一种10kv中压电缆分布式零序电流采集与处理装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统行业中的数据采集及处理领域，尤其是一种10kv中压电缆分布式零序电流采集与处理装置。

背景技术：

当前，随着我国城市化进程的加快以及城市规模的不断扩大，电力需求呈高速增长的趋势。为了满足城市电力传输的可靠性、安全性需求，同时考虑到城市空间和规划的限制，电力电缆在城市电网中被广泛使用。10kV电缆与架空线路相比，具有可靠性高、占地少、不易受周围环境和污染影响等优点；然而，考虑到电缆成本较架空线路高等各方面因素，目前世界各地城市普遍采用城市外为架空线路、城市中心为电力电缆的二元结构混合输电线路，这种混合输电线路能跨越大水道、海峡，可直接向大城市和工业区中心供电。混合输电线路跨越地理区域广，由于气候变化、外力破坏、绝缘老化等因素，再加上制造上的瑕疵，电力电缆的绝缘水平会下降，从而会引起电缆发生接地故障；同样，架空线路也会发生类似故障，使得线路故障发生率不断提高、故障巡查的难度不断加大。

目前，针对零序电流的监测是国内外现有的对10kV架空线和电力电缆的故障诊断的重要手段，监测方法只是在电缆终端安装监测设备，当电力电缆－架空线路构成的混合输电线路发生故障时，通常的做法是必须先由检修人员找出故障点，查明故障点是位于架空线路段还是电力电缆段，只有找到故障点，确定为架空线故障时，才能下达手合故障线路命令，这对检修人员提出了很高要求，同时要耗费大量的人力与物力，效率极其低下。另外，由于闪络等瞬时性故障会造成导线局部损伤，影响绝缘强度，但不会对输电线路造成明显破坏，难以通过人为巡查进行故障点定位。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要解决当前采用的监测和诊断手段无法快速而准确地对由电力电缆和架空线路构成的混合输电线路的线路状态进行诊断及对线路故障进行定位的问题，为此提供一种10kv中压电缆分布式零序电流采集与处理装置。

本实用新型的具体方案是：一种10kv中压电缆分布式零序电流采集与处理装置，其特征是：包括高频电流互感器、数据滤波单元及信息分析与处理装置，其中信息分析与处理装置具有外壳，在外壳上装有信号采集输入接口、充电接口和射频天线，在外壳内设有供电管理单元、微处理器、信息压缩与加密模块及通讯接口模块；所述高频电流互感器、数据滤波单元和信号采集输入接口依次通过带屏蔽的射频电缆进行通讯连接；所述供电管理单元连接充电接口并为信息分析与处理装置中的各个模块提供稳定的工作电源；所述微处理器分别通讯连接信号采集输入接口与信息压缩与加密模块，信息压缩与加密模块通讯连接通讯接口模块，通讯接口模块通讯连接射频天线。

本实用新型中所述信息分析与处理装置的外壳由敞口的壳体和封盖组成，在壳体与封盖之间装有橡胶密封圈，并且外壳采用的材质为聚氯乙烯。所述信息分析与处理装置的外壳由敞口的壳体和封盖组成，在壳体与封盖之间装有橡胶密封圈，并且外壳采用的材质为聚氯乙烯；所述供电管理单元、微处理器、信息压缩与加密模块及通讯接口模块均安装于外壳内的绝缘底板上。

本实用新型中所述供电管理单元由可充电电池组和充电控制单元组成；可充电电池组从充电接口取电，并为信息分析与处理装置中的各个模块提供稳定的工作电源；充电接口外部链接高压取电装置；充电控制单元根据可充电电池组中电池电量的情况判断可充电电池组的充电时间和充电电流的大小。

本实用新型中在数据滤波单元和信号采集输入接口之间的通讯线路上装有触发装置，使得零序电流采集与处理装置平时处于休眠状态，在触发装置检测到的信息达到微处理器的故障诊断算法中预先设置的故障阈值时，触发序电流采集与处理装置处于工作状态。

本实用新型在对10kv中压电缆上的零序电流进行采集与处理时，借助移动的GSM/GPRS/CDMA公共网络将采集到的信息进行分析和处理后上传至远程控制终端，并根据波形信号特征和在中压电缆上的传播特性来对故障点进行定位，具有以下步骤：

步骤（1）高频电流互感器通过耦合方式采集中压电缆上的零序电流信号，并经过数据滤波单元的滤波处理之后借助带有屏蔽的射频电缆将信息传输至微处理器；

步骤（2）微处理器具有高速高性能的32位ARM核心处理单元，对接收到的信息进行分析和数据处理以得到故障信息或识别故障类型，并根据电缆的故障信息或故障类型作为故障点定位的依据进行故障源定位操作；

步骤（3）信息压缩与加密模块接收微处理器处理之后的数据，并对数据进行压缩和加密计算，最后通过通讯接口模块和射频天线，并借助GSM/GPRS/CDMA公共网络将信息上传至远程控制终端进行存储和分析。

本实用新型结构简单、操作方便、成本低廉，实现了对由电力电缆和架空线路构成的混合输电线路的故障类型识别、故障区段判断以及故障源的精确定位，节约了人力物力，实用性好，可为其他类型的故障诊断和故障源定位提供有效参考。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的控制结构框图；

