一种电缆局部放电实时监测系统的制作方法

本实用新型涉及电力监控领域，具体涉及一种电缆局部放电实时监测系统。

背景技术：

长期以来，为了预防电缆事故的发生，通常采用定期对电缆进行预防性试验的工作制度。这种制度保证了电力电缆运行的安全可靠性，对预防事故的发生起到了一定的作用。但是这种方式采用的是去现场进行测试，并且两次试验的间隔周期很长，所以不能够及时地发现电缆存在的安全隐患，而如果进行停电测试时，不仅会给社会生活带来不便还会造成一定的经济损失。随着电网的不断向前发展，传统的预防性试验基本不能满足电力电缆维护要求，因此需要研究一种能随时监测电缆运行状态的技术。

在电力电缆在正常运行过程中，为了能够迅速准确查找线路故障，并且对故障线路进行检修，一般传统的方式是安排专门检修人员定期对电缆线路进行巡线和检修。通常按照部门有关规定，供电公司会针对电缆各种层面项目进行定期检查，每年或者两年一次对项目进行强制性的预防实验。但是在使用各种耐压试验等方法时，会使电缆的绝缘状态恶化，加速了其老化的程度，每次的试验会对电缆主绝缘产生一定的损害，如果把经过试验并且合格的电缆设备投入运行，很可能在一段时间后就出现电缆运行故障。因此，为了及时对电力电缆设备进行检测，在线监测技术势在必行，研究出一套既能对电缆局部放电进行在线监测与定位，又能节约大量人力物力的可行方法成为我们面临的首要问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种电缆局部放电实时监测系统解决了如何在线实现电缆局部放电的实时监测和故障定位的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电缆局部放电实时监测系统，包括监测主站和多个监测终端，所述监测主站通过互联网通信与多个监测终端连接；所述多个监测终端用于检测uhf信号。

进一步地：监测终端包括：供电单元、传感单元、信号处理单元、数据采集单元、系统控制单元、定位单元和数据通信单元；

所述供电单元分别与传感单元、信号处理单元、数据采集单元、系统控制单元、定位单元和数据通信单元连接；所述传感单元与信号处理单元的输入端连接；所述信号处理单元的输出端与数据采集单元的输入端连接；所述系统控制单元分别与定位单元、数据通信单元和数据采集单元的输出端连接。

进一步地：供电单元包括：取电环l1、整流桥h1、电感l2、接地电容c1、稳压二极管td1、二极管d5、蓄电池bat1、接地电容c2、开关s1、线性稳压芯片u1和接地电容c3；

所述取电环l1的一端与整流桥h1输入端的一端连接，其另一端与整流桥h1输入端的另一端连接；所述整流桥h1输出端的一端与电感l2的一端连接，其输出端的另一端接地；所述电感l2的另一端分别与接地电容c1、稳压二极管td1的负极和二极管d5的正极连接；所述稳压二极管td1的正极接地；所述二极管d5的负极分别与开关s1的一端和蓄电池bat1的正极连接；所述蓄电池bat1的负极接地；所述线性稳压芯片u1的输入端分别与开关s1的另一端和接地电容c2连接，其公共端接地，其输出端与接地电容c3连接，并作为vcc端。

进一步地：信号处理单元包括：电阻r1、电阻r2和放大器u3；

所述放大器u3的正相输入端接地，其反相输入端分别与电阻r1的一端和电阻r2的一端连接，其供电端与vcc端连接，其输出端与电阻r2的另一端连接，并作为信号处理单元的输出端；所述电阻r1的另一端作为信号处理单元的输入端。

进一步地：传感单元采用uhf局部放电传感器，所述uhf局部放电传感器的供电端与vcc端连接，其数据输出端与信号处理单元的输入端连接。

进一步地：系统控制单元包括：主控制器u6、看门狗芯片u5、晶振y1、接地电容c4和接地电容c5；

所述看门狗芯片u5的供电端与vcc端连接，其复位端与主控制器u6的rst端连接，其数据端与主控器的任意gpio端连接；所述主控制器u6的供电端与vcc端连接，其osc_in端分别与晶振y1的一端和接地电容c4连接，其osc_out端分别与晶振y1的另一端和接地电容c5连接。

进一步地：数据采集单元采用adc模数转换芯片u4；所述adc模数转换芯片u4的供电端与vcc端连接，其输出端与主控器的任意gpio端连接。

进一步地：定位单元采用gps芯片；所述gps芯片的供电端与vcc端连接，其通过uart1串口与主控器连接。

进一步地：数据通信单元采用4g模块；所述4g模块的供电端与vcc端连接，其通过uart2串口与主控制器u6连接。

本实用新型的有益效果为：(1)与常规电缆检测方法相较，实时监测系统保证了系统持续稳定的运行，避免了常规检测造成的停电现象。这样不仅解决了检修停电造成的损失，也可以实时了解电缆情况。提高了维护电缆的效率，节省了人力和时间。

(2)常规检测时，为了维护系统的正常运行需要大量资金从而提高了成本，而实时监测系统则进行一次性安装之后就可以实时监测，不用再频繁进行常规的检测，节省资金。

(3)实时监测系统可以对电缆运行中的状态数据进行记录，通过各种参数对比，维护人员可以判断是否存在过电压等各种情况，同时将这些数据记录下来也为以后的对比判断提供了依据。

(4)由于监测具有实时性，这样可以利用多种参数来对电缆进行监测，包括温度、电压等，从而对数据进行分析，而离线检测是无法监测到这些数据的。

综上所述，建立一套电缆局放实时监测及定位系统能够让工作人员实时了解当前电缆所处的工作状态，同时获取记录各种数据，并找出电缆的局放位置，最后能及时预测出电缆存在的一些安全隐患，实现有计划、合理的电缆维护检修，从而减少因电缆故障而造成的经济损失，保障用电设备的正常运行，最大限度的减少对国家经济造成的损失，保障公民的用电安全。

