一种智能电缆防爆盒在线监测系统及其控制方法与流程

本发明涉及输配电的技术领域，尤其是涉及一种智能电缆防爆盒在线监测系统及其控制方法。

背景技术：

随着城市发展规划要求及工业自动化程度的不断提高，电能逐渐成为现在社会生产生活的主要动力来源，电力能源的清洁性和高效性给人们带来极大方便。由于供电网络庞大、供电系统复杂、供电环节多、供电距离长等因素，电力电缆及电缆隧道的使用也随之越来越多，电缆接头成为整个供电网络的重要接续点，其运行稳定性将直接影响供电系统的运行质量。

电缆中间接头在现场安装完成以后，运行受周围环境影响，不可避免的因潮气侵入、机械应力等外力因素导致绝缘遭受破坏，造成电缆中间连接头击穿爆炸事故。电缆接头发生爆炸引起的电缆隧道内火灾是最严重的电力系统事故。由于地下隧道空间狭窄、电缆排布密集，从而波及其他电缆，造成大面积停电事故，给整个电力系统造成不可挽回的损失，严重影响供电可靠性。

针对这些问题，供电单位或施工单位常用的保护措施是使用具有防火、防水、防爆作用的电缆中间接头盒对电缆中间接头进行全方位防护，将电缆中间连接头防护扣合在壳体里面，一旦电缆中间接头发生击穿爆炸事故，在电缆防爆盒的保护下可以对周边其他电力设施进行有效的保护，防止二次伤害的发生。

然而，现有的防爆盒大都是通过机械结构实现防爆功能，由于没有通讯及监控功能。一旦意外发生，无法提前预防，维护人员无法及时到现场处理。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种智能电缆防爆盒在线监测系统，具有能够分析防爆盒的状态并预测故障的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种智能电缆防爆盒在线监测系统，包括盒本体和控制器，所述盒本体设置于高压电缆的中间接头处，还包括监控中心、第一水浸传感器和第二水浸传感器；

所述第一水浸传感器位于所述盒本体外，用于采集所述盒本体外的第一浸水信号；

所述第二水浸传感器位于所述盒本体内，用于采集所述盒本体内的第二浸水信号；

所述控制器用于接收来自所述第一水浸传感器的第一浸水信号和所述第二水浸传感器的第二浸水信号、并把信号发送至监控中心进行实时监控；

所述监控中心根据第一浸水信号判断所述第一水浸传感器是否浸水，如果是，则发出预警信息并通过所述控制器控制所述第二水浸传感器开启；所述监控中心根据第二浸水信号判断所述第二水浸传感器是否浸水，如果是，则发出第一报警信息。

通过采用上述技术方案，防爆盒内浸水一般是其浸泡在水中导致，通过第一水浸传感器判断防爆盒是否浸泡在水中，从而开启第二水浸传感器，节能且可以延长第二水浸传感器的使用寿命；第一水浸传感器和第二水浸传感器分别对盒本体的内外状态进行采集，通过监控中心的计算资源对同一个防爆盒的历史数据纵向对比，同一条线路同一时间段的测量数据横向对比，有助于提高分析并预测防爆盒故障的准确率；一旦有水就在第一时间处理，可以及时排水以免电缆浸泡在水中加快电缆老化速度，甚至减少其导致的其它异常情况发生。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述监控中心包括：

数据分析模块，用于对第一浸水信号和第二浸水信号进行计算、分析并输出结果；

预测模块，用于对第一浸水信号和第二浸水信号去耦合后进行故障预测。

通过采用上述技术方案，将上述浸水信号通过数据接收及存储模块存储到数据库，便于数据分析模块快速写入读取浸水信号，且对浸水信号进行计算、分析，可以获取防爆盒的运行状态，然后通过预测模块对浸水信号去耦合后进行故障预测，多方位、综合性地分析防爆盒的状态并预测其趋势。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括触点温度传感器、环境温度传感器和局部放电传感器，所述触点温度传感器、所述环境温度传感器和所述局部放电传感器采用低功耗无线通信方式与所述监控中心的汇聚单元连接。

通过采用上述技术方案，触点温度传感器、环境温湿度传感器和局部放电传感器可以采集到防爆盒的多个维度的状态数据，便于全面监测防爆盒的状态，降低防爆盒事故的发生概率；触点温度传感器、环境温湿度传感器和局部放电传感器采用低功耗无线通信方式与监控中心的汇聚单元无线组网连接，形成一个物联网感知网络，从而可以以较低功耗采集大量防爆盒状态数据。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述局部放电传感器采用modbus485通信方式与所述监控中心的汇聚单元连接。

通过采用上述技术方案，采用modbus485将多个局部放电传感器同时与监控中心的汇聚单元连接，可以提高数据传输的速度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述预测模块包括：