图3是本实用新型中信息分析与处理装置的爆炸结构示意图；

图4是本实用新型中微处理器对混合输电线路进行故障类型识别和故障区段判断的流程图；

图5是本实用新型中微处理器基于故障类型识别结果进行故障定位的流程图。

图中：1—中压电缆，2—高频电流互感器，3—数据滤波单元，4—触发装置，5—信息分析与处理装置，6—外壳，6a—壳体，6b—封盖，6c—橡胶密封圈，7—信号采集输入接口，8—充电接口，9—射频天线，10—供电管理单元，10a—可充电电池组，10b—充电控制单元，11—微处理器，12—信息压缩与加密模块，13—通讯接口模块，14—射频电缆，15—绝缘底板，16—高压取电装置，17—远程控制终端，18—无线接收装置。

具体实施方式

参见图1-3，本实用新型包括高频电流互感器2、数据滤波单元3及信息分析与处理装置5，其中信息分析与处理装置5具有外壳6，在外壳6上装有信号采集输入接口7、充电接口8和射频天线9，在外壳6内设有供电管理单元10、微处理器11、信息压缩与加密模块12及通讯接口模块13；所述高频电流互感器2、数据滤波单元3和信号采集输入接口7依次通过带屏蔽的射频电缆14进行通讯连接；所述供电管理单元10连接充电接口8并为信息分析与处理装置5中的各个模块提供稳定的工作电源；所述微处理器11分别通讯连接信号采集输入接口7与信息压缩与加密模块12，信息压缩与加密模块12通讯连接通讯接口模块13，通讯接口模块13通过带屏蔽的射频电缆14通讯连接射频天线9。

本实施例中所述信息分析与处理装置5的外壳6由敞口的壳体6a和封盖6b组成，在壳体6a与封盖6b之间装有橡胶密封圈6c，并且外壳6采用的材质为聚氯乙烯。所述供电管理单元10、微处理器11、信息压缩与加密模块12及通讯接口模块13均安装于外壳6内的绝缘底板15上。

本实施例中所述供电管理单元10由可充电电池组10a和充电控制单元10b组成；可充电电池组10a从充电接口8取电，并为信息分析与处理装置5中的各个模块提供稳定的工作电源；充电接口8外部链接高压取电装置16，高压取电装置16采用取电环；充电控制单元10b根据可充电电池组10a中电池电量的情况判断可充电电池组的充电时间和充电电流的大小，在对电池进行保护的同时，防止过冲和高压窜入造成电池爆炸和信息分析与处理装置5中的其它电路模块烧毁。

本实施例中在数据滤波单元3和信号采集输入接口7之间的通讯线路上装有触发装置4，使得零序电流采集与处理装置5平时处于休眠状态，在触发装置4检测到的零序电流信息达到微处理器11的故障诊断算法中预先设置的故障阈值时，触发序电流采集与处理装置5处于工作状态，立即对零序电流波形信号进行采集（延时不超过10ms）,将波形信号根据信号在电缆传播的特性分析，准确诊断故障源的位置，并对需要进行传输的数据进行压缩和加密处理，以提高数据传输的效率和安全性。

本实用新型在对10kv中压电缆上的零序电流进行采集与处理时，借助移动的GSM/GPRS/CDMA公共网络将采集到的信息进行分析和处理后上传至远程控制终端，并根据波形信号特征和在中压电缆上的传播特性来对故障点进行定位，具有以下步骤：

步骤（1）高频电流互感器2通过耦合方式采集中压电缆1上的零序电流信号，并经过数据滤波单元3的滤波处理之后借助带有屏蔽的射频电缆14将信息传输至微处理器11；

步骤（2）微处理器11具有高速高性能的32位ARM核心处理单元，对接收到的信息进行分析和数据处理以得到故障信息或识别故障类型，并根据电缆的故障信息或故障类型作为故障点定位的依据进行故障源定位操作；

步骤（3）信息压缩与加密模块12接收微处理器11处理之后的数据，并对数据进行压缩和加密计算，最后通过通讯接口模块13和射频天线9，并借助GSM/GPRS/CDMA公共网络将信息上传至远程控制终端17进行存储和分析，其中在远程控制终端17配设有无线接收装置18。

参见图4，微处理器11对混合输电线路进行故障类型识别和故障区段判断的流程如下步骤：

步骤(1)对多路输入的采集信号进行基于自适应网络的模糊推理系统1的模糊推理分析，完成对故障类型的识别，输出各路识别结果；

步骤(2)进行输入选择，程序选择其中一路结果作为下一步推理的输入信息；

步骤(3)对被选择的一路结果运行基于自适应网络的模糊推理系统2，完成对故障所在区段的判断，同时输出故障区段和所在线路（架空线路或电缆线路）的结果。

参见图5，微处理器11基于故障类型识别结果进行故障定位的判断流程如下：

步骤(1)根据前述的故障类型识别和区段判断结果来选择性的运行不同类型故障和区段来确定线路类型，其中故障类型包括三相短路故障、两相相间短路故障、两相接地故障和单相接地故障；

步骤(2)依据线路类型来选择运行不同的故障定位模糊推理系统进行故障源的精确定位运算，其中由于线路类型分为架空线路和电缆线路，则对应的故障定位模糊推理系统分别为架空线路故障定位模糊推理系统和电缆线路故障定位模糊推理系统；

步骤（3）根据定位运算的结果同时输出故障源所处的故障类型及精确的定位数据。