分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统及其电流监测方法
【专利摘要】本发明属于高压电缆设备【技术领域】，尤其是涉及一种分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统及其电流监测方法。它解决了现有现有高压电缆屏蔽层电流监测效率低等问题。包括若干电流采样组和若干电流监测装置，电流采样组与电流监测装置一一对应，每一个电流采样组分别包括若干与高压电缆屏蔽层接地线相连的电流传感器，同一个电流采样组中的各个电流传感器分别通过无线通讯方式与相对应的电流监测装置相连，各电流监测装置通过RS485接口模块和/或ZIGBEE接口模块组网并与上位机相连。本发明的优点在于：结构简单，能同时监测多个高压电缆屏蔽层接地线电流，自动化程度高，监测精度高，稳定性强，安全性好。
【专利说明】分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统及其电流监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高压电缆设备【技术领域】，尤其是涉及一种分布式高压电缆屏蔽层电流 监测系统及其电流监测方法。
【背景技术】
[0002] 高压电缆屏蔽层接地电流是表征高压电缆外绝缘状况的重要参数之一。现阶段引 起电缆接地电流值异常的主要因素有：外力破坏、交叉互联系统接错线、接地线被盗、白蚁 咬蚀、化学物品侵蚀等。当电缆发生外护层破裂或接地破坏等故障时，电缆护层的接地电流 会发生突然的变化，偏离正常工作情况下的电缆金属护层接地电流值。因此，电缆金属护层 的接地电流大小可以反映高压电缆的运行状态。目前，国内对高压电缆金属护层接地电流 的在线监测还十分缺乏。许多地区只是利用人工对接地电流进行定时测量，即需要二次维 护人员，在巡检期间，使用专用仪器仪表进行测量后，才能判断屏蔽层是否接地良好，不能 及时监测站内接地系统及电缆屏蔽的可靠性，且浪费人力物力资源，无法对接地电流值进 行实时监控。随着坚强智能电网的建设，对高压电缆屏蔽层接地电流进行实时在线监测是 非常有必要的。
[0003] 为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决 方案。例如，中国专利文献公开了一种高压电缆金属护套接地电流在线监测系统[申请号： 201210344542. 1]，他包括电流互感器、接地电流采集模块、GPRS DTU、监控主机。通过电流互 感器感应出电缆接地线上的电流，利用接地电流采集模块实时采集电流数据，并通过GPRS DTU发送到某个具有固定IP地址的监控主机上。
[0004] 上述方案在一定程度上缓解了现有人工监测高压电缆屏蔽层接地电流难度大的 问题，但是该方案依然存在着：无法进行实时监测，监测效果差，精度低等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单，能对多个高压电缆屏蔽层进 行同时监测的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统。
[0006] 本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种操作方便，自动化程度高的分布 式高压电缆屏蔽层电流监测方法。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本分布式高压电缆屏蔽层电流监 测系统，其特征在于，本系统包括若干电流采样组和若干电流监测装置，所述的电流采样组 与电流监测装置一一对应，每一个电流采样组分别包括若干与高压电缆屏蔽层接地线相连 的电流传感器，同一个电流采样组中的各个电流传感器分别通过无线通讯方式与相对应的 电流监测装置相连，各电流监测装置通过RS485接口模块和/或ZIGBEE接口模块组网并与 上位机相连。该结构中，通过若干分别与高压电缆屏蔽层接地线相连的电流传感器监测各 个高压电缆屏蔽层接地线的电流信息，并通过无线通讯方式与电流监测装置，各个电流监 测装置相互组网并将测得的高压电缆屏蔽层接地线的电流信息发送至上位机，使得本系统 能同时监测多个高压电缆屏蔽层接地线。
[0008] 在上述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统中，所述的电流传感器包括呈长方 体的绝缘壳体，所述的绝缘壳体上设有至少一个表面光滑的电流测量面，在绝缘壳体内设 有单片机，且所述的单片机连接有电流感应结构、无线传输模块和内置电源，所述的绝缘壳 体的电流测量面通过固定结构设置在高压电缆屏蔽层接地线上，所述的单片机还连接有电 源报警器。显然，无线传输模块使得电流传感器与电流检测装置之间无电连接，安全性高， 另外，这里的电流传感器测量高压电缆屏蔽层接地线电流的周期为30秒；电流传感器向电 流监测装置发送电流信号的发送间隔为4分钟；或者电流传感器测量的电流大小超过电流 传感器上一次向电流监测装置发送电流信号大小0. 2A时，电流传感器即刻向电流监测装 置发送电流信号。
[0009] 在上述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统中，所述的无线传输模块为2. 4GHz 无线通信模块。
