电缆在线监测装置及其系统的制作方法

本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其是涉及一种电缆在线监测装置及其系统。

背景技术：

电缆是由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线，电缆通常是由几根或几组导线绞合而成的类似绳索，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，电缆具有内通电，外绝缘的特征。

电缆绝缘的好坏是影响电缆安全可靠运行的关键因素，在电缆的实际运行过程中发现，大部分电缆故障是由于电缆绝缘发生劣化引起的，随着电力供应的发展，通过对电缆进行在线实时检测，能够对电缆进行及时的维护、检修以及更换，对保证电缆可靠运行具有重要的意义。

但是，目前现有技术中的电缆监测装置，对电缆的实时检测不够全面，因此诊断结果的准确性不高，不能全工况综合确认故障情况以满足电力及工矿企业对电缆绝缘的检测要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电缆在线监测装置及其系统，以对电缆进行全面的实时检测，提高诊断结果的准确性，解决现有技术中存在的不能全工况综合确认故障情况的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电缆在线监测装置，包括：数据采集机构、处理读取机构以及故障检测机构；

数据采集机构包括多个温度传感器与多个局部放电传感器；

多个温度传感器采集被测电缆的实时温度信息；

多个局部放电传感器采集被测电缆的实时放电数据；

处理读取机构包括：温度读取设备、波形读取设备、数据处理设备以及数据读取设备；

温度读取设备根据实时温度信息对被测电缆的运行信息进行读取；

波形读取设备对实时放电数据进行波形处理，并通过工具界面获取被测电缆的局部放电点定位；

数据处理设备对实时放电数据进行汇总与滤波处理；

数据读取设备根据经过滤波处理的放电数据，读取被测电缆的局部放电信息；

故障检测机构结合运行信息、局部放电信息与局部放电点定位，判断被测电缆的绝缘状况、局部放电状况以及局部放电故障点的位置。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，数据处理设备包括信号分配箱、采集卡以及工控机，信号分配箱将实时放电数据的电压信号传输到采集卡，工控机从采集卡中调取电压信号，并对电压信号进行滤波处理。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，多个局部放电传感器与若干根被测电缆的地线一一对应连接，多个局部放电传感器分别通过七芯电缆连接信号分配箱，信号分配箱通过并行接口与工控机连接，工控机通过外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，简称PCI)接口与采集卡连接，工控机还与数据读取设备连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，信号分配箱接收来自多个局部放电传感器的差分电压信号，将各差分电压信号转换成相应的单端电压信号，并在工控机的控制下将各单端电压信号传输到采集卡。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，采集卡将接收到的各单端电压信号转换成相应的数字信号，并通过PCI接口将各数字信号传输到工控机。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，工控机发出控制信号，并通过并行接口将控制信号传输到信号分配箱；工控机对从采集卡接收到的各数字信号进行读取处理后，提取相应的信号特征值，并将各信号特征值传输到数据读取设备。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，数据读取设备对各信号特征值进行读取判断，提取特征参数，形成特征图谱。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括故障警示机构，故障警示机构包括预警设备与报警设备，在故障检测机构的判断结果超过设定预警阈值时启动预警设备，在故障检测机构的判断结果超过设定报警阈值时启动报警设备。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括数据存储机构，数据存储机构通过数据库储存数据采集机构、处理读取机构、故障检测机构以及故障警示机构中的数据记录，形成历史数据供查询与调用。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种电缆在线监测系统，包括被测电缆以及如第一方面的电缆在线监测装置。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型实施例提供的电缆在线监测装置，包括数据采集机构、处理读取机构与故障检测机构；数据采集机构中的多个温度传感器采集被测电缆的实时温度信息，多个局部放电传感器采集被测电缆的实时放电数据；处理读取机构中的温度读取设备根据实时温度信息对被测电缆的运行信息进行读取；波形读取设备对实时放电数据进行波形处理，并通过工具界面获取被测电缆的局部放电点定位；数据处理设备对实时放电数据进行汇总与滤波处理，数据读取设备根据经过滤波处理的放电数据，读取被测电缆的局部放电信息；通过故障检测机构结合运行信息、局部放电信息与局部放电点定位，判断被测电缆的绝缘状况、局部放电状况以及局部放电故障点的位置，从而对电缆进行全工况在线实时检测诊断，由于综合监测集成了局部放电、绝缘等多方面，因此能够提高检测结果的准确性，实现全方面综合确认故障情况，以满足电力及工矿企业对电缆绝缘的检测要求。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电缆在线监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的数据处理设备的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的故障警示机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电缆在线监测系统的结构示意图。