附图说明

图1为一种电缆局部放电实时监测系统示意图；

图2为电缆网络的结构示意图。

图3为电缆局部放电实时监测系统的监测终端示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，一种电缆局部放电实时监测系统，包括监测主站和多个监测终端，所述监测主站通过互联网通信与多个监测终端连接。

电缆供电网络包括电缆线路和环网柜，如图2为电缆网络的结构，在每条电缆终端的环网柜处均加装监测终端(监测终端置于需要监测的环网柜中)，当电缆出现局放故障时，uhf信号沿电缆线路向两端传播，且随着距离的增大信号幅值呈指数衰减，即距离故障点较近的监测终端所检测到的uhf信号幅值较大。

监测终端将监测电缆线路中的uhf信号，通过无线网络传输到监测主站。监测主站将同步传输的uhf信号，根据时间、幅值和频率进行综合分析，依据uhf信号传播特点即可确定电缆局放位置和局放类型。

如图3所示，监测终端包括：供电单元、传感单元、信号处理单元、数据采集单元、系统控制单元、定位单元和数据通信单元；

所述供电单元分别与传感单元、信号处理单元、数据采集单元、系统控制单元、定位单元和数据通信单元连接；所述传感单元与信号处理单元的输入端连接；所述信号处理单元的输出端与数据采集单元的输入端连接；所述系统控制单元分别与定位单元、数据通信单元和数据采集单元的输出端连接。

供电单元包括：取电环l1、整流桥h1、电感l2、接地电容c1、稳压二极管td1、二极管d5、蓄电池bat1、接地电容c2、开关s1、线性稳压芯片u1和接地电容c3；

所述取电环l1的一端与整流桥h1输入端的一端连接，其另一端与整流桥h1输入端的另一端连接；所述整流桥h1输出端的一端与电感l2的一端连接，其输出端的另一端接地；所述电感l2的另一端分别与接地电容c1、稳压二极管td1的负极和二极管d5的正极连接；所述稳压二极管td1的正极接地；所述二极管d5的负极分别与开关s1的一端和蓄电池bat1的正极连接；所述蓄电池bat1的负极接地；所述线性稳压芯片u1的输入端分别与开关s1的另一端和接地电容c2连接，其公共端接地，其输出端与接地电容c3连接，并作为vcc端；取电环l1套在电缆上面，供电单元采用蓄电池与取电环相结合的方式，使监测终端实现自供电，达到全天候监测的效果。

信号处理单元包括：电阻r1、电阻r2和放大器u3；

所述放大器u3的正相输入端接地，其反相输入端分别与电阻r1的一端和电阻r2的一端连接，其供电端与vcc端连接，其输出端与电阻r2的另一端连接，并作为信号处理单元的输出端；所述电阻r1的另一端作为信号处理单元的输入端。

传感单元采用uhf局部放电传感器，所述uhf局部放电传感器的供电端与vcc端连接，其数据输出端与信号处理单元的输入端连接，通过uhf局部放电传感器进而实现对电缆线路的非接触测量。而通过对三相线路的电压情况进行分析，可以判断电缆线路的运行故障。

当发生单相接地故障时，中性点对地电位发生偏移，故障相电压几乎瞬间降至为零，而非故障相对地电压显著升高，稳态时接近线电压。当发生两相接地故障时，非故障相电压上升，故障的两相电压几乎瞬间降至为零，短路的两故障相电路明显升高。当发生断线故障时，非故障相电压上升，故障相电压有所下降。

系统控制单元包括：主控制器u6、看门狗芯片u5、晶振y1、接地电容c4和接地电容c5；

所述看门狗芯片u5的供电端与vcc端连接，其复位端与主控制器u6的rst端连接，其数据端与主控器的任意gpio端连接；所述主控制器u6的供电端与vcc端连接，其osc_in端分别与晶振y1的一端和接地电容c4连接，其osc_out端分别与晶振y1的另一端和接地电容c5连接。

数据采集单元采用adc模数转换芯片u4；所述adc模数转换芯片u4的供电端与vcc端连接，其输出端与主控器的任意gpio端连接。

定位单元采用gps芯片；所述gps芯片的供电端与vcc端连接，其通过uart1串口与主控器连接。

数据通信单元采用4g模块；所述4g模块的供电端与vcc端连接，其通过uart2串口与主控制器u6连接。

本实用新型的有益效果为：(1)与常规电缆检测方法相较，实时监测系统保证了系统持续稳定的运行，避免了常规检测造成的停电现象。这样不仅解决了检修停电造成的损失，也可以实时了解电缆情况。提高了维护电缆的效率，节省了人力和时间。

(2)常规检测时，为了维护系统的正常运行需要大量资金从而提高了成本，而实时监测系统则进行一次性安装之后就可以实时监测，不用再频繁进行常规的检测，节省资金。

(3)实时监测系统可以对电缆运行中的状态数据进行记录，通过各种参数对比，维护人员可以判断是否存在过电压等各种情况，同时将这些数据记录下来也为以后的对比判断提供了依据。

(4)由于监测具有实时性，这样可以利用多种参数来对电缆进行监测，包括温度、电压等，从而对数据进行分析，而离线检测是无法监测到这些数据的。

综上所述，建立一套电缆局放实时监测及定位系统能够让工作人员实时了解当前电缆所处的工作状态，同时获取记录各种数据，并找出电缆的局放位置，最后能及时预测出电缆存在的一些安全隐患，实现有计划、合理的电缆维护检修，从而减少因电缆故障而造成的经济损失，保障用电设备的正常运行，最大限度的减少对国家经济造成的损失，保障公民的用电安全。