CN202058297U - 电缆故障数据采集及远程传输*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆故障数据采集及远程传输***，包括现场测试主机、通过交换机与现场测试主机相接的多个局域网内主控机、以及通过远程通信***均与现场测试主机相接的多个远程主控机和多个远程终端，现场测试主机的输入端接有数据采集卡，数据采集卡的输入端接信号调理电路一、信号调理电路二和信号调理电路三，信号调理电路一、信号调理电路二和信号调理电路三的输入端分别接有A相电流传感器、B相电流传感器和C相电流传感器，三个电流传感器分别接在与三相交流电的A相、B相和C相连接的三根电缆上。本实用新型结构简单，设计合理，智能化程度高，实时性能好，数据采集效率高、精度高，数据传输速度快，实现成本低，可靠性高。

Description

电缆故障数据采集及远程传输***

技术领域

本实用新型属于电缆故障监测技术领域，尤其是涉及一种电缆故障数据采集及远程传输***。 

背景技术

由于电缆跟架空电线相比具有安全可靠、受气候影响小、占地面积小、隐蔽等优点，所以电缆越来越多的被应用到高低压输电线路上。但是，电缆使用的增多又伴随着电缆故障的不断发生，因为电力电缆一般都埋藏于地下，一旦发生故障，寻找起来非常困难，往往需要花费几小时，甚至几天的时间。这样不仅浪费了大量的人力、物力，给人们的日常生活带来许多不便，而且还会造成难以估量的经济损失。长期以来，为确保电力***的安全运行，电力行业一直根据电力设备预防性试验规程的规定，对电缆进行定期的停电试验、检修和维护。这种“计划检修”是按照预设规程所规定的试验周期，到期必修，而不顾电缆的实际运行状况，具有很大的盲目性和强制性，因而容易造成设备的“检修不足”和“过度检修”矛盾的产生，既浪费了大量的人力物力，又未能有效地对设备故障进行检修。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电缆故障数据采集及远程传输***，其结构简单，设计合理，智能化程度高，实时性能好，数据采集效率高、精度高，数据传输速度快，实现成本低，可靠性高，有助于提高电力***的安全性、可靠性和稳定性。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：包括现场测试主机、通过交换机与现 场测试主机相接的多个局域网内主控机、以及通过远程通信***均与现场测试主机相接的多个远程主控机和多个远程终端，所述现场测试主机的输入端接有用于对电缆故障数据进行采集的数据采集卡，所述数据采集卡的输入端接信号调理电路一、信号调理电路二和信号调理电路三，所述信号调理电路一、信号调理电路二和信号调理电路三的输入端分别接有A相电流传感器、B相电流传感器和C相电流传感器，所述A相电流传感器、B相电流传感器和C相电流传感器分别接在与三相交流电的A相、B相和C相连接的三根电缆上。 

上述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述现场测试主机、局域网内主控机和远程主控机均为计算机。 

上述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述现场测试主机与交换机、以及交换机与多个局域网内主控机均通过网线相接。 

上述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述远程通信***为无线通信***，所述无线通信***包括与现场测试主机相接的无线通信模块一、以及通过相应的无线通信网络与无线通信模块一进行无线通信并分别对应与多个远程主控机和多个远程终端相接的多个无线通信模块二。 

上述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述无线通信模块一和无线通信模块二均为GPRS无线通信模块，所述无线通信网络为GPRS网络。 

上述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述数据采集卡为美国NI公司生产的M系列的多功能数据采集卡PCI6221。 

上述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述信号调理电路一、信号调理电路二和信号调理电路三均由接在A相电流传感器、B相电流传感器或C相电流传感器输出端的I/V转化电路和接在I/V转化电路输出端的椭圆函数滤波电路构成；所述I/V转化电路由二极管D1和D2、电阻R1、电容C1和C2、以及运算放大器OP07构成，所述二极管D1的负极、二极管D2的正极、电阻R1的一端和电容C1的一端均与运算放 大器OP07的一个负极输入端相接且为I/V转化电路的输入端IN，所述I/V转化电路的输入端IN与A相电流传感器、B相电流传感器或C相电流传感器的输出端相接，所述二极管D1的正极、二极管D2的负极、运算放大器OP07的一个正极输入端和电容C2的一端均接地，所述电阻R1的另一端、电容C1的另一端和电容C2的另一端均与运算放大器OP07的一个输出端相接且为I/V转化电路的输出端OUT1。 

