一种基于自感应取能供电的高压电缆绝缘状态在线检测系统的制作方法

本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于自感应取能供电的高压电缆绝缘状态在线检测系统。

背景技术：

随着我国经济的不断发展，人们对电能的需求越来越大，社会整体用电量在不断的上升。社会整体用电量的上升会导致全国输电线路的压力的增大。在城市中，由于土地资源越来越紧缺、架空线路会对市民的用电安全构成潜在的威胁以及杂乱的架空线路对市容市貌会造成影响，所以越来越多的架空线路被地下电缆所替代。电缆线路敷设在地下，不同于架空线路，很容易受到来自外力的破坏和环境的腐蚀，进而导致电缆破损，绝缘性能降低。电缆绝缘的好坏是影响电缆安全可靠运行的关键因素，需要高度重视。

电力电缆绝缘状态变化会导致接地环流的变化，通过监测接地环流的变化情况得到电缆的绝缘状态，能够实时检测故障，确保电力电缆的安全稳定运行，减少巡检工作量，并且能够及时采取措施减小接地环流对电缆造成的危害。由于电缆铺设线路较长，现场信号采集、处理等设备电源供给不稳定，因此现采用现场自感应取能的方式获取检测系统现场所需电能，能够提高检测系统安全可靠性。

技术实现要素：

本发明提供一种基于自感应取能供电的高压电缆绝缘状态在线检测系统，采用现场自感应取能的方式获取检测系统现场所需电能，提高检测系统安全可靠性。

本发明具体为一种基于自感应取能供电的高压电缆绝缘状态在线检测系统，所述绝缘状态在线检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、a/d转换单元、取能供电单元、中央控制处理单元、通信单元、按键单元、存储单元、显示单元、报警单元和监控中心，所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述a/d转换单元、所述中央控制处理单元、所述通信单元、所述监控中心顺序连接，所述取能供电单元分别与所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述a/d转换单元、所述中央控制处理单元、所述通信单元、所述按键单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元相连接，所述中央控制处理单元还分别与所述按键单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元相连接；所述绝缘状态在线检测系统通过所述取能供电单元从所述被测电缆获取电能，通过对采集的信号进行分析计算，判断所述被测电缆工作状态。

所述信号采集单元采用罗氏线圈电流传感器套接在被测电缆上对电缆环流电流信号进行采集，输出与所述环流电流直接成比例关系的低压电压信号；采用第一温度传感器采集所述被测电缆的温度，采用第二温度传感器采集现场环境温度。

所述信号调理单元包括积分电路、放大电路和第一滤波电路，所述积分电路采用有源模拟积分法，包括运算放大器、第一电阻器、第二电阻器和电容器，当输入的信号通过所述第一电阻器再传递到所述电容器上时，等于向所述电容器充电，所述电容器上的电压即为所述积分电路的输出电压，所述输出电压与所述环流电流直接成比例关系；所述第一滤波电路能够将电压信号的频率控制在50hz工作频率以内，过滤频率大于50hz的信号，减小高频信号造成的噪声干扰。

所述取能供电单元包括取能线圈、保护单元、整流电路、第二滤波电路、蓄电池，通过所述取能线圈从所述被测电缆获取交流电压，经过所述保护单元、所述整流电路、所述第二滤波电路稳压输出平滑的直流电压，再经过所述蓄电池进行电能存储或输出；

所述取能线圈采用开启式电流互感器；所述保护单元采用瞬变抑制二极管，防止当所述被测电路发生故障时，所述取能供电单元感应出很高的冲击电压，造成危险；所述蓄电池采用过锂电池。

所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设定，所述参数包括电流预警值、电流超限报警值、电流变化率报警值、电缆温度报警值、环境温度报警值和温升报警值，所述电流预警值小于所述电流超限报警值；所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元还能够帮助巡查人员进行现场数据查看。

所述中央控制处理单元对输入的信号进行分析判断，将实时测量的电流与所述电流预警值和所述电流超限报警值比较：若所述实时测量的结果小于所述电流预警值，则所述被测电缆绝缘状态良好；若所述实时测量的结果大于所述电流预警值，小于所述电流超限报警值，则所述被测电缆绝缘状态变差，通过所述报警单元发出绝缘状态变差报警信号，并通过所述通信单元向所述监控中心发出故障报表；若所述实时测量的结果大于所述电流超限报警值，则所述被测电缆发生绝缘故障，通过所述报警单元发出绝缘故障报警信号，并通过所述通信单元向所述监控中心发出故障报表；

所述中央控制处理单元计算所述电流变化趋势，并与所述电流变化率报警值相比较，若大于所述电流变化率报警值，通过所述报警单元发出电缆绝缘状态异常变化报警信号；

所述中央控制处理单元将测量的电缆温度与所述电缆温度报警值进行比较判断，若测量的电缆温度大于所述电缆温度报警值，通过所述报警单元发出电缆温度异常报警；将测量的环境温度与所述环境温度报警值进行比较判断，若测量的环境温度大于所述环境温度报警值，通过所述报警单元发出环境温度异常报警；根据测量的电缆温度和环境温度计算出温升，并与所述温升报警值进行比较判断，若大于所述温升报警值，通过所述报警单元发出温升异常报警；

