一种电缆隧道内电缆运行环境数据采集终端的制作方法

本实用新型涉及一种电缆隧道内电缆运行环境数据采集终端，属于电力监测技术领域。

背景技术：

实现城市架空线路入地铺设,可以减少电力线路对城市建筑的影响,也可节约土地资源,最重要的是可以改善城市的空间环境、消除城市空气污染。随着电力网络和用电事业的飞速发展，对电力网络和用电的安全运行也提出了新的要求；特别是地下电力电缆，其安全运行与安全维护也不可避免的越来越被电力系统所重视。

电缆线路在地下运行，相应的监测和维护比较困难。电缆沟内的环境，如温湿度、水质水位、有害气体等等，地面上是无法做到预防预测的。城市地下管线的增多，地下空间资源的占有使电缆管线的施工运行状况越来越复杂，特别是天然气、煤气及其它易燃易爆气体一旦渗入电缆管沟，将给电缆的安全运行乃至社会公共安全带来极大的威胁。为保证人身和设备安全，需定期开启井盖对管辖设备进行可燃气体检测。电力电缆的外力破坏现象也越来越多，轻则造成财产损失，重则造成安全事故，给电缆的安全运行造成重大威胁。因此，电缆管沟的防火、防气、防爆、防水、防盗问题日益重要，为满足电缆通道的“五防”要求，必须对电缆的运行环境进行监测，提早发现问题，及时处理，避免重大问题的发生。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种电缆隧道内电缆运行环境数据采集终端，其能够实时采集电缆隧道内电缆运行环境数据并发送给地上的监测中心进行统一监测和管理。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电缆隧道内电缆运行环境数据采集终端，其特征是：包括电缆局部放电信号检测装置、环境检测装置、数据采集装置和GPRS模块，

所述电缆局部放电信号检测装置设置在电缆隧道内电缆的各接头位置处，用于对电缆的局部放电信号和接头状态参数进行检测；

所述环境检测装置设置在电缆隧道内，用于对电缆隧道内的环境参数进行检测；

所述数据采集装置分别与电缆局部放电信号检测装置和环境检测装置相连接，用于对检测到的电缆局部放电信号、电缆接头状态参数和环境参数进行数据采集；

所述GPRS模块与数据采集装置连接，用于将数据采集装置采集的电缆局部放电信号、电缆接头状态参数和电缆隧道内环境参数发送给地上监测中心的监控主机。

优选地，所述电缆局部放电信号检测装置包括护层接地电流互感器、电流电压转换电路、电缆温度传感器和第一AD转换器，所述护层接地电流互感器设置在电缆金属护层的接地线上，用以采集金属护层的接地电流信号，所述电缆温度传感器紧贴在电缆上，用以采集电缆温度信号；所述电流电压转换电路的输入端与护层接地电流互感器的二次端连接，输出端与第一AD转换器的输入端连接，所述第一AD转换器的输入端还与电缆温度传感器连接，第一AD转换器的输出端与数据采集装置连接。所述的护层接地电流互感器采用磁光晶体结构的电流互感器，电缆局部放电信号检测装置包括至少3个护层接地电流互感器和至少3个温度传感器3，所述的至少3个护层接地电流互感器和至少3个温度传感器用以对每条电缆的金属护层进行接地监测。

优选地，所述电缆局部放电信号检测装置包括高频传感器、高速信号采集单元、低频传感器、低速信号采集单元和FPGA，所述高频传感器的输出端与高速信号采集单元的输入端相连，所述低频传感器的输出端与低速信号采集单元的输入端相连，所述高速信号采集单元和低速信号采集单元的输入端分别与FPGA的信号输入端相连，所述FPGA的信号输出端与数据采集装置相连；

所述高频传感器采用HFCT传感器，用于接收局部放电信号并发送给高速信号采集单元，所述低频传感器采用罗氏线圈，用于接收电流同步信号并发送给低速信号采集单元，所述的高速信号采集单元和低速信号采集单元分别将局部放电信号和电流同步信号发送给FPGA，所述FPGA将局部放电信号和电流同步信号发送给数据采集装置。