上述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述椭圆函数滤波电路由电阻R2和R3，电容C3、C4、C5、C6和C7，以及电感L1和L2构成，所述电阻R2的一端与I/V转化电路的输出端OUT1相接，所述电阻R2的另一端与电容C3的一端、电感L1的一端和电容C4的一端相接，所述电感L1的另一端和电容C4的另一端均与电容C5的一端、电感L2的一端和电容C6的一端相接，所述电感L2的另一端和电容C6的另一端均与电容C7的一端和电阻R3的一端相接且为椭圆函数滤波电路的输出端OUT2，所述电容C3的另一端、电容C5的另一端、电容C7的另一端和电阻R3的另一端均接地且为椭圆函数滤波电路的输出端OUT3，所述椭圆函数滤波电路的输出端OUT2和椭圆函数滤波电路的输出端OUT3均与数据采集卡的输入端连接。 

上述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述椭圆函数滤波电路由电阻R4和R5，电容C8和C9，以及电感L3、L4、L5、L6和L7构成，所述电阻R4的一端与I/V转化电路的输出端OUT1相接，所述电阻R4的另一端与电感L3的一端相接，所述电感L 3的另一端与电感L4的一端和电感L6的一端相接，所述电感L4的另一端与电感L5的一端和电感L7的一端相接，所述电感L6的另一端与电容C8的一端相接，所述电感L7的另一端与电容C9的一端相接，所述电感L5的另一端与电阻R5的一端相接且为椭圆函数滤波电路的输出端OUT4，所述电容C8的一端、电容C9的一端和电阻R5的另一端均接地且为椭圆函数滤波电路的输出端OUT5，所述椭圆函数滤波电路的输出端OUT4和椭圆函数滤波电路的输出 端OUT5均与数据采集卡的输入端连接。 

上述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述A相电流传感器、B相电流传感器和C相电流传感器均为磁平衡霍尔电流传感器。 

本实用新型与现有技术相比具有以下优点： 

1、本实用新型的结构简单，设计合理，智能化程度高。 

2、本实用新型中采用美国NI公司生产的M系列的多功能数据采集卡PCI6221，数据采集卡PCI6221的安装使用方便，数据采集效率高，数据传输速度快，实时性能好，能够真实地反映电缆设备的运行状态，提高了***工作的可靠性。 

3、本实用新型中采用椭圆函数滤波电路对I/V转化电路所输出的信号进行低通滤波，滤波效果好，能够满足电缆故障检测的使用需求，提高了数据采集的精度。 

4、本实用新型的实现成本低，由于采用无线通信***实现采集数据的远程传输，能够减少布线的麻烦，节约人力、物力。 

5、本实用新型能够实现电缆故障数据的实时采集，有效地检测电缆发生的多种故障，例如有单相断路、单相接地短路、两相断路、两相短路、三相断路、三相短路等，预防和减少事故的发生，提高电力***的安全性、可靠性和稳定性。 

综上所述，本实用新型的结构简单，设计合理，智能化程度高，实时性能好，数据采集效率高、精度高，数据传输速度快，实现成本低，可靠性高，解决了现有技术所存在的电缆故障检修困难、浪费人力物力、有效性差和及时性差的缺陷和不足，有助于提高电力***的安全性、可靠性和稳定性。 

