出来的特高频（UHF）信号进行采集及检测，信号通过信号采集模块400实时传输至***主控制模块500，***主控制模块500对实时采集回来的局放信号进行分析处理，将分析的数据及结果通过无线通讯模块300发给后台服务器，同时将信息存储在数据存储模块600中，为后续横向对比分析做基本参照因素。

特高频法（Ultra High Frequency，简称UHF）是近年发展起来的一种新的电力设备局部放电的检测技术。该专利采用局部放电传感器采集高压电缆内部辐射出的300~3000MHz频段的特高频电磁波信号进行局部放电的检测和分析。运行中的高压电缆内部为多种绝缘材料环形保护，其绝缘强度和击穿场强都很高。当局部放电在很小的范围内发生时，气体击穿过程很快，将产生很陡的脉冲信号，并向四周辐射出特高频电磁波。依靠局部放电传感器对电缆表面及接头处辐射出来的UHF信号进行采集，将信号传送给数据采集模块，经过初步放大、滤波及数字化后，上送到主控制模块进行综合分析及存储。

***主控制模块500将实时采集回来的视频、红外及局放信号进行横向对比，如某一项有异常，则下发采集命令给信号采集模块400，缩短间隔或连续地对变电站电缆层进行多种信号的再采集，***主控制模块500根据多次再采集的数据进行处理并分析，若两个因素以上的信号超过设定的报警阈值，则触发报警指令，报警指令通过网络通讯模块300上送至后台服务器，为变电站电缆层监控及维护人员提供第一时间的潜在故障信息。

环境温度传感器105定期采集外部环境的温度，将环境温度信号通过信号采集模块400上送至***主控制模块500，为***主控制模块500分析变电站电缆层的红外温度数据作为参考数据。

补光灯104的功能是在外部环境光强度偏弱，可见光摄像头103无法拍出足够清晰图像或视频时起到补光作用的设备。

与传统的单一的在线监测终端相比，该发明在同样实现变电站电缆层多种元素在线监测的情况下，可以减少***的复杂度，如视频多媒体在线监测、红外在线监测及局放在线监测能够通过一个装置实现，能大大降低设备投资费用和产品成本；与单独采用三个在线监测***相比，该专利采用多传感器非接触式设计创新采用非接触式传感终端，融合了多种传感器或信号采集前端设备，将采集到的多种信号在前端进行综合横向对比处理，彻底避免了不同***数据从总服务器中互相调取导致的时间过长，无法在故障前期进行预判的重大隐患，从而可以大幅提高变电站内电缆层内故障发生的风险。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，包含：

信号采集前端部分，对变电站电缆层进行监测并输出相应数据；

信号采集模块（400），对信号采集前端部分输出的数据进行模数转换及信号调制；

***主控制模块（500），接收经调制的信号进行分析处理；

其中，所述信号采集前端部分设有：

可见光摄像头（103），定时对变电站电缆层进行视频录制或图像拍摄；

红外摄像头（102），对变电站电缆层拍摄红外图片以监测温度；

局部放电传感器（101），实时地对变电站电缆层辐射的特高频信号进行采集及检测；

所述***主控制模块（500）接收经调制的红外信号、局放信号、视频图像类信号进行横向对比。

2.如权利要求1所述的电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，进一步包含数据存储模块（600），所述***主控制模块（500）接收经调制的信号进行分析，并将数据存储到数据存储模块（600），为横向对比分析做基本参照因素。

3.如权利要求1所述的电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，进一步包含网络通讯模块（300）；所述***主控制模块（500）接收经调制的信号进行分析，并经过网络通讯模块（300）将信号以无线和/或有线形式传输给后台服务器。

4.如权利要求2所述的电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，所述***主控制模块（500）横向对比实时采集到的红外信号、局放信号、视频图像类信号，且发现任意一项因素对应的信号有异常时，下发采集命令给信号采集模块（400），以缩短间隔或连续地对变电站电缆层进行多种监测信号的再采集；

所述***主控制模块（500）根据多次再采集的数据进行处理及分析，并在发现两个以上因素对应的信号超过设定的报警阈值时，触发报警指令，且将报警指令通过无线通讯模块（300）上送至后台服务器。

5.如权利要求4所述的电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，所述的信号采集前端部分还包含环境温度传感器（105），定期采集外部环境的温度，将环境温度信号通过信号采集模块（400）上送至***主控制模块（500），为***主控制模块（500）分析变电站电缆层的红外温度数据作为参考数据。

6.如权利要求5所述的电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，所述信号采集前端部分还设有补光灯（104）。

7.如权利要求3所述的电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，进一步设有电源模块（200），为所述信号采集模块（400）、***主控制模块（500）及网络通讯模块（300）供电。

8.如权利要求1所述的电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，还包含一外壳，所述外壳上设有设备状态指示灯（106）。

9.如权利要求1所述的电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，所述在线监测装置的外壳上预留有调试接口（109），与所述***主控制模块（500）信号连接。

10.如权利要求7所述的电缆层智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，所述在线监测装置的外壳上还预留有电源接口（109），引入供电电源至电源模块（200）。