专利名称：煤矿高压线路电缆头故障预警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤矿高压线路电缆头故障预警系统，具体地说是一种具有实时监测高压线路电缆头电压、电流和温度参数，并能根据线路运行参数变化在出现故障前发出预警短信息功能的故障预警系统。广泛用于矿山、冶金、化工等行业电力供电专线的故障早期预防场合。
背景技术：
目前，矿山、冶金、化工等行业的供电可靠性要求很高，大部分采用双回线热备用运行方式以降低事故停电率。但是因为这些行业的用电设备功率大、负载不平衡、设备种类繁多、谐波分量大和电能质量普遍差等原因，对线路的绝缘破坏比一般民用线路要大得多， 尽管这些工业用户采取了一些绝缘强化措施，但是因为缺乏有效的监测手段，收效甚微。矿山企业的井下通风和瓦斯排放设备对供电的可靠性要求尤其严格，停电时间达数分钟就将发生危机人生安全的瓦斯事故，长期以来，供电线路的故障停电一直是困扰矿山等行业用户的难题。综上所述，开发一种可以实时监测高压供电线路的运行电压、电流和温度参数，并且通过特定的数学运算模型来处理这些数据，以便在线路在出现绝缘下降和负荷异常的早期就发出预警信息，提醒运行人员及时倒闸操作，避免事故停电的故障预警系统具有重要的实用和安全价值。现场运行经验表明，高压用户线的最薄弱环节是电缆头，90%以上的线路故障都源于电缆头。因此本发明针对此问题设计了基于最新智能电网科技的高压电缆头故障预警系统。
发明内容本实用新型设计一种基于公网无线传输技术的高压输电线路参数采集与故障早期判断预警系统，在线路的电缆接头以及电缆与铝绞线接头部位，安装感应供电的无线多参数传感器(10)。采集电缆头部位的电压、电流和温度数据发送到数据转发器(20)。经过转发器00)处理后传送到移动GSM公网特定的IP地址上。后台监控计算机(30)通过互联网访问该特定IP地址提取数据转发器00)发送来的线路运行参数。一方面显示在用户 LCD上，另一方面经过计算机程序计算并判断线路的运行状况是否健康，并在故障即将发生的早期给予声光报警提示，同时向预先设定的手机发送预警短信。所使用无线报警频段为无线电委员会许可的公用频段，无需申请。基本不受环境 (电磁场、噪声、人体)干扰，只要有公网GSM信号覆盖的地方，都可以监控，没有距离限制。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种煤矿高压线路电缆头故障预警系统，包括无线传感器(10)、数据转发器00) 和监控主机(30)。其特征在于，具有高压输电线路故障早期告警和预防故障发生功能。无线传感器(10)采用集成化设计，整合了线路电压、负荷电流和导线温度三种传感器，并采用感应取能技术，直接从导线上获取电能作为供电电源。安装时直接挂接在高压输电线路电缆头上，它采集电缆头部位的实时电流、电压和温度数据，并用无线方式传送给数据转发器00)。数据转发器00)有两个作用，一方面用于实现高压的隔离，即通过无线接收来自传感器(10)的数据，又与传感器(10)间没有电气连接，实现高低压的完全隔离；另一方面又将接收到的电缆头运行参数通过GSM或3G公网无线转发到监控中心的监控系统数据接收平台，实现数据远距离传输。数据转发器00)将起到远传中继的作用，它可以接受多个来自无线传感器(10) 发来的数据，并统一发送，从而节省投资。监控主机(30)是本系统的重要支撑环境，也是核心组成部分之一。它由工控计算机(30)、IXD显示设备(31)、连接到互联网的宽带接入设备(32)、数据处理和故障判断软件 (33)和短信发送设备(34)组成。工控计算机(30)是本系统的后台运行硬件环境，要求适合长期高速运算。宽带接入设备(3 可以是普通ADSL M0DERM、以太网数据专线或者光纤M0DERM.，无论哪种接入设备都需要宽带接入商提供静态IP地址。并且提供专用数据端口供本故障预警系统软件使用。数据处理和故障判断软件(33)是本系统的专用软件，基于DELPHI开发，它通过访问互联网特定的IP地址的端口实现基于无线公网的远距离接收来自数据转发器的数据信息。 解码后运算处理在LCD上显示出每个电缆头部位的实时电压、电流和温度参数，同时数据处理软件会不断分析比较接受的数据，根据数据变化趋势判断可能出现的故障，触发报警事件。短信发送设备(34)连接到工控主机，它接收来自数据处理软件(3 的指令，向预先设定的手机发送预警短信息。本发明的优点是实现煤矿等工业用户的高压供电线路的数字化智能管理，让维护人员能够实时掌握线路每个薄弱环节的实时数据，有效提高电力检修维护水平。线路故障早期判断和短信预警是电力检修的一个创新，能有效将故障停电事故消灭在萌芽中，有效降低了非正常停电带来的煤矿安全隐患，保障安全生产，保证人身安全。同时本技术由于有效降低停电次数从而提高了供电可靠性，节约人力、物力、财力，达到增产、增效、安全的目的，让企业获得良好的经济效益和社会效益.本专利具有实施简单、操作容易、使用方便、提高巡线人员的安全性和工作效率的特点，具有很高的实用和推广价值。下面将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。
图1预警系统示意图图2预警系统工作框图