所述中央控制处理单元结合所述存储单元进行整点数据记录，并形成数据报表、历史曲线、故障报表，通过所述按键输入单元和所述显示单元进行现场查阅，通过所述通信单元上传至所述监控中心。

所述通信单元采用gprs通信技术将相关信息传输至所述监控中心，帮助监控人员对所述被测电缆实行实时有效的远程监控，当所述被测电缆绝缘状态发生异常时能够及时采取相应的措施；所述监控中心采用gsm无线通信技术将所述数据报表、所述历史曲线、所述故障报表发送到相关联的移动设备，所述相关联的移动设备为相关工作人员所持有。

附图说明

图1为本发明一种基于自感应取能供电的高压电缆绝缘状态在线检测系统的结构示意图。

图2为一种基于自感应取能供电的高压电缆绝缘状态在线检测系统的积分电路结构示意图。

图3为一种基于自感应取能供电的高压电缆绝缘状态在线检测系统的取能供电单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种基于自感应取能供电的高压电缆绝缘状态在线检测系统的具体实施方式做详细阐述。

如图1所示，绝缘状态在线检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、a/d转换单元、取能供电单元、中央控制处理单元、通信单元、按键单元、存储单元、显示单元、报警单元和监控中心，所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述a/d转换单元、所述中央控制处理单元、所述通信单元、所述监控中心顺序连接，所述取能供电单元分别与所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述a/d转换单元、所述中央控制处理单元、所述通信单元、所述按键单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元相连接，所述中央控制处理单元还分别与所述按键单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元相连接；所述绝缘状态在线检测系统通过所述取能供电单元从所述被测电缆获取电能，通过对采集的信号进行分析计算，判断所述被测电缆工作状态。

所述信号采集单元采用罗氏线圈电流传感器套接在被测电缆上对电缆环流电流信号进行采集，输出与所述环流电流直接成比例关系的低压电压信号；采用第一温度传感器采集所述被测电缆的温度，采用第二温度传感器采集现场环境温度。

所述信号调理单元包括积分电路、放大电路和第一滤波电路；如图2所示，所述积分电路采用有源模拟积分法，包括运算放大器1、第一电阻器2、第二电阻器3和电容器4，当输入的信号通过所述第一电阻器2再传递到所述电容器4上时，等于向所述电容器4充电，所述电容器4上的电压即为所述积分电路的输出电压，所述输出电压与所述环流电流直接成比例关系；所述第一滤波电路能够将电压信号的频率控制在50hz工作频率以内，过滤频率大于50hz的信号，减小高频信号造成的噪声干扰。

如图3所示，所述取能供电单元包括取能线圈、保护单元、整流电路、第二滤波电路、蓄电池，通过所述取能线圈从所述被测电缆获取交流电压，经过所述保护单元、所述整流电路、所述第二滤波电路稳压输出平滑的直流电压，再经过所述蓄电池进行电能存储或输出；

所述取能线圈采用开启式电流互感器；所述保护单元采用瞬变抑制二极管，防止当所述被测电路发生故障时，所述取能供电单元感应出很高的冲击电压，造成危险；所述蓄电池采用过锂电池。

所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设定，所述参数包括电流预警值、电流超限报警值、电流变化率报警值、电缆温度报警值、环境温度报警值和温升报警值，所述电流预警值小于所述电流超限报警值；所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元还能够帮助巡查人员进行现场数据查看。

所述中央控制处理单元对输入的信号进行分析判断，将实时测量的电流与所述电流预警值和所述电流超限报警值比较：若所述实时测量的结果小于所述电流预警值，则所述被测电缆绝缘状态良好；若所述实时测量的结果大于所述电流预警值，小于所述电流超限报警值，则所述被测电缆绝缘状态变差，通过所述报警单元发出绝缘状态变差报警信号，并通过所述通信单元向所述监控中心发出故障报表；若所述实时测量的结果大于所述电流超限报警值，则所述被测电缆发生绝缘故障，通过所述报警单元发出绝缘故障报警信号，并通过所述通信单元向所述监控中心发出故障报表；

所述中央控制处理单元计算所述电流变化趋势，并与所述电流变化率报警值相比较，若大于所述电流变化率报警值，通过所述报警单元发出电缆绝缘状态异常变化报警信号；

所述中央控制处理单元将测量的电缆温度与所述电缆温度报警值进行比较判断，若测量的电缆温度大于所述电缆温度报警值，通过所述报警单元发出电缆温度异常报警；将测量的环境温度与所述环境温度报警值进行比较判断，若测量的环境温度大于所述环境温度报警值，通过所述报警单元发出环境温度异常报警；根据测量的电缆温度和环境温度计算出温升，并与所述温升报警值进行比较判断，若大于所述温升报警值，通过所述报警单元发出温升异常报警；

所述中央控制处理单元结合所述存储单元进行整点数据记录，并形成数据报表、历史曲线、故障报表，通过所述按键输入单元和所述显示单元进行现场查阅，通过所述通信单元上传至所述监控中心。

所述通信单元采用gprs通信技术将相关信息传输至所述监控中心，帮助监控人员对所述被测电缆实行实时有效的远程监控，当所述被测电缆绝缘状态发生异常时能够及时采取相应的措施；所述监控中心采用gsm无线通信技术将所述数据报表、所述历史曲线、所述故障报表发送到相关联的移动设备，所述相关联的移动设备为相关工作人员所持有。

最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。