优选地，所述高速信号采集单元包括第一信号调理器、高速A/D转换器和高速比较器，所述HFCT传感器的输出端与第一信号调理器的输入端相连，第一信号调理器的输出端分别通过高速A/D转换器和高速比较器与FPGA的信号输入端相连；所述低速信号采集单元包括第二信号调理器和低速A/D转换器，所述罗氏线圈的输出端与第二信号调理器的输入端相连，第二信号调理器的输出端通过低速A/D转换器与FPGA的信号输入端相连。

优选地，所述电缆局部放电信号检测装置包括有源RFID卡、超声波传感器和电缆接头温度传感器；所述有源RFID卡设置在接头处；所述RFID卡用于发出信号以供数据采集装置根据所述信号的强度确定接头位置；所述超声波传感器设置在电缆接头处，用于检测接头放电电流大小和位置；所述电缆接头温度传感器设置在电缆接头处，用于检测接头的温度。

优选地，所述环境检测装置包括温湿度传感器、气体传感器、烟感探测器和水位传感器，用于对电缆隧道内的温湿度、目标检测气体浓度、烟雾浓度值和水位环境参数进行检测；

所述温湿度传感器固定安装在所述电缆隧道的侧壁上，且靠近所述电缆隧道的井盖设置；所述气体传感器包括有毒气体传感器和可燃气体传感器，所述有毒气体传感器和所述可燃气体传感器并排安装且固定在所述电缆隧道的顶部；所述水位传感器为投入式静压液位变送器，所述投入式静压液位变送器包括传感器探头和变送器，所述传感器探头设置在所述电缆隧道的底部，所述变送器安装在所述电缆隧道的侧壁。

优选地，所述数据采集装置包括处理器和RS232接口，所述处理器采用型号为STM32FA07VCT6的微处理器，处理器通过RS232接口与GPRS模块相连。

本实用新型的有益效果是：

采用上升结构后，本实用新型不仅通过多种方式对电缆隧道内的电缆局部放电信号和电缆接头状态参数进行检测，而且还对电缆隧道内的环境参数进行检测，数据采集装置通过GPRS模块将采集的电缆局部放电信号、电缆接头状态参数和电缆隧道内环境参数发送给地上监测中心的监控主机，以便监控人员根据电缆隧道内的实时情况及时采取相应的防护措施，从而提高了地下电缆的可靠性和安全性，进而确保供电的可靠性和安全性。

本实用新型通过电缆局部放电信号检测装置实时检测地下电力电缆的局部放电信号，杜绝电缆安全隐患的发生，不仅省去了测试人员多次下电缆隧道去测试的麻烦，解决了现有便携测试操作时测试的时间短、不方便和不安全的问题，而且保证了相关人员的人身安全；通过电缆局部放电信号检测装置对地下电缆的金属护层电流进行监测，可以及时准确的发现电缆接头处接地系统的缺陷，即可实时监测电缆的运行状态,防止电缆绝缘事故的发生，确保高压电缆线路的可靠稳定的运行。通过电缆局部放电信号检测装置对地下电缆的接头的状态参数进行检测，有效地辨识由于电缆接头的老化而发生的过热和火灾事故隐患，提高电缆过热引起火灾的早期预测能力，为现场设备的安全运行提供有力保证。

本实用新型采用各种传感器对电缆隧道内的环境进行监测，不仅能够对电缆隧道内的多种环境参数进行采集，为电力运输和工作人员安全提供有力保障，而且便于监测中心实时掌握电缆的运行环境情况，当出现异常时，实现报警，提醒工作人员及时排除故障，防止出现大的安全隐患。

另外，本实用新型的数据采集器将采集的现场数据实时通过GPRS无线网络发送给监控主机，大大减轻了现场测量的劳动强度，提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的第一种电缆局部放电信号检测装置的结构示意图；

图3是图2中电流电压转换电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型的第二种电缆局部放电信号检测装置的结构示意图；