具体实施方式
参考图1煤矿高压线路电缆头故障预警系统的框图，整个预警系统由无线传感器(10)、数据转发器00)和监控主机(30)三大部分组成。参考图2无线传感器(11)选用表面安装器件和双层线路板安装，整个体积控制在 450X450X600mm以内。内部集成微型电压传感器、高导磁电流互感器和数字温度传感器。电压传感器精度为士 IV，电流传感器精度为士 0. 5A，温度传感器精度为士 0. 1°C。电流互感器的磁环采用开口设计，便于向线路卡接安装。整个传感器元件部分密封安装在一个环氧树脂灌注的塑料腔内，无线数据发射天线采用印制板微带设计。传感器的供电设计选择双电源方案，平时由内置高能锂电池作为储能元件供电，在线路有电时由电流互感器感应取能作为电源一方面给锂电池充电，另一方面给传感器供电。参考图2本装置数据转发器00)主要由三部分组成数据转发器主机00)、太阳能或风能转换板(22)、蓄电池01)。数据转发器主机OO)采用无线双频工作模式，接收部分工作在400MHz的频段，用于接收无线传感器(10)发出的线路参数数据，发送部分工作在 900/1800MHZ的移动GSM公网频段，实现数据远距离传输。数据转发器00)可以是400MHz通讯收发模块和GSM公网数据传输模块组合而成，也可以同板PCB—体化设计，数据转发器00)电源采用12V/10Ah的密封铅酸免维护蓄电池后备供电，主要供电采用18V/20W太阳能电池板或风能转换器给转发器供电，同时给蓄电池充电。参考图2后台数据处理和监控系统由工控机(30)、IXD显示器(31)、互联网接入设备(32)、数据处理软件(3 和短信猫(34)组成。工控机选用工业级P4以上双核工业计算机，本实施例选用的是DELL OPTIX商用级计算机，配置为P4/2. 4GHZ CPU/2G内存/160G硬盘。IXD显示器(31)选用22时高分辨率液晶宽屏显示器，用于显示采集到的线路数据和故障指示界面。互联网接入设备(32)可以是2M以上ADSL、以太网数据专线或无线3G网卡，本实施例选用的是捆绑固定IP的以太网数据专线。数据处理软件(33)基于WINDOWS平台开发，历史数据的存储和调用采用甲骨文公司的数据库，用户人机交互界面采用DELPHI图形化编程，使用户直观看到线路每点的电压、电流和温度数据，同时绘制实施和历史电流、温度曲线，进而辅助用户掌握线路的运行是否健康，以及潜在的故障苗头。短信猫(34)采用工业级短信发送调制器，每秒可以发送100条的短信息，短信格式兼容联通、移动、电信的GSM，实现全国全网络兼容的报警短信息发送。
权利要求1.一种煤矿高压线路电缆头故障预警系统，包括无线传感器(10)、数据转发器00)和监控主机(30)，其特征在于，在线路的电缆接头以及电缆与铝绞线接头部位，安装感应供电的无线传感器(10)，采集电缆头部位的电压、电流和温度数据发送到数据转发器(20)，经过转发器00)处理后传送到移动GSM公网特定的IP地址上，后台监控主机(30)通过互联网访问该特定IP地址提取数据转发器00)发送来的线路运行参数，一方面显示在用户LCD 上，同时向预先设定的手机发送线路运行状况是否健康的预警短信。
2.如权利要求1所述的煤矿高压线路电缆头故障预警系统，其特征在于，所述的无线传感器(10)挂接在线路或电缆头上，与被测线路或电缆头紧密接触，设有供电引线，并从待测线路上感应取电作为能源给无线传感器供电。
3.如权利要求1所述的煤矿高压线路电缆头故障预警系统，其特征在于，所述的无线传感器(10)内置储能元件(11)，当被测线路停电时，由内置储能元件(11)给无线传感器供电，保证其在线路停电时仍然能够将线路参数传给数据转发器00)。
4.如权利要求1所述的煤矿高压线路电缆头故障预警系统，其特征在于，所述的数据转发器00)具有两根不同频率的天线。
5.如权利要求1所述的煤矿高压线路电缆头故障预警系统，其特征在于，所述的数据转发器00)采用太阳能或风能0 做主供电，内置充电蓄电池作为无风或阴雨天的后备供电。
6.如权利要求1所述的煤矿高压线路电缆头故障预警系统，其特征在于，所述的监控主机(30)的运行硬件计算机必须连接到互联网上。
专利摘要本实用新型涉及了一种煤矿高压线路电缆头故障预警系统。系统具有实时监测电缆头参数，并能发出故障预警信息。包括无线传感器(10)、数据转发器(20)和监控主机(30)。其技术要点是在电缆接头、电缆与铝绞线接头处，安装感应供电及设有供电引线的无线传感器(10)，内置储能元件(11)。数据转发器有两根不同频率的天线，采用太阳能或风能(22)做主供电，内置充电蓄电池(21)为后备电源。电缆头处电压、电流和温度数据发送到数据转发器，处理后传送到移动GSM公网特定的IP地址上，后台监控主机(30)通过访问互联网特定IP地址提取线路运行参数，显示在用户LCD上，同时向预先设定的手机发送线路预警短信。
文档编号G01R31/02GK202202897SQ20112002061
公开日2012年4月25日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者任俊伟, 崔军, 张凤国, 李卫东, 杨峰, 毕国强, 王宏斌, 王旭东, 韩进军 申请人:李卫东