[0010] 在上述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统中，所述的固定结构为捆扎方式或 粘接方式。即将高压屏蔽层接地线通过扎线捆扎方式或粘接方式固定安装在电流传感器的 电流测量面上，这样使得高压屏蔽层接地线不易从电流测量面上脱离，稳定性高。
[0011] 在上述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统中，所述的电流监测装置包括仪表 壳体，在仪表壳体内设有控制电路板，所述的仪表壳体正面设有连接在控制电路板上的显 示屏，在仪表壳体背面设有RS485接口模块的RS485通信端子、ZIGBEE接口模块的ZIGBEE 天线、直流电源接线端子、交流电源接线端子和预留端子，所述的RS485接口模块和ZIGBEE 接口模块均与控制电路板相连。这里的电流监测装置优选采用嵌入式安装的方式与开关柜 或电力设备相连，RS485接口模块用于与上位机相连，ZIGBEE接口模块用于电流监测装置 之间的相互组网。
[0012] 在上述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统中，所述的仪表壳体的顶部设有位 于仪表壳体正面与背面之间且轴向设置的条形槽，所述的仪表壳体上设有位于条形槽上方 且沿条形槽轴向延伸的弹性条，所述的弹性条一端固定设置在仪表壳体上，另一端向上弯 折形成卡接部。先将弹性条压入条形槽内，然后将电流监测装置上设置在开关柜或电力设 备的安装孔内，当弹性条脱离条形槽后从而将本电流监测装置安装固定。
[0013] 在上述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统中，每一个电流采样组内的电流传 感器的数量小于200个。一般这里的数量为6或30个。
[0014] 上述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统的分布式高压电缆屏蔽层电流监测 方法如下所述：分布式高压电缆屏蔽层电流监测方法，其特征在于，本监测方法包括下述步 骤：
[0015] A、将若干电流传感器分别安装在高压屏蔽层接地线上，从而测得高压屏蔽层接地 线的电流数据；
[0016] B、通过无线通讯方式将电流传感器测得的高压屏蔽层接地线的电流数据发送至 电流监测装置，各电流监测装置通过RS485接口模块和/或ZIGBEE接口模块组网并将高压 屏蔽层接地线测得的电流数据发送至上位机。
[0017] 使用时，通过若干分别与高压电缆屏蔽层接地线相连的电流传感器监测各个高压 电缆屏蔽层接地线的电流信息，并通过无线通讯方式与电流监测装置，各个电流监测装置 相互组网并将测得的高压电缆屏蔽层接地线的电流信息发送至上位机，使得本系统能同时 监测多个高压电缆屏蔽层接地线，自动化程度高。
[0018] 在上述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测方法中，在步骤A中，电流传感器的安 装包括如下步骤：将高压屏蔽层接地线通过捆扎方式或粘接方式固定安装在电流传感器的 电流测量面上。使得高压屏蔽层接地线不易从电流传感器的电流测量面上脱离。
[0019] 在上述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测方法中，所述的电流传感器包括呈长方 体的绝缘壳体，所述的绝缘壳体上设有至少一个表面光滑的电流测量面，在绝缘壳体内设 有单片机，且所述的单片机连接有电流感应结构、无线传输模块和内置电源，所述的绝缘壳 体的电流测量面通过固定结构设置在高压电缆屏蔽层接地线上，所述的单片机还连接有电 源报警器；所述的无线传输模块为2. 4GHz无线通信模块。显然，无线传输模块使得电流传 感器与电流检测装置之间无电连接，安全性高，另外，这里的电流传感器测量高压电缆屏蔽 层接地线电流的周期为30秒；电流传感器向电流监测装置发送电流信号的发送间隔为4分 钟；或者电流传感器测量的电流大小超过电流传感器上一次向电流监测装置发送电流信号 大小0. 2A时，电流传感器即刻向电流监测装置发送电流信号。
[0020] 与现有的技术相比，本分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统及其电流监测方法的 优点在于：结构简单，能同时监测多个高压电缆屏蔽层接地线电流，自动化程度高，监测精 度高，稳定性强，安全性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的结构框图。
[0022] 图2为本发明中电流传感器的结构示意图。
[0023] 图3为本发明中电流监测装置的结构示意图。
[0024] 图4为本发明中电流监测装置的另一个视角的结构示意图。
[0025] 图中，电流采样组1、电流传感器11、绝缘壳体111、电流测量面112、单片机113、电 流感应结构114、无线传输模块115、内置电源116、电源报警器117、电流监测装置2、仪表壳 体21、条形槽211、弹性条212、卡接部213、控制电路板22、显示屏23、RS485通信端子24、 ZIGBEE天线25、直流电源接线端子26、交流电源接线端子27、上位机3。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