图5是本实用新型的第三种电缆局部放电信号检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。

如图1至图5所示，本实用新型的一种电缆隧道内电缆运行环境数据采集终端，它包括电缆局部放电信号检测装置、环境检测装置、数据采集装置和GPRS模块；所述电缆局部放电信号检测装置设置在电缆隧道内电缆的各接头位置处，用于对电缆的局部放电信号和接头状态参数进行检测；所述环境检测装置设置在电缆隧道内，用于对电缆隧道内的环境参数进行检测；所述数据采集装置分别与电缆局部放电信号检测装置和环境检测装置相连接，用于对检测到的电缆局部放电信号、电缆接头状态参数和环境参数进行数据采集；所述GPRS模块与数据采集装置连接，用于将数据采集装置采集的电缆局部放电信号、电缆接头状态参数和电缆隧道内环境参数发送给地上监测中心的监控主机。

如图2所示，本实用新型所述的第一种电缆局部放电信号检测装置包括护层接地电流互感器、电流电压转换电路、电缆温度传感器和第一AD转换器，所述护层接地电流互感器设置在电缆金属护层的接地线上，用以采集金属护层的接地电流信号，所述电缆温度传感器紧贴在电缆上，用以采集电缆温度信号；所述电流电压转换电路的输入端与护层接地电流互感器的二次端连接，输出端与第一AD转换器的输入端连接，所述第一AD转换器的输入端还与电缆温度传感器连接，第一AD转换器的输出端与数据采集装置连接。所述的护层接地电流互感器采用磁光晶体结构的电流互感器，电缆局部放电信号检测装置包括至少3个护层接地电流互感器和至少3个温度传感器3，所述的至少3个护层接地电流互感器和至少3个温度传感器用以对每条电缆的金属护层进行接地监测。如图3所示，所述电流电压转换电路由五个电阻、一个电容和电压比较器UA741构成。

本实用新型通过第一种电缆局部放电信号检测装置实时检测地下电力电缆的局部放电信号，杜绝电缆安全隐患的发生，不仅省去了测试人员多次下电缆隧道去测试的麻烦，解决了现有便携测试操作时测试的时间短、不方便和不安全的问题，而且保证了相关人员的人身安全。

如图4所示，本实用新型所述的第二种电缆局部放电信号检测装置包括高频传感器、高速信号采集单元、低频传感器、低速信号采集单元和FPGA，所述高频传感器的输出端与高速信号采集单元的输入端相连，所述低频传感器的输出端与低速信号采集单元的输入端相连，所述高速信号采集单元和低速信号采集单元的输入端分别与FPGA的信号输入端相连，所述FPGA的信号输出端与数据采集装置相连；

所述高频传感器采用HFCT传感器，用于接收局部放电信号并发送给高速信号采集单元，所述低频传感器采用罗氏线圈，用于接收电流同步信号并发送给低速信号采集单元，所述的高速信号采集单元和低速信号采集单元分别将局部放电信号和电流同步信号发送给FPGA，所述FPGA将局部放电信号和电流同步信号发送给数据采集装置。

优选地，所述高速信号采集单元包括第一信号调理器、高速A/D转换器和高速比较器，所述HFCT传感器的输出端与第一信号调理器的输入端相连，第一信号调理器的输出端分别通过高速A/D转换器和高速比较器与FPGA的信号输入端相连；所述低速信号采集单元包括第二信号调理器和低速A/D转换器，所述罗氏线圈的输出端与第二信号调理器的输入端相连，第二信号调理器的输出端通过低速A/D转换器与FPGA的信号输入端相连。

本实用新型通过第二种电缆局部放电信号检测装置对地下电缆的金属护层电流进行监测，可以及时准确的发现电缆接头处接地系统的缺陷，即可实时监测电缆的运行状态,防止电缆绝缘事故的发生，确保高压电缆线路的可靠稳定的运行。

