一种电缆运行状态智能监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电缆运行状态智能监测系统及方法，包括：现场检测模块、数据传输模块、报警模块以及控制器，所述现场检测模块检测的数据通过数据传输模块传送至控制器；控制器控制告警模块发出告警信号；所述控制器与云端和远程监控终端分别通信，实现数据的远传以及远程控制指令的接收；本发明专利技术有益效果：实现电缆运行状态的实时有效智能检测，能够及时发现电缆故障以及电缆所处的环境问题，对于电网的安全有效运行提供了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆运行状态智能监测系统及方法
本专利技术属于电网
，尤其涉及一种电缆运行状态智能监测系统及方法。
技术介绍
变电站内电缆沟内敷设有控制电缆、电力电缆等，使用电缆沟盖板进行掩盖。电缆沟往往长达数十米乃至几百米，外部环境复杂，雨水侵蚀、小动物啃咬电缆，造成电缆损伤，造成电缆沟内电缆绝缘降低使保护误动、信号错误、电缆绝缘降低发生直流接地的现象，还会增加其他变电设备及电网安全可靠运行的不确定性。通常情况下，电缆一旦发生故障将很难将其寻找到，如果处理不及时会造成难以估计的停电损失；进行电缆检修时，运维人员需要在狭窄的空间内进行观察，由于空间不足并且光线不足难以细致观察电缆设备的缺陷情况，往往无法有效观察和记录电缆沟内的电缆设备的隐患情况，这给电缆设备隐患的发现造成了很大困难，也这给运维人员的工作带来极大不便。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种电缆运行状态智能监测系统及方法，能够对电缆运行状态进行自动检测，解决了变电站电缆巡检工作量大、巡检结果不准确等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：在一个或多个实施方式中公开的一种电缆运行状态智能监测系统，包括：现场检测模块、数据传输模块、报警模块以及控制器，所述现场检测模块检测的数据通过数据传输模块传送至控制器；控制器控制告警模块发出告警信号；所述控制器与云端和远程监控终端分别通信，实现数据的远传以及远程控制指令的接收；所述现场检测模块包括：分别与控制器连接的电缆沟环境检测单元、电缆巡检单元和故障定位单元；所述电缆沟环境检测单元包括：设置在电缆沟进口和出口位置的红外探测器和超声波驱赶器，设置在电缆沟内的液位传感器、温湿度传感器和烟雾传感器；所述电缆巡检单元包括：智能巡检机器人，所述智能巡检机器人沿巡检轨道运行；所述巡检轨道在电缆沟内沿电缆铺设方向设置；所述智能巡检机器人上设有图像采集子单元、电缆破损检测子单元、电缆放电检测子单元、红外测温子单元和GPS定位子单元；其中，图像采集子单元用于获取巡检电缆的图像信息，红外测温子单元通过测量电缆发射的红外辐射强度计算出电缆的表面温度并自动上传至控制器，电缆破损检测子单元包括漏电电流检测器和绝缘电阻检测器，并且根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度；电缆放电检测子单元包括：由直流电源、控制开关、电感和待测电缆组成的LCR振荡回路；GPS定位系统将巡视机器人实时位置自动上传到网络云端；所述故障定位单元包括：与待测电缆连接的高压直流信号发生器和信号检测子单元；所述高压直流信号发生器向待测电缆发送高压直流信号；所述信号检测设备接收待测电缆反射的脉冲；根据高压直流信号的发射时间、接受到反射脉冲的时间以及反射脉冲的传播速度，计算电缆故障点至故障定位单元的距离。进一步地，所述图像采集子单元包括：LED照明灯、CCD相机、高度传感器、角度传感器和图像处理子单元；所述LED照明灯设置在CCD相机附近用于提供照明，所述高度传感器和角度传感器分别采集CCD相机的拍摄高度和角度信息；控制CCD相机按照设定的拍摄高度和角度对电缆进行图像采集，将采集的图像与预先按照相同的拍摄高度和角度拍摄的正常电缆图像进行比对，判断电缆是否存在缺陷。