分值计算单元，用于计算各个传感器采集的浸水数据的健康分值；

故障预测单元，用于将上述各个健康分值和预设的故障类型影响因子进行故障概率计算，并根据计算结果进行预测。

通过采用上述技术方案，将防爆盒相互影响的各个因素通过历史状态数据的计算分析出来，可以解耦各种因素的相互影响，再在综合计算时重新组合，有助于提高分析预测故障的准确率，从而提高判断防爆盒设备故障的准确度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括电压传感器，所述电压传感器用于监测所述防爆盒内置电池的电压值，当电压值小于电压阈值时，所述监控中心发出第二报警信息。

通过采用上述技术方案，电压传感器对电池的电压值进行监测，当内置电池电压下降到低于预设值时，中间电缆头监测点将向监控中心发送报警信息，提醒维护人员及时更换电池。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括气体检测传感器，所述气体检测传感器用于监测所述盒本体所处环境的气体成分含量，当气体成分含量高于气体阈值时，所述监控中心发出第三报警信息。

通过采用上述技术方案，气体检测传感器对防爆盒所处的环境进行气体成分检查，当存在易燃易爆气体成分或者有毒有害成分超标时，向监控中心发送报警信号。气体成分检测主要包括ch4气体含量检测，co2气体成分检测，h2s气体成分检测，o2气体成分检测。ch4气体检测用于易燃气体含量，用于预防电缆沟、井爆炸防护；ch4、co2、h2s和o2气体检测用于电缆沟井空气质量监测，用于提醒人员是否可以进入。

针对现有技术存在的不足，本发明的另一目的是提供一种智能电缆防爆盒在线监测系统的控制方法，具有能够分析防爆盒的状态并预测故障的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种智能电缆防爆盒在线监测系统的控制方法，包括采集盒本体外的第一浸水信号和盒本体内的第二浸水信号，根据第一浸水信号判断盒本体外是否浸水，如果是，则发出预警信息并获取第二浸水信号；根据第二浸水信号判断盒本体内是否浸水，如果是，则发出第一报警信息。

通过采用上述技术方案，分别对盒本体的内外状态进行采集，并对采集的数据进行单一分析和综合分析并预测其趋势，有助于提高分析并预测防爆盒故障的准确率；一旦有水就在第一时间处理，可以及时排水以免电缆浸泡在水中加快电缆老化速度，甚至减少其导致的其它异常情况发生。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.防爆盒内浸水一般是其浸泡在水中导致，通过第一水浸传感器判断防爆盒是否浸泡在水中，从而开启第二水浸传感器，节能且可以延长第二水浸传感器的使用寿命；第一水浸传感器和第二水浸传感器分别对盒本体的内外状态进行采集，通过监控中心的计算资源对同一个防爆盒的历史数据纵向对比，同一条线路同一时间段的测量数据横向对比，有助于提高分析并预测防爆盒故障的准确率；一旦有水就在第一时间处理，可以及时排水以免电缆浸泡在水中加快电缆老化速度，甚至减少其导致的其它异常情况发生；

2.触点温度传感器、环境温湿度传感器和局部放电传感器可以采集到防爆盒的多个维度的状态数据，便于全面监测防爆盒的状态，降低防爆盒事故的发生概率；触点温度传感器、环境温湿度传感器和局部放电传感器采用低功耗无线通信方式与监控中心的汇聚单元无线组网连接，形成一个物联网感知网络，从而可以以较低功耗采集大量防爆盒状态数据。

附图说明

图1是本发明实施例的系统框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种智能电缆防爆盒在线监测系统，参照图1，包括盒本体和控制器，盒本体安装在高压电缆的中间接头处，还包括监控中心、第一水浸传感器和第二水浸传感器；第一水浸传感器位于盒本体外，用于采集盒本体外的第一浸水信号；第二水浸传感器位于盒本体内，用于采集盒本体内的第二浸水信号；控制器用于接收第一浸水信号和第二浸水信号、并把信号发送至监控中心进行实时监控；监控中心根据第一浸水信号判断第一水浸传感器是否浸水，如果是，则发出预警信息并通过控制器控制第二水浸传感器开启；监控中心根据第二浸水信号判断第二水浸传感器是否浸水，如果是，则发出第一报警信息。

防爆盒内浸水一般是其浸泡在水中导致，通过第一水浸传感器判断防爆盒是否浸泡在水中，从而开启第二水浸传感器，节能且可以延长第二水浸传感器的使用寿命；第一水浸传感器和第二水浸传感器分别对盒本体的内外状态进行采集，通过监控中心的计算资源对同一个防爆盒的历史数据纵向对比，同一条线路同一时间段的测量数据横向对比，有助于提高分析并预测防爆盒故障的准确率；一旦有水就在第一时间处理，可以及时排水以免电缆浸泡在水中加快电缆老化速度，甚至减少其导致的其它异常情况发生。