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

图1为本实用新型的电路框图。 

图2为本实用新型的电路原理框图。 

图3为本实用新型I/V转化电路的电路图。 

图4为本实用新型实施例1中椭圆函数滤波电路的电路图。 

图5为本实用新型实施例2中椭圆函数滤波电路的电路图。 

附图标记说明： 

1-现场测试主机；    2-交换机；          3-局域网内主控机； 

4-远程通信***；    4-1-无线通信模块一；4-2-无线通信网络； 

4-3-无线通信模块二；5-远程主控机；      6-远程终端； 

7-数据采集卡；      8-1-信号调理电路一；8-2-信号调理电路二； 

8-3-信号调理电路三；8-4-I/V转化电路；   8-5-椭圆函数滤波电 路； 

9-1-A相电流传感器； 9-2-B相电流传感器； 9-3-C相电流传感器。 

具体实施方式

实施例1 

如图1所示，本实用新型包括现场测试主机1、通过交换机2与现场测试主机1相接的多个局域网内主控机3、以及通过远程通信***4均与现场测试主机1相接的多个远程主控机5和多个远程终端6，所述现场测试主机1的输入端接有用于对电缆故障数据进行采集的数据采集卡7，所述数据采集卡7的输入端接信号调理电路一8-1、信号调理电路二8-2和信号调理电路三8-3，所述信号调理电路一8-1、信号调理电路二8-2和信号调理电路三8-3的输入端分别接有A相电流传感器9-1、B相电流传感器9-2和C相电流传感器9-3，所述A相电流传感器9-1、B相电流传感器9-2和C相电流传感器9-3分别接在与三相交流电的A相、B相和C相连接的三根电缆上。 

结合图2，本实施例中，所述现场测试主机1、局域网内主控机3和 远程主控机5均为计算机。所述现场测试主机1与交换机2、以及交换机2与多个局域网内主控机3均通过网线相接。所述远程通信***4为无线通信***，所述无线通信***包括与现场测试主机1相接的无线通信模块一4-1、以及通过相应的无线通信网络4-2与无线通信模块一4-1进行无线通信并分别对应与多个远程主控机5和多个远程终端6相接的多个无线通信模块二4-3。具体地，所述无线通信模块一4-1和无线通信模块二4-3均为GPRS无线通信模块，所述无线通信网络4-2为GPRS网络。 

本实施例中，所述数据采集卡7为美国NI公司生产的M系列的多功能数据采集卡PCI6221，数据采集卡PCI6221是16路模拟输入多功能数据采集卡，具有250ks/s的采样率、16位的采样精度、8路的双端差分输入；持模拟输出，静态数字I/O，和计数器/定时器的I/O操作。数据采集卡PCI6221有两个接口，一个是PCI总线接口，另一个是37针信号输入接口，本实施例中，由于使用的现场测试主机1为计算机，所以可以直接将数据采集卡PCI6221插在计算机上的PCI插槽中便可使用，使用方便。 

结合图3，本实施例中，所述信号调理电路一8-1、信号调理电路二8-2和信号调理电路三8-3均由接在A相电流传感器9-1、B相电流传感器9-2或C相电流传感器9-3输出端的I/V转化电路8-4和接在I/V转化电路8-4输出端的椭圆函数滤波电路8-5构成；所述I/V转化电路8-4由二极管D1和D2、电阻R1、电容C1和C2、以及运算放大器OP07构成，所述二极管D1的负极、二极管D2的正极、电阻R1的一端和电容C1的一端均与运算放大器OP07的一个负极输入端相接且为I/V转化电路8-4的输入端IN，所述I/V转化电路的输入端IN与A相电流传感器、B相电流传感器或C相电流传感器的输出端相接，所述二极管D1的正极、二极管D2的负极、运算放大器OP07的一个正极输入端和电容C2的一端均接地，所述电阻R1的另一端、电容C1的另一端和电容C2的另一端均与运算放大器OP07的一个输出端相接且为I/V转化电路8-4的输出端OUT1。该I/V转化电路8-4中，通过调节反馈电阻R1的值来获得所需要的电压输出，电 容C1是用来补充相移的，C2是用来去耦滤波的，两个反接的二极管D1和D2是用来保护运算放大器OP07的。 

结合图4，本实施例中，所述椭圆函数滤波电路8-5由电阻R2和R3，电容C3、C4、C5、C6和C7，以及电感L1和L 2构成，所述电阻R2的一端与I/V转化电路8-4的输出端OUT1相接，所述电阻R2的另一端与电容C3的一端、电感L1的一端和电容C4的一端相接，所述电感L1的另一端和电容C4的另一端均与电容C5的一端、电感L2的一端和电容C6的一端相接，所述电感L2的另一端和电容C6的另一端均与电容C7的一端和电阻R3的一端相接且为椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT2，所述电容C3的另一端、电容C5的另一端、电容C7的另一端和电阻R3的另一端均接地且为椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT3，所述椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT2和椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT3均与数据采集卡7的输入端连接。 

具体地，采用差分模式将椭圆函数滤波电路8-5所输出的电缆故障数据输入到数据采集卡PCI6221中，所述椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT2和椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT3分别连接数据采集卡PCI6221的ai0端子和ai8端子；其中，椭圆函数滤波电路8-5中所选用的电阻R2和R3均为1kΩ，电容C3为1.8nF，电容C4为330pF，电容C5为3.0nF，电容C6为120pF，电容C7为2.0nF，电感L1为2.0mH，电感L2为2.0mH，满足使用需求。 