[0027] 如图1-4所示，本分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统，包括若干电流采样组1和 若干电流监测装置2,电流采样组1与电流监测装置2 -一对应，每一个电流采样组1分别 包括若干与高压电缆屏蔽层接地线相连的电流传感器11，同一个电流采样组1中的各个电 流传感器11分别通过无线通讯方式与相对应的电流监测装置2相连，各电流监测装置2通 过RS485接口模块和/或ZIGBEE接口模块组网并与上位机3相连，通过若干分别与高压电 缆屏蔽层接地线相连的电流传感器11监测各个高压电缆屏蔽层接地线的电流信息，并通 过无线通讯方式与电流监测装置2,各个电流监测装置2相互组网并将测得的高压电缆屏 蔽层接地线的电流信息发送至上位机3,使得本系统能同时监测多个高压电缆屏蔽层接地 线。
[0028] 本实施例中的电流传感器11包括呈长方体的绝缘壳体111，绝缘壳体111上设 有至少一个表面光滑的电流测量面112,在绝缘壳体111内设有单片机113,且单片机113 连接有电流感应结构114、无线传输模块115和内置电源116,绝缘壳体111的电流测量面 112通过固定结构设置在高压电缆屏蔽层接地线上，单片机113还连接有电源报警器117, 显然，无线传输模块115使得电流传感器11与电流检测装置2之间无电连接，安全性高，另 夕卜，这里的电流传感器11测量高压电缆屏蔽层接地线电流的周期为30秒；电流传感器11 向电流监测装置2发送电流信号的发送间隔为4分钟；或者电流传感器11测量的电流大小 超过电流传感器11上一次向电流监测装置2发送电流信号大小0. 2A时，电流传感器11即 刻向电流监测装置2发送电流信号。优选地，这里的无线传输模块115为2. 4GHz无线通信 模块。优选地，这里的固定结构为捆扎方式或粘接方式，即将高压屏蔽层接地线通过扎线捆 扎方式或粘接方式固定安装在电流传感器11的电流测量面112上，这样使得高压屏蔽层接 地线不易从电流测量面112上脱离，稳定性高。每一个电流采样组1内的电流传感器11的 数量小于200个，一般这里的数量为6或30个。
[0029] 进一步地，这里的电流监测装置2包括仪表壳体21，在仪表壳体21内设有控制电 路板22,仪表壳体21正面设有连接在控制电路板22上的显示屏23,在仪表壳体21背面设 有RS485接口模块的RS485通信端子24、ZIGBEE接口模块的ZIGBEE天线25、直流电源接 线端子26、交流电源接线端子27和预留端子，RS485接口模块和ZIGBEE接口模块均与控制 电路板22相连，这里的电流监测装置2优选采用嵌入式安装的方式与开关柜或电力设备相 连，RS485接口模块用于与上位机相连，ZIGBEE接口模块用于电流监测装置2之间的相互 组网。其中，仪表壳体21的顶部设有位于仪表壳体21正面与背面之间且轴向设置的条形 槽211，仪表壳体21上设有位于条形槽211上方且沿条形槽211轴向延伸的弹性条212,弹 性条212 -端固定设置在仪表壳体21上，另一端向上弯折形成卡接部213,先将弹性条212 压入条形槽211内，然后将电流监测装置2上设置在开关柜或电力设备的安装孔内，当弹性 212条脱离条形槽211后从而将本电流监测装置2安装固定。
[0030] 本分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统的分布式高压电缆屏蔽层电流监测方法， 包括下述步骤：A、将若干电流传感器11分别安装在高压屏蔽层接地线上，从而测得高压屏 蔽层接地线的电流数据；B、通过无线通讯方式将电流传感器11测得的高压屏蔽层接地线 的电流数据发送至电流监测装置2,各电流监测装置2通过RS485接口模块和/或ZIGBEE 接口模块组网并将高压屏蔽层接地线测得的电流数据发送至上位机3。
[0031] 本方法中的电流传感器11包括呈长方体的绝缘壳体111，所述的绝缘壳体111上 设有至少一个表面光滑的电流测量面112,在绝缘壳体111内设有单片机113,且所述的单 片机113连接有电流感应结构114、无线传输模块115和内置电源116,所述的绝缘壳体111 的电流测量面112通过固定结构设置在高压电缆屏蔽层接地线上，所述的单片机113还连 接有电源报警器117 ;所述的无线传输模块115为2. 4GHz无线通信模块。显然，无线传输 模块115使得电流传感器11与电流检测装置2之间无电连接，安全性高，另外，这里的电流 传感器11测量高压电缆屏蔽层接地线电流的周期为30秒；电流传感器11向电流监测装置 2发送电流信号的发送间隔为4分钟；或者电流传感器11测量的电流大小超过电流传感器 11上一次向电流监测装置2发送电流信号大小0. 2A时，电流传感器11即刻向电流监测装 置2发送电流信号。另外，在步骤A中，电流传感器11的安装包括如下步骤：将高压屏蔽层 接地线通过捆扎方式或粘接方式固定安装在电流传感器11的电流测量面112上，即将高压 屏蔽层接地线通过扎线捆扎方式或粘接方式固定安装在电流传感器11的电流测量面112 上，这样使得高压屏蔽层接地线不易从电流测量面112上脱离。
[0032] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0033] 尽管本文较多地使用了电流采样组1、电流传感器11、绝缘壳体111、电流测量面 112、单片机113、电流感应结构114、无线传输模块115、内置电源116、电源报警器117、电流 监测装置2、仪表壳体21、条形槽211、弹性条212、卡接部213、控制电路板22、显示屏23、 RS485通信端子24、ZIGBEE天线25、直流电源接线端子26、交流电源接线端子27、上位机3 等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解 释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
