专利名称：低压合金电缆运行状态在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电线路中电缆运行状态的监测系统，特别是一种低压合金电缆运行状态在线监测系统。
背景技术：
合金电缆以铝为主材，并添加了铜、锰、镁、钛、铬、锌、铁、硅等元素，经过特殊的合成和退火等先进工艺，在力学性能上比铜电缆具有更强的柔韧性，安装时需要的拉力小、易于牵引，可节省人工费用，性价比优于同等载流量的铜电缆。合金电缆已在福建省沿海地区试验运行，为了进一步将合金电缆用于低压配电网中，需要对其在各类环境下，例如沿海强腐蚀气候下的导电能力、机械性能、连接性能和抗腐蚀能力等进一步验证。为了监测合金电缆导电能力和发热量等情况，并与传统铜电缆做综合比较，进而为低压配电网电缆选型及合金电缆的推广应用提供技术参考，需要设计一种合金电缆运行状态在线监测系统，对合金电缆的运行环境参数、电参数和接头处的温度进行在线监测。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种能够监测合金电缆导电能力和发热量等情况的低压合金电缆运行状态在线监测系统。本实用新型的目的是通过以下途径来实现的低压合金电缆运行状态在线监测系统，其结构要点在于，包括有电参数监测模块、 温度监测模块、环境温湿度监测模块、通信管理模块和主站系统，所述的电参数监测模块、 温度监测模块和环境温湿度监测模块均通过数据总线与通信管理模块连接，而通信管理模块则通过无线网络与主站系统连接。安装时，各个监测模块均安装在机箱中，放置在合金电缆的附近，电参数监测模块采集电缆的运行电参数，如电压、电流、有功功率、无功功率等；温度监测模块用于测试合金电缆本身及接头在运行中的温度变化；而环境温湿度监测模块则采集合金电缆所处的环境温度和湿度参数，作为合金电缆的基础运行数据；所有数据经过处理后均发送到通信管理模块，通过该通信管理模块将数据传送到主站系统，以供主站系统存储，处理以及分析。这样，监测获得的数据囊括了合金电缆在线运行状态的绝大部分参数，为低压配电网电缆选型及合金电缆的推广应用提供了技术参考。本实用新型可以进一步具体为温度监测模块的传感器或者安装在线路中铜与合金电缆之间的连接件上，或者安装在被监测合金电缆的表面上。线路中铜与合金电缆之间的温度为合金电缆接头温度。温度监测模块可以同时监测多个位置的合金电缆的温度或者表面温度，采集到的数据在温度监测模块中进行处理， 然后通过数据总线传送给通信管理模块。通信管理模块包括有电源模块、微处理器、GPRS模块和复数个通信接口电路，通信
3接口电路及GPRS模块分别连接到微处理器，电源模块连接微处理器和GPRS模块。通信管理模块还包括有一种报警指示灯，其与微处理器的输出端连接。通信管理模块上电后以接收短信的方式设置该模块的地址及主站IP地址，通过数据总线每^ (可设定)召测一次电缆各个位置的表面温度和运行电参数，判断监测的位置点温度是否超过设定阀值当温度超过设置的阈值后，通信管理模块以指示灯显示报警信息并将温度数据和电参数数据按照一定的格式打包后，通过GPRS模块，按照标准的IEC 60870-5-104协议将温度数据和电参数数据发送给主站系统，当温度为正常运行值时，通信管理模块每15min (可设定)接收主站系统的召测数据命令后，将最近一次更新的电参数数据、温度数据、环境温湿度数据应答给主站系统，主站系统收到应答数据后，对其进行数据解析、标度转换后存入数据库，并将实时数据以曲线显示。上述微处理器可以采用美国DIGI公司的RCM6760，GPRS模块可以采用中兴公司的 ME3000。环境温湿度监测模块包括有供电模块、微控制器、接口电路和温湿度传感器，供电模块分别与微控制器、接口电路和温湿度传感器连接，温湿度传感器、微控制器和接口电路依序连接。微控制器每隔设定时间采集一次温湿度传感器的数据，更新最近采集的10次温湿度数据并计算滑动平均值，每隔设定时间接收通信管理模块召测数据命令后，取更新后的平均值作为应答数据。