本实施例中，所述A相电流传感器9-1、B相电流传感器9-2和C相电流传感器9-3均为磁平衡霍尔电流传感器，磁平衡霍尔电流传感器的测量精度一般为±1％，非线性度为0.2％(高的为0.1％)，响应速度1μs，失调电流0.3mA，能够满足对电缆高频暂态信号获取的要求。 

实施例2 

结合图5，本实施例与实施例1不同的是：所述椭圆函数滤波电路8-5由电阻R4和R5，电容C8和C9，以及电感L3、L4、L5、L6和L7构成， 所述电阻R4的一端与I/V转化电路8-4的输出端OUT1相接，所述电阻R4的另一端与电感L3的一端相接，所述电感L3的另一端与电感L4的一端和电感L6的一端相接，所述电感L4的另一端与电感L5的一端和电感L7的一端相接，所述电感L6的另一端与电容C8的一端相接，所述电感L7的另一端与电容C9的一端相接，所述电感L5的另一端与电阻R5的一端相接且为椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT4，所述电容C8的一端、电容C9的一端和电阻R5的另一端均接地且为椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT5，所述椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT4和椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT5均与数据采集卡7的输入端连接。其余结构均与实施例1相同。 

具体地，采用差分模式将椭圆函数滤波电路8-5所输出的电缆故障数据输入到数据采集卡PCI6221中，所述椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT4和椭圆函数滤波电路8-5的输出端OUT5分别连接数据采集卡PCI6221的ai0端子和ai8端子；其中，椭圆函数滤波电路8-5中所选用的电阻R4和R5均为1kΩ，电容C8为1.8nF，电容C9为2.0nF，电感L3为2.0mH，电感L4为3.3mH，电感L5为2.0mH，电感L6为330μH，电感L7为120μH，满足使用需求。 

本实用新型的工作原理及工作过程是：通过在现场测试主机1上、局域网内主控机3上、远程主控机5或远程终端6上对数据采集卡7采集数据的参数进行设置，A相电流传感器9-1、B相电流传感器9-2和C相电流传感器9-3分别对接在与三相交流电的A相、B相和C相连接的三根电缆上的电流进行检测，信号调理电路一8-1中的I/V转化电路8-4将A相电流传感器9-1所输出的电流信号转化为电压信号后输出给椭圆函数滤波电路8-5进行低通滤波；信号调理电路二8-2中的I/V转化电路8-4将B相电流传感器9-2所输出的电流信号转化为电压信号后输出给椭圆函数滤波电路8-5进行低通滤波，信号调理电路三8-3中的I/V转化电路8-4将C相电流传感器9-3所输出的电流信号转化为电压信号后输出给椭圆函数滤 波电路8-5进行低通滤波，数据采集卡7按照预先设定好的参数接收信号调理电路一8-1、信号调理电路二8-2和信号调理电路三8-3中的椭圆函数滤波电路8-5所输出的信号并实时传输给现场测试主机1，现场测试主机1接收数据采集卡7所输出的信号并经过分析处理后将处理结果存储、显示出来，同时，现场测试主机1能够通过网线和交换机2将数据传输到多个局域网内主控机3上，方便多个工作人员观察；现场测试主机1还能够通过远程通信***4将数据传输到多个远程主控机5和多个远程终端6上，方便工作人员进行远程观察。 

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：包括现场测试主机(1)、通过交换机(2)与现场测试主机(1)相接的多个局域网内主控机(3)、以及通过远程通信***(4)均与现场测试主机(1)相接的多个远程主控机(5)和多个远程终端(6)，所述现场测试主机(1)的输入端接有用于对电缆故障数据进行采集的数据采集卡(7)，所述数据采集卡(7)的输入端接信号调理电路一(8-1)、信号调理电路二(8-2)和信号调理电路三(8-3)，所述信号调理电路一(8-1)、信号调理电路二(8-2)和信号调理电路三(8-3)的输入端分别接有A相电流传感器(9-1)、B相电流传感器(9-2)和C相电流传感器(9-3)，所述A相电流传感器(9-1)、B相电流传感器(9-2)和C相电流传感器(9-3)分别接在与三相交流电的A相、B相和C相连接的三根电缆上。