进一步地，所述电缆破损检测子单元根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度，具体为：建立电缆损坏段及其温度分布的数学模型；假设电缆损坏段的电缆电阻值，根据假设的电阻值以及上述的数学模型计算电缆表面的温度分布；将计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度进行比对；修正假设电缆损坏段的电缆电阻值，获取使得计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度最接近的电缆损坏段的电缆电阻值；根据所述电阻值确定电缆损坏程度。进一步地，所述智能巡检机器人上还设有动物驱赶装置，当图像采集子单元检测到电缆沟内有动物误入时，控制动物驱赶装置发出设定的超声波，将动物向电缆沟出口方向驱离。进一步地，所述电缆放电检测子单元在对电缆进行检测时，需要电缆处于断电状态；控制器首先控制电缆线路断开，然后控制巡检机器人到达指定检测位置，电缆放电检测子单元与待测段电缆连接，其中，开关、电感和断电电缆形成LCR振荡回路，在开关断开时，断电电缆充电，在开关闭合时，断电电缆放电；如果检测到LCR振荡回路有脉冲波形，则说明测试电缆存在局部放电现象，智能巡检机器人向控制器发送告警信号，控制器控制告警模块进行告警；否则，智能巡检机器人向控制器发送测试电缆完好的信号。进一步地，电缆沟环境检测单元检测到电缆沟内液位、温湿度或者烟雾浓度超过设定阈值时，控制器发出告警信号，并将告警信号传输至云端或者远程监控终端，及时告知相关人员；同时控制电缆沟内排水泵、加热装置、排风装置或者二氧化碳发生器打开，以及时调节电缆沟内环境。进一步地，所述智能巡检机器人吊挂在巡检轨道上，并能够在驱动电机的驱动下沿巡检轨道运行；所述驱动电极受控制器控制，实现智能巡检机器人定时、定点的电缆巡检。进一步地，所述智能巡检机器人通过设置在巡检轨道设定位置的充电装置进行自主充电；所述充电装置包括：交流电源、AC/DC转换装置和直流输出正负端子；所述直流输出正负端子分别设置在巡检轨道上，当智能巡检机器人需要充电时，控制智能巡检机器人驶入直流输出正负端子位置处，将智能巡检机器人的充电端子伸出并与直流输出正负端子接触，此时，控制智能巡检机器人的充电开关闭合，开始充电；充电完成后，断开充电开关，收回充电端子。在一个或多个实施方式中公开的一种电缆运行状态智能监测方法，包括：电缆沟环境检测单元检测电缆沟内水位、温湿度以及烟雾浓度信息并传送至控制器，当检测到电缆沟内液位、温湿度或者烟雾浓度超过设定阈值时，控制器发出告警信号，并将告警信号传输至云端或者远程监控终端，及时告知相关人员；同时控制电缆沟内排水泵、加热装置、排风装置或者二氧化碳发生器打开，以及时调节电缆沟内环境；图像采集子单元控制CCD相机按照设定的拍摄高度和角度对电缆进行图像采集，将采集的图像与预先按照相同的拍摄高度和角度拍摄的正常电缆图像进行比对，判断电缆是否存在缺陷；电缆破损检测子单元根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度；电缆放电检测子单元在对电缆进行检测时，控制器首先控制电缆线路断开，然后控制巡检机器人到达指定检测位置，电缆放电检测子单元与待测段电缆连接，其中，开关、电感和断电电缆形成LCR振荡回路，在开关断开时，断电电缆充电，在开关闭合时，断电电缆放电；如果检测到LCR振荡回路有脉冲波形，则说明测试电缆存在局部放电现象，智能巡检机器人向控制器发送告警信号，控制器控制告警模块进行告警；否则，智能巡检机器人向控制器发送测试电缆完好的信号。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：实现电缆运行状态的实时有效智能检测，能够及时发现电缆故障以及电缆所处的环境问题，对于电网的安全有效运行提供了基础。由巡视机器人代替人工进行电缆沟巡视，可完成对变电站电缆沟的全方位巡视，提高了巡视效率并降低了工作人员的工作量；而且可以及时发现和记录隐患缺陷，避免电缆损伤等情况导致停电等事故。