上述微控制器采用Microchip公司的PIC24FJ64，温湿度传感器采用数字温湿度传感器SHT-11。综上所述，本实用新型提供了一种能够监测合金电缆导电能力和发热量等情况的低压合金电缆运行状态在线监测系统，采用电参数监测模块采集电缆的运行电参数；温度监测模块用于测试合金电缆本身及接头在运行中的温度变化；而环境温湿度监测模块则采集合金电缆所处的环境温度和湿度参数；所有数据通过该通信管理模块将数据传送到主站系统，以供主站系统存储，处理以及分析。这样，监测获得的数据囊括了合金电缆在线运行状态的绝大部分参数，为低压配电网电缆选型及合金电缆的推广应用提供了技术参考。
图1所示为本实用新型所述低压合金电缆运行状态在线监测系统的原理示意图；图2所示为本实用新型所述通信管理模块硬件原理结构电路图；图3所示为本实用新型所述环境温湿度监测模块硬件原理结构电路图。下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。
具体实施例最佳实施例参照附图1，低压合金电缆运行状态在线监测系统，包括有电参数监测模块、温度监测模块、环境温湿度监测模块、通信管理模块和主站系统，所述的电参数监测模块、温度监测模块和环境温湿度监测模块均通过RS-485数据总线与通信管理模块连接，而通信管理模块则通过GPRS网络以标准的IEC 60870-5-104规约经由移动基站、移动服务器与主站系统连接。电参数监测模块采集合金电缆的运行电参数，并将数据通过RS-485总线以标准的DL/T 645规约传送到通信管理模块，每k接收一次通信管理模块的召测命令，并以电参数应答。电参数主要有3相电压、3相电流、3相有功功率、3相无功功率、3相功率因数、总有功功率、总无功功率及总功率因数。温度监测模块的传感器可选择安装在铜与合金间的连接件上，也可根据需要安装在部分合金电缆的表面。温度监测模块可同时监测电缆6个位置的表面温度。温度监测模块的各个监测点的温度数据通过RS-485总线以自定义规约传送到通信管理模块，每k接收一次通信管理模块的召测命令，并以电缆6个位置的所有温度数据应答。通信管理模块是监测系统的现场数据处理核心模块，管理电参数监测模块、温度监测模块、环境温湿度监测模块，实现电缆的运行电参数、电缆接头等温度、环境温湿度的采集与处理，并将数据通过GPRS网络，按照电力系统标准通信规约将监测的数据传送给主站系统。参照附图2，通信管理模块硬件结构包括电源模块、微处理器、GRPS模块、3个 RS-485接口电路，微处理器和GRPS模块分别与电源模块相连接，3个RS-485接口电路与微处理器连接，通信管理模块还包括有一种报警指示灯，其与微处理器的输出端连接。其中， 微处理器采用美国DIGI公司的RCM6760，GPRS模块采用中兴公司的ME3000。通信管理模块的具体的数据收发处理流程如下(1)微处理器采用PC/OS- II嵌入式实时操作系统，程序采用多任务、多缓冲区结构，根据任务的实时性要求分配任务优先级，主要任务包括RS-485 通信任务、GPRS通信任务和104规约解析任务，104规约解析任务作为核心任务，实现对数据的解析、转换，其实时性要求最高，优先级设为最高；其余通信任务按照实时性要求设定， 设置GPRS通信任务优先级第二高；微处理器与温度监测模块间的RS-485通信任务优先级为第三高；微处理器与环境温湿度监测模块间的RS-485通信任务优先级为最低。任务之间相对独立并通过全局变量、信号量、邮箱等机制通信。多个任务对缓冲区操作通过信号量进行同步，或通过缓冲区自身结构的设计避免同步问题。(2)微处理器使用AT指令对GPRS模块进行操作，其操作分两部分，一是实现GPRS基本通信所用到的操作，包括上/下电控制、 复位、打开GPRS数据连接、建立TCP服务器连接、数据收发等；二是采取状态监测措施保证 GPRS通信的可靠性，包括信号强度查询、SIM卡状态查询、网络注册查询、当前TCP连接状态查询，依据状态监测结果，采用合理的操作及合适的操作节奏快速排除GPRS通信问题。