一种电缆防盗割及接头测温监测装置的制作方法

本技术涉及电力电缆在线监测，尤其涉及一种电缆防盗割及接头测温监测装置。

背景技术：

1、目前，随着我国城市化进程的加速和城乡人民生活水平的提高，用电负荷大幅度提高，在城市特别是大中城市配电网络中，电缆应用的比例越来越高。

2、高压电缆在长时间运行过程中最常见的问题就是绝缘老化、绝缘破坏等问题，尤其是质量控制难度最高的电缆接头附件更容易出现绝缘故障。电力电缆接头容易受到绝缘材料、接触电阻或者制作工艺等影响，引起电缆接头温度过高、温升异常等情况，如果不及时处理，就会进一步造成绝缘击穿的严重故障。因此，以温度为尺度去监测电力电缆接头的运行状态，对有效预防电缆事故发生具有重要意义。

3、现有电缆接头测温方法包括热电偶、集成传感器等电信号测温法和红外、光纤拉曼散射等光信号测温法两大类。其中，由于电缆深埋地下，运行环境恶劣，经常泡水，因此，红外原理的光信号测温法安装不方便，也不适应电缆接头的运行环境，而光纤拉曼散射原理的分布式光纤测温需要测温主机和测温光缆组成，成本高昂，可靠性差，监测距离受到限制，只适用于15km以内的高压电缆重要线路的监测，难以满足各种电压等级电缆接头的低成本监测要求。虽然有一些电信号测温装置，但是主要针对工业场所测温应用，无法满足电缆埋地、泡水的恶劣工况，产品针对性不强并且可靠性和适应性比较差。

4、除了电缆绝缘故障外，由于高压电缆的特殊性和危险性，需要实时监测电力电缆的振动和防盗割状态，避免运行电缆被非法分子盗取和破坏，保证电力设备和工作人员安全。现有常用的解决方案是采用光纤振动监测装置来监测电缆的振动和防盗割状态。此类装置需要在变电站监测室安装监测主机，通过测电缆敷设光纤感应振动信息，其工程造价高昂，并且振动数据繁杂，缺少有效的数据清洗和提取算法，拒报警、误报警频繁，受限于成本和检测效果，仅适合少量电缆重点项目应用，难以大范围推广。虽然也有采用加速度传感器设计的防盗割检测装置，但是装置功能单一，采用防盗割传感和采集主机两部分组成，体积大，不方便安装，应用较少。

5、综上所述，目前电缆防盗割和接头测温要么依赖于光纤测温或者光纤振动检测，不仅成本高昂，而且安装麻烦，性价比很低；要么采用分散的、功能单一的温度和振动监测装置，安装、施工和运维成本较高，限制了类似产品的推广应用。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低成本、小体积、高防护等级并可灵活配置的高压电缆防盗割及接头测温一体化监测装置，单一装置集成单模块同时实现电缆接头多点测温功能和电缆防盗割状态监测，可以用于各个电压等级电缆接头表面温度监测和电缆防外破、防盗割监测。

2、本实用新型所采用的技术方案是，本实用新型包括外壳，在所述外壳内装置有：

3、用于模数转换、数据处理和通信控制的单片机模块；

4、与所述单片机模块连接并用于在检测到单片机工作异常时自动复位系统的硬件看门狗模块；

5、与所述单片机模块连接，用于与上级主设备及下级同类从设备通信并为监测装置提供电源的can总线接口；

6、与所述单片机模块连接并用于监测振动信号的振动传感器模块；

7、用于感应电缆接头温度的若干个测温传感器；

8、与所述测温传感器通信并用于温度模拟信号预处理后连接到所述单片机模块的温度信号调理模块。

9、上述方案可见，采用若干个测温传感器可以同时实现电缆接头多点测温；采用统一外壳装置，体积小、成本低、安装方便，无需改动现有线路，适合大批量安装，防水防爆，防护等级高，适合恶劣的电缆运行环境；此外，通过can总线接口的设置，可以实现多装置联机工作，配置灵活；而振动传感器模块能够监测多个方向的位移、速度和加速度模拟量，能有效地防止高压电缆被盗割；本实用新型装置同时实现电缆接头多点测温功能和电缆防盗割状态监测，可以用于各个电压等级电缆接头表面温度监测和电缆防外破、防盗割监测。

10、进一步地，所述can总线接口连接有上级供电及通信航插和下级供电及通信航插，所述上级供电及通信航插与上级主设备通信并为监测装置提供电源，所述下级供电及通信航插与所述单片机模块及所述上级供电及通信航插连接，并连接下级同类从设备。由此可见，通过设置can总线接口，用于连接下级设备和上级设备，实现多装置级联，简化了现场沿电缆路径批量安装时的现场布线，降低线缆成本；利用can总线接口进行级联通信，通信可靠性好并且支持100个以上的装置级联。

11、进一步地，所述测温传感器与所述温度信号调理模块之间通过一测温航插连接。由此可见，采用防水级测温航插接入装置内部电路，现场即插即用，安装方便。

12、再进一步地，所述振动传感器模块采用三轴微机电系统加速度传感器。由此可见，单片机模块可以通过三轴微机电系统加速度传感器获得三个方向的位置、速度和加速度，判断电缆是否被异常移动，实现防盗割监测的目的。

13、又进一步地，所述温度信号调理模块对所述测温传感器采集的信号进行模数采样前的预处理，预处理后的信号经过一个4通道模拟多路复用器后进入所述单片机模块的模数转换器进行模拟信号到数字信号的转换。由此可见，经过预处理后的信号精度更高，着为后续单片机模块对信号处理更加便捷。

14、此外，所述测温传感器的数量设置为三个，三个所述测温传感器分别设置在待测产品上的三个不同的位置处。由此可见，利用三个测温传感器，可以用单一装置对同一相电缆接头不同区域进行测温，可以实现对重点电缆接头的多点测温目标。

15、进一步地，所述测温航插采用10芯防水航插；所述上级供电及通信航插和所述下级供电及通信航插均采用6芯防水航插。由此可见，防水航插保证了装置可在恶劣的环境中使用，使得装置的应用场景更加多样化。

16、另外，该监测装置的外壳采用铝合金壳体，壳体内部采用环氧树脂灌封胶填充。由此可见，装置外壳采用铝合金壳体，壳体内部采用环氧树脂灌封胶填充，具备绝缘、防水、耐腐蚀等特点，同时，对外接口采用防水航插接头，装置防水、防尘，可以长期在泡水、埋地等工况下工作。

17、进一步地，所述单片机模块选自型号为stm32l431rct6的单片机；所述硬件看门狗模块选自型号为tpl5010ddcr的芯片；所述振动传感器模块选自型号为adxl357型3轴加速度传感器芯片；所述测温传感器采用微型超薄贴片式pt100铂热电阻测温传感器。

18、更加具体地，所述温度信号调理模块包括稳压基准源芯片、第一电阻～第十电阻、运放芯片以及第一电容～第三电容，所述稳压基准源芯片与所述第一电阻、第二电阻及第三电阻组成参考电源，所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻与接入监测装置的所述测温传感器构成测量电桥，当所述测温传感器的电阻值与所述第六电阻的电阻值不相等时，测量电桥输出一个压差信号，该压差信号经过由所述运放芯片、所述第七电阻、所述第八电阻、所述第九电阻及所述第十电阻组成的差动放大电路后输出期望电压信号，期望电压信号经过多路模拟开关后进入所述单片机模块内部的模数转换器，所述第一电容～第三电容进行滤波。