图标：1-电缆在线监测装置；2-数据采集机构；3-处理读取机构；4-故障检测机构；21-温度传感器；22-局部放电传感器；31-温度读取设备；32-波形读取设备；33-数据处理设备；34-数据读取设备；331-信号分配箱；332-采集卡；333-工控机；5-故障警示机构；51-预警设备；52-报警设备；6-电缆在线监测系统；61-被测电缆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前现有技术中的电缆监测装置对电缆的实时检测不够全面，因此诊断结果的准确性不高，不能全工况综合确认故障情况，基于此，本实用新型实施例提供的一种电缆在线监测装置及其系统，可以对电缆进行全面的实时检测，提高诊断结果的准确性，解决现有技术中存在的不能全工况综合确认故障情况的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种电缆在线监测装置及其系统进行详细介绍。

实施例一：

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种电缆在线监测装置1，包括：数据采集机构2、处理读取机构3以及故障检测机构4。数据采集机构2包括多个温度传感器21与多个局部放电传感器22，多个温度传感器21采集被测电缆的实时温度信息，多个局部放电传感器22采集被测电缆的实时放电数据。处理读取机构3包括：温度读取设备31、波形读取设备32、数据处理设备33以及数据读取设备34；温度读取设备31根据实时温度信息对被测电缆的运行信息进行读取；波形读取设备32对实时放电数据进行波形处理，并通过工具界面获取被测电缆的局部放电点定位；数据处理设备33对实时放电数据进行汇总与滤波处理；数据读取设备34根据经过滤波处理的放电数据，读取被测电缆的局部放电信息。故障检测机构4结合运行信息、局部放电信息与局部放电点定位，判断被测电缆的绝缘状况、局部放电状况以及局部放电故障点的位置。

如图2所示，数据处理设备33包括信号分配箱331、采集卡332以及工控机333：信号分配箱331将实时放电数据的电压信号传输到采集卡332；工控机333从采集卡332中调取电压信号，并对电压信号进行滤波处理。

进一步的是，多个局部放电传感器22与若干根被测电缆的地线一一对应连接，多个局部放电传感器22分别通过七芯电缆连接信号分配箱331，信号分配箱331通过并行接口与工控机333连接，工控机333通过PCI接口与采集卡332连接，工控机333还与数据读取设备34连接。

本实施例中，信号分配箱331接收来自多个局部放电传感器22的差分电压信号，将各差分电压信号转换成相应的单端电压信号，并在工控机333的控制下将各单端电压信号传输到采集卡332。

作为本实施例的优选实施方式，采集卡332将接收到的各单端电压信号转换成相应的数字信号，并通过PCI接口将各数字信号传输到工控机333。

本实用新型实施例中的工控机333发出控制信号，并通过并行接口将控制信号传输到信号分配箱331；工控机333对从采集卡332接收到的各数字信号进行读取处理后，提取相应的信号特征值，并将各信号特征值传输到数据读取设备34。

其中，工控机333对经过带通滤波处理的实时电压信号再次进行的滤波处理，是基于离散傅氏变换的快速算法(Fast Fourier Transformation，简称FFT)的窄带干扰抑制算法。工控机333再对经过FFT滤波处理的实时电压信号进行基于小波的消噪算法的滤波处理，工控机333最后再对经过小波滤波处理的实时电压信号进行基于神经网络的滤波算法的滤波处理。