如图5所示，本实用新型所述的第三种电缆局部放电信号检测装置包括有源RFID卡、超声波传感器和电缆接头温度传感器；所述有源RFID卡设置在接头处；所述RFID卡用于发出信号以供数据采集装置根据所述信号的强度确定接头位置；所述超声波传感器设置在电缆接头处，用于检测接头放电电流大小和位置；所述电缆接头温度传感器设置在电缆接头处，用于检测接头的温度。

第三种电缆局部放电信号检测装置包括有源RFID卡(图5中未示)、壳体31,超声波传感器32以及温度传感器33。有源RFID用于发出信号，从而使得手持终端在地面进行沿线巡检扫描时，能够接收到RFID卡发出的信号，并根据该信号确定接头的具体位置。超声波传感器32和温度传感器33均通过壳体31固定在地下电缆的接头处。超声波传感器32接收电缆接头内部局部放电产生的超声波，由此来检测局部放电的大小和位置。该方法可以避免电磁干扰的影响，可以方便地定位，可实现在线检测。温度传感器33通过接触式的铂电阻检测地下电缆中间接头的温度变化，有效地辨识由于电缆接头的老化而发生的过热和火灾事故隐患，提高电缆过热引起火灾的早期预测能力，为现场设备的安全运行提供有力保证。本实用新型通过第三种电缆局部放电信号检测装置对地下电缆的接头的状态参数进行检测，有效地辨识由于电缆接头的老化而发生的过热和火灾事故隐患，提高电缆过热引起火灾的早期预测能力，为现场设备的安全运行提供有力保证。

优选地，所述环境检测装置包括温湿度传感器、气体传感器、烟感探测器和水位传感器，用于对电缆隧道内的温湿度、目标检测气体浓度、烟雾浓度值和水位环境参数进行检测；

所述温湿度传感器固定安装在所述电缆隧道的侧壁上，且靠近所述电缆隧道的井盖设置；所述气体传感器包括有毒气体传感器和可燃气体传感器，所述有毒气体传感器和所述可燃气体传感器并排安装且固定在所述电缆隧道的顶部；所述水位传感器为投入式静压液位变送器，所述投入式静压液位变送器包括传感器探头和变送器，所述传感器探头设置在所述电缆隧道的底部，所述变送器安装在所述电缆隧道的侧壁。水位传感器采用投入式静压液位变送器来检测隧道内积水水位，防止电缆长时间浸水运行，提高电缆的运行寿命和供电可靠性；投入式静压液位变送器是基于所测积水静压与其高度呈比例的原理，采用隔离型扩散硅敏感元件的压阻效应，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转换为标准电信号。

本实用新型采用各种传感器对电缆隧道内的环境进行监测，不仅能够对电缆隧道内的多种环境参数进行采集，为电力运输和工作人员安全提供有力保障，而且便于监测中心实时掌握电缆的运行环境情况，当出现异常时，实现报警，提醒工作人员及时排除故障，防止出现大的安全隐患。

优选地，所述数据采集装置包括处理器和RS232接口，所述处理器采用型号为STM32FA07VCT6的微处理器，处理器通过RS232接口与GPRS模块相连。本实用新型的数据采集器将采集的现场数据实时通过GPRS无线网络发送给监控主机，大大减轻了现场测量的劳动强度，提高了工作效率。

本实用新型中，AD转换器选用AD7894AR-10模/数转换芯片，AD7894AR-10是一款低功耗、低成本、高性能的快速14位模/数转换器，采用5V单电源供电，内置1个逐次逼近型模/数转换器、1个片内采样保持放大器、1个片内时钟和1个高速串行接口。

本实用新型不仅通过多种方式对电缆隧道内的电缆局部放电信号和电缆接头状态参数进行检测，而且还对电缆隧道内的环境参数进行检测，数据采集装置通过GPRS模块将采集的电缆局部放电信号、电缆接头状态参数和电缆隧道内环境参数发送给地上监测中心的监控主机，以便监控人员根据电缆隧道内的实时情况及时采取相应的防护措施，从而提高了地下电缆的可靠性和安全性，进而确保供电的可靠性和安全性。

以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。