【权利要求】
1. 一种分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统，其特征在于，本系统包括若干电流采样 组（1)和若干电流监测装置（2)，所述的电流采样组（1)与电流监测装置（2) -一对应，每 一个电流采样组（1)分别包括若干与高压电缆屏蔽层接地线相连的电流传感器（11)，同一 个电流采样组（1)中的各个电流传感器（11)分别通过无线通讯方式与相对应的电流监测 装置（2)相连，各电流监测装置（2)通过RS485接口模块和/或ZIGBEE接口模块组网并与 上位机⑶相连。
2. 根据权利要求1所述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统，其特征在于，所述的 电流传感器（11)包括呈长方体的绝缘壳体（111)，所述的绝缘壳体（111)上设有至少一 个表面光滑的电流测量面（112)，在绝缘壳体（111)内设有单片机（113)，且所述的单片机 (113)连接有电流感应结构（114)、无线传输模块（115)和内置电源（116)，所述的绝缘壳 体（111)的电流测量面（112)通过固定结构设置在高压电缆屏蔽层接地线上，所述的单片 机（113)还连接有电源报警器（117)。
3. 根据权利要求2所述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统，其特征在于，所述的 无线传输模块（115)为2. 4GHz无线通信模块。
4. 根据权利要求2所述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统，其特征在于，所述的 固定结构为捆扎方式或粘接方式。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统，其特 征在于，所述的电流监测装置（2)包括仪表壳体（21)，在仪表壳体（21)内设有控制电路板 (22)，所述的仪表壳体（21)正面设有连接在控制电路板（22)上的显示屏（23)，在仪表壳 体（21)背面设有RS485接口模块的RS485通信端子（24)、ZIGBEE接口模块的ZIGBEE天线 (25)、直流电源接线端子（26)、交流电源接线端子（27)和预留端子，所述的RS485接口模块 和ZIGBEE接口模块均与控制电路板（22)相连。
6. 根据权利要求5所述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统，其特征在于，所述的 仪表壳体（21)的顶部设有位于仪表壳体（21)正面与背面之间且轴向设置的条形槽（211)， 所述的仪表壳体（21)上设有位于条形槽（211)上方且沿条形槽（211)轴向延伸的弹性条 (212) ，所述的弹性条（212) -端固定设置在仪表壳体（21)上，另一端向上弯折形成卡接部 (213) 。
7. 根据权利要求1所述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统，其特征在于，每一个 电流采样组（1)内的电流传感器（11)的数量小于200个。
8. -种根据权利要求1-7所述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统的分布式高压 电缆屏蔽层电流监测方法，其特征在于，本监测方法包括下述步骤： A、 将若干电流传感器（11)分别安装在高压屏蔽层接地线上，从而测得高压屏蔽层接 地线的电流数据； B、 通过无线通讯方式将电流传感器（11)测得的高压屏蔽层接地线的电流数据发送至 电流监测装置（2)，各电流监测装置（2)通过RS485接口模块和/或ZIGBEE接口模块组网 并将高压屏蔽层接地线测得的电流数据发送至上位机（3)。
9. 根据权利要求8所述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测方法，其特征在于，所述的 电流传感器（11)包括呈长方体的绝缘壳体（111)，所述的绝缘壳体（111)上设有至少一 个表面光滑的电流测量面（112)，在绝缘壳体（111)内设有单片机（113)，且所述的单片机 (113)连接有电流感应结构（114)、无线传输模块（115)和内置电源（116)，所述的绝缘壳体 (111)的电流测量面（112)通过固定结构设置在高压电缆屏蔽层接地线上，所述的单片机 (113)还连接有电源报警器（117);所述的无线传输模块（115)为2. 4GHz无线通信模块。
10.根据权利要求9所述的分布式高压电缆屏蔽层电流监测方法，其特征在于，在步骤 A中，电流传感器（11)的安装包括如下步骤：将高压屏蔽层接地线通过捆扎方式或粘接方 式固定安装在电流传感器（11)的电流测量面（112)上。
【文档编号】G01R19/00GK104062483SQ201410311013
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】肖忠根, 朱升涛, 刘西林, 金奕 申请人:杭州意能防雷技术有限公司