FFT即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换(Discrete Fourier Transform，简称DFT)的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。FFT是一种DFT的高效算法，称为快速傅立叶变换(fast Fourier transform)，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性对离散傅立叶变换的算法进行改进而获得，FFT算法可分为按时间抽取算法和按频率抽取算法，FFT的基本原理是从DFT运算开始的。

需要说明的是，数据读取设备34对各信号特征值进行读取判断，提取特征参数，形成特征图谱。其中，特征参数包括阈值、窄带局部放电信号、最大放电量、平均放电量、平均放电电流、均方率、标准化的放电次数和单个工频周期内发生的放电次数：阈值为有效局部放电脉冲幅值的下限；窄带局部放电信号为局部放电数据在某窄带频率范围内信号的峰值；最大放电量为单个工频周期内局部放电脉冲幅值的最大值；平均放电量为单个工频周期内局部放电脉冲幅值的平均值；平均放电电流为流过传感器端电阻的平均电流；均方率为局部放电脉冲幅值的均方数值。

对于形成的特征图谱，包括最大放电量相位分布图谱、平均放电量相位分布图谱、放电次数相位分布图谱、放电幅值分布图谱、放电能量分布图谱和三维图谱：最大放电量相位分布图谱表示各个相位区间的最大放电量；平均放电量相位分布图谱表示各个相位区间的平均放电量；放电次数相位分布图谱表示各个相位区间的放电次数；放电幅值分布图谱表示对不同幅值的放电次数的统计；放电能量分布图谱表示对不同幅值的放电能量的统计；三维图谱全面地反映放电量、放电次数和放电相位之间的关系。

作为一个优选方案，波形读取设备32根据采集的放电数据进行波形读取分析处理，同时显示多个通道波形，具有波形缩放、通道选择、游标显示功能，并能通过工具界面进行人工波形分析，确定电缆自恢复故障点的位置。

如图3所示，电缆在线监测装置1还包括故障警示机构5，故障警示机构5包括预警设备51与报警设备52，在故障检测机构4的判断结果超过设定预警阈值时启动预警设备51，在故障检测机构4的判断结果超过设定报警阈值时启动报警设备52。预警设备51包括预警灯，报警设备52包括报警灯与蜂鸣报警器。

此外，本实用新型实施例提供的电缆在线监测装置1还包括数据存储机构，数据存储机构通过数据库储存数据采集机构2、处理读取机构3、故障检测机构4以及故障警示机构5中的数据记录，形成历史数据供查询与调用。

实施例二：

如图4所示，本实用新型实施例提供的一种电缆在线监测系统6，包括被测电缆61以及上述实施例一提供的电缆在线监测装置。

作为本实施例的优选实施方式，电缆在线监测装置1连接于负荷和主变压器的母线之间的若干根被测电缆61上。

现有的电缆监测系统，对电缆的实时检测不够全面，因此诊断结果的准确性不高，不能全工况综合确认故障情况以满足电力及工矿企业对电缆绝缘的检测要求。

本实施例中，增加多个温度传感器21、温度读取设备31、波形读取设备32以及故障检测机构4，通过多个温度传感器21采集被测电缆61的实时温度信息，温度读取设备31根据实时温度信息对被测电缆61的运行信息进行读取，波形读取设备32对实时放电数据进行波形处理，并通过工具界面获取被测电缆61的局部放电点定位，通过故障检测机构4结合运行信息、局部放电信息与局部放电点定位，判断被测电缆61的绝缘状况、局部放电状况以及局部放电故障点的位置，从而对被测电缆61进行全工况在线实时检测诊断，由于综合监测集成了局部放电、绝缘等多方面，因此能够提高检测结果的准确性，实现全方面综合确认故障情况。

本实用新型实施例提供的电缆在线监测系统，与上述实施例提供的电缆在线监测装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。