2.按照权利要求1所述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述现场测试主机(1)、局域网内主控机(3)和远程主控机(5)均为计算机。

3.按照权利要求1或2所述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述现场测试主机(1)与交换机(2)、以及交换机(2)与多个局域网内主控机(3)均通过网线相接。

4.按照权利要求1或2所述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述远程通信***(4)为无线通信***，所述无线通信***包括与现场测试主机(1)相接的无线通信模块一(4-1)、以及通过相应的无线通信网络(4-2)与无线通信模块一(4-1)进行无线通信并分别对应与多个远程主控机(5)和多个远程终端(6)相接的多个无线通信模块二(4-3)。

5.按照权利要求4所述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述无线通信模块一(4-1)和无线通信模块二(4-3)均为GPRS无线通信模块，所述无线通信网络(4-2)为GPRS网络。

6.按照权利要求1或2所述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述数据采集卡(7)为美国NI公司生产的M系列的多功能数据采集卡PCI6221。

7.按照权利要求1或2所述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述信号调理电路一(8-1)、信号调理电路二(8-2)和信号调理电路三(8-3)均由接在A相电流传感器(9-1)、B相电流传感器(9-2)或C相电流传感器(9-3)输出端的I/V转化电路(8-4)和接在I/V转化电路(8-4)输出端的椭圆函数滤波电路(8-5)构成；所述I/V转化电路(8-4)由二极管D1和D2、电阻R1、电容C1和C2、以及运算放大器OP07构成，所述二极管D1的负极、二极管D2的正极、电阻R1的一端和电容C1的一端均与运算放大器OP07的一个负极输入端相接且为I/V转化电路(8-4)的输入端IN，所述I/V转化电路的输入端IN与A相电流传感器、B相电流传感器或C相电流传感器的输出端相接，所述二极管D1的正极、二极管D2的负极、运算放大器OP07的一个正极输入端和电容C2的一端均接地，所述电阻R1的另一端、电容C1的另一端和电容C2的另一端均与运算放大器OP07的一个输出端相接且为I/V转化电路(8-4)的输出端OUT1。

8.按照权利要求7所述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述椭圆函数滤波电路(8-5)由电阻R2和R3，电容C3、C4、C5、C6和C7，以及电感L1和L2构成，所述电阻R2的一端与I/V转化电路(8-4)的输出端OUT1相接，所述电阻R2的另一端与电容C3的一端、电感L1的一端和电容C4的一端相接，所述电感L1的另一端和电容C4的另一端均与电容C5的一端、电感L2的一端和电容C6的一端相接，所述电感L2的另一端和电容C6的另一端均与电容C7的一端和电阻R3的一端相接且为椭圆函数滤波电路(8-5)的输出端OUT2，所述电容C3的另一端、电容C5的另一端、电容C7的另一端和电阻R3的另一端均接地且为椭圆函数滤波电路(8-5)的输出端OUT3，所述椭圆函数滤波电路(8-5)的输出端OUT2和椭圆函数滤波电路(8-5)的输出端OUT3均与数据采集卡(7)的输入端连接。

9.按照权利要求7所述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述椭圆函数滤波电路(8-5)由电阻R4和R5，电容C8和C9，以及电感L3、L4、L5、L6和L7构成，所述电阻R4的一端与I/V转化电路(8-4)的输出端OUT1相接，所述电阻R4的另一端与电感L3的一端相接，所述电感L3的另一端与电感L4的一端和电感L6的一端相接，所述电感L4的另一端与电感L5的一端和电感L7的一端相接，所述电感L6的另一端与电容C8的一端相接，所述电感L7的另一端与电容C9的一端相接，所述电感L5的另一端与电阻R5的一端相接且为椭圆函数滤波电路(8-5)的输出端OUT4，所述电容C8的一端、电容C9的一端和电阻R5的另一端均接地且为椭圆函数滤波电路(8-5)的输出端OUT5，所述椭圆函数滤波电路(8-5)的输出端OUT4和椭圆函数滤波电路(8-5)的输出端OUT5均与数据采集卡(7)的输入端连接。

10.按照权利要求1或2所述的电缆故障数据采集及远程传输***，其特征在于：所述A相电流传感器(9-1)、B相电流传感器(9-2)和C相电流传感器(9-3)均为磁平衡霍尔电流传感器。

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