监控中心包括：数据分析模块，用于对第一浸水信号和第二浸水信号进行计算、分析并输出结果；预测模块，用于对第一浸水信号和第二浸水信号去耦合后进行故障预测。将上述浸水信号通过数据接收及存储模块存储到数据库，便于数据分析模块快速写入读取浸水信号，且对浸水信号进行计算、分析，可以获取防爆盒的运行状态，然后通过预测模块对浸水信号去耦合后进行故障预测，多方位、综合性地分析防爆盒的状态并预测其趋势。还包括触点温度传感器、环境温度传感器和局部放电传感器，触点温度传感器、环境温度传感器和局部放电传感器采用低功耗无线通信方式与监控中心的汇聚单元连接。

本发明中，触点温度传感器可以采集电缆中间接头的温度，环境温度传感器可以监测获取电缆沟的环境温度，局部放电传感器可以通过超声波、地电波和特高频监测防爆盒内导体、绝缘套管、支撑件、出线等的局部放电情况。触点温度传感器、环境温湿度传感器和局部放电传感器可以采集到防爆盒的多个维度的状态数据，便于全面监测防爆盒的状态，降低防爆盒事故的发生概率；触点温度传感器、环境温湿度传感器和局部放电传感器采用低功耗无线通信方式与监控中心的汇聚单元无线组网连接，形成一个物联网感知网络，从而可以以较低功耗采集大量防爆盒状态数据。其中，本发明中的温度传感器采用多个传感器互为备用，减少个别传感器出现异常造成误报警。其它实施例中，单个防爆盒的报警有温度绝对值报警、对比环境温度温升报警、温度上升速率报警和灭火动作报警。数据中心可以对同一防爆盒的历史数据进行纵向对比分析，也可以对同一线路上不同防爆盒进行横向对比分析。

局部放电传感器采用modbus485通信方式与监控中心的汇聚单元连接，采用modbus485将多个局部放电传感器同时与监控中心的汇聚单元连接，可以提高数据传输的速度。预测模块包括：分值计算单元，用于计算各个传感器采集的浸水数据的健康分值；故障预测单元，用于将上述各个健康分值和预设的故障类型影响因子进行故障概率计算，并根据计算结果进行预测。将防爆盒相互影响的各个因素通过历史状态数据的计算分析出来，可以解耦各种因素的相互影响，再在综合计算时重新组合，有助于提高分析预测故障的准确率，从而提高判断防爆盒设备故障的准确度。

还包括电压传感器和电池，电压传感器用于监测电池的电压值，当电压值小于电压阈值时，监控中心发出第二报警信息；电压传感器对电池的电压值进行监测，当内置电池电压下降到低于预设值时，中间电缆头监测点将向监控中心发送报警信息，提醒维护人员及时更换电池。还包括气体检测传感器，气体检测传感器用于监测盒本体所处环境的气体成分含量，当气体成分含量高于气体阈值时，监控中心发出第三报警信息。气体检测传感器对防爆盒所处的环境进行气体成分检查，当存在易燃易爆气体成分或者有毒有害成分超标时，向监控中心发送报警信号。气体成分检测主要包括ch4气体含量检测，co2气体成分检测，h2s气体成分检测，o2气体成分检测。ch4气体检测用于易燃气体含量，用于预防电缆沟、井爆炸防护；ch4、co2、h2s和o2气体检测用于电缆沟井空气质量监测，用于提醒人员是否可以进入。

防爆盒内还安装有振动传感器，通过振动传感器可以监测电缆防爆盒的振动情况，当防爆盒内出现故障导致爆炸时，能够被振动传感器监测到并发生报警；当电缆沟破环或电缆翻动时，能够被振动传感器监测到并发生报警。本发明通过检测电缆中间接头处的浸水变化、温度变化及运行环境，当出现异常浸水变化、异常温度变化或者环境参数值变化时，各个传感器会自动通过无线或者有线网络上传异常信息。监控中心经过分析处理后，分发异常情况通知给相关人员进行消缺处理，达到事前预控的目的。控制器可以上传发生报警防爆盒的位置坐标信息，让维护人员快速分析异常情况，便于快速找到故障点的地理位置。

一种智能电缆防爆盒在线监测系统的控制方法，包括采集盒本体外的第一浸水信号和盒本体内的第二浸水信号，根据第一浸水信号判断盒本体外是否浸水，如果是，则发出预警信息并获取第二浸水信号；根据第二浸水信号判断盒本体内是否浸水，如果是，则发出第一报警信息。分别对盒本体的内外状态进行采集，并对采集的数据进行单一分析和综合分析并预测其趋势，有助于提高分析并预测防爆盒故障的准确率；一旦有水就在第一时间处理，可以及时排水以免电缆浸泡在水中加快电缆老化速度，甚至减少其导致的其它异常情况发生。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。