如发现连接TCP服务器失败，则不立即重启GPRS模块，延迟一段时间后再尝试连接，若三次连接TCP服务器均失败，重启GPRS模块。参照附图3，环境温湿度模块硬件结构包括供电模块、微控制器、RS-485接口电路、温湿度传感器，微控制器、RS-485接口电路和温湿度传感器分别与供电模块相连接， RS-485接口电路与微控制器连接。微控制器采用Microchip公司的PIC24FJ64，温湿度传感器采用数字温湿度传感器SHT-11。微控制器每2秒采集一次温湿度传感器的数据，更新最近采集的10次温湿度数据并计算滑动平均值，每Imin接收通信管理模块召测数据命令后，取更新后的平均值作为应答数据。主站系统安装在上一级系统的计算机监控平台上。从功能上讲，它支持现场模块的参数设置，用户权限管理，数据通信，数据管理分析等。通信管理模块通过访问主站系统的固定IP地址，将现场模块所采集的电参数、电缆表面或接头温度、环境温湿度数据传送
给主站，主站软件对数据解析后存入数据库并在图形界面上显示，主要为实时温度与电参
数对应的曲线显示，按照时间段将温度信息做成报表，提供历史曲线查询，历史报警信息查
询等。主站提供温度越上限、上上限报警，温度超过设置的阈值后，系统自动发出报警提醒，
并根据环境的温湿度及电压、电流、功率等数据计算导体的载流量。 本实用新型所述的各个模块的处理器芯片、控制器芯片所选择的型号并非唯一选
择，具体可根据需要进行选择。 本实用新型未述部分与现有技术相同。
权利要求1.低压合金电缆运行状态在线监测系统，其特征在于，包括有电参数监测模块、温度监测模块、环境温湿度监测模块、通信管理模块和主站系统，所述的电参数监测模块、温度监测模块和环境温湿度监测模块均通过数据总线与通信管理模块连接，而通信管理模块则通过无线网络与主站系统连接。
2.根据权利要求1所述的低压合金电缆运行状态在线监测系统，其特征在于，温度监测模块的传感器或者安装在线路中铜与合金电缆之间的连接件上，或者安装在被监测合金电缆的表面上。
3.根据权利要求1所述的低压合金电缆运行状态在线监测系统，其特征在于，通信管理模块包括有电源模块、微处理器、GPRS模块和复数个通信接口电路，通信接口电路及 GPRS模块分别连接到微处理器，电源模块连接微处理器和GPRS模块。
4.根据权利要求3所述的低压合金电缆运行状态在线监测系统，其特征在于，通信管理模块还包括有一种报警指示灯，其与微处理器的输出端连接。
5.根据权利要求3所述的低压合金电缆运行状态在线监测系统，其特征在于，微处理器采用美国DIGI公司的RCM6760，GPRS模块采用中兴公司的ME3000。
6.根据权利要求1所述的低压合金电缆运行状态在线监测系统，其特征在于，环境温湿度监测模块包括有供电模块、微控制器、接口电路和温湿度传感器，供电模块分别与微控制器和温湿度传感器连接，温湿度传感器、微控制器和接口电路依序连接。
7.根据权利要求6所述的低压合金电缆运行状态在线监测系统，其特征在于，微控制器采用Microchip公司的PIC24FJ64，温湿度传感器采用数字温湿度传感器SHT-11。
专利摘要本实用新型涉及一种供电线路中电缆运行状态的监测系统，特别是一种低压合金电缆运行状态在线监测系统，包括电参数监测模块、温度监测模块、环境温湿度监测模块、通信管理模块及主站系统。所述各模块安装在机箱中，电参数监测模块、温度监测模块及环境温湿度监测模块均通过RS-485总线与通信管理模块连接；而通信管理模块通过GPRS无线网络与主站系统连接。本实用新型实现了及时准确反映合金电缆选定测量点的温升与电参数对应的变化情况，可验证合金电缆性能。
文档编号G01D21/02GK202255461SQ20112036467
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者佘永红, 林文键, 蓝福胜, 郑海滨, 陈立 申请人:福建省石狮电力有限责任公司