监控数据能够通过云端或者远程控制终端及时通知运维人员，保证电缆故障能够及时有效的维护。能够对电缆破损、电缆接地以及电缆闪络故障进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电缆运行状态智能监测系统，其特征在于，包括：现场检测模块、数据传输模块、报警模块以及控制器，所述现场检测模块检测的数据通过数据传输模块传送至控制器；控制器控制告警模块发出告警信号；所述控制器与云端和远程监控终端分别通信，实现数据的远传以及远程控制指令的接收；所述现场检测模块包括：分别与控制器连接的电缆沟环境检测单元、电缆巡检单元和故障定位单元；所述电缆沟环境检测单元包括：设置在电缆沟进口和出口位置的红外探测器和超声波驱赶器，设置在电缆沟内的液位传感器、温湿度传感器和烟雾传感器；所述电缆巡检单元包括：智能巡检机器人，所述智能巡检机器人沿巡检轨道运行；所述巡检轨道在电缆沟内沿电缆铺设方向设置；所述智能巡检机器人上设有图像采集子单元、电缆破损检测子单元、电缆放电检测子单元、红外测温子单元和GPS定位子单元；其中，图像采集子单元用于获取巡检电缆的图像信息，红外测温子单元通过测量电缆发射的红外辐射强度计算出电缆的表面温度并自动上传至控制器，电缆破损检测子单元包括漏电电流检测器和绝缘电阻检测器，并且根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度；电缆放电检测子单元包括：由直流电源、控制开关、电感和待测电缆组成的LCR振荡回路；GPS定位系统将巡视机器人实时位置自动上传到网络云端；所述故障定位单元包括：与待测电缆连接的高压直流信号发生器和信号检测子单元；所述高压直流信号发生器向待测电缆发送高压直流信号；所述信号检测设备接收待测电缆反射的脉冲；根据高压直流信号的发射时间、接受到反射脉冲的时间以及反射脉冲的传播速度，计算电缆故障点至故障定位单元的距离。...

【技术特征摘要】
1.一种电缆运行状态智能监测系统，其特征在于，包括：现场检测模块、数据传输模块、报警模块以及控制器，所述现场检测模块检测的数据通过数据传输模块传送至控制器；控制器控制告警模块发出告警信号；所述控制器与云端和远程监控终端分别通信，实现数据的远传以及远程控制指令的接收；所述现场检测模块包括：分别与控制器连接的电缆沟环境检测单元、电缆巡检单元和故障定位单元；所述电缆沟环境检测单元包括：设置在电缆沟进口和出口位置的红外探测器和超声波驱赶器，设置在电缆沟内的液位传感器、温湿度传感器和烟雾传感器；所述电缆巡检单元包括：智能巡检机器人，所述智能巡检机器人沿巡检轨道运行；所述巡检轨道在电缆沟内沿电缆铺设方向设置；所述智能巡检机器人上设有图像采集子单元、电缆破损检测子单元、电缆放电检测子单元、红外测温子单元和GPS定位子单元；其中，图像采集子单元用于获取巡检电缆的图像信息，红外测温子单元通过测量电缆发射的红外辐射强度计算出电缆的表面温度并自动上传至控制器，电缆破损检测子单元包括漏电电流检测器和绝缘电阻检测器，并且根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度；电缆放电检测子单元包括：由直流电源、控制开关、电感和待测电缆组成的LCR振荡回路；GPS定位系统将巡视机器人实时位置自动上传到网络云端；所述故障定位单元包括：与待测电缆连接的高压直流信号发生器和信号检测子单元；所述高压直流信号发生器向待测电缆发送高压直流信号；所述信号检测设备接收待测电缆反射的脉冲；根据高压直流信号的发射时间、接受到反射脉冲的时间以及反射脉冲的传播速度，计算电缆故障点至故障定位单元的距离。2.如权利要求1所述的一种电缆运行状态智能监测系统，其特征在于，所述图像采集子单元包括：LED照明灯、CCD相机、高度传感器、角度传感器和图像处理子单元；所述LED照明灯设置在CCD相机附近用于提供照明，所述高度传感器和角度传感器分别采集CCD相机的拍摄高度和角度信息；控制CCD相机按照设定的拍摄高度和角度对电缆进行图像采集，将采集的图像与预先按照相同的拍摄高度和角度拍摄的正常电缆图像进行比对，判断电缆是否存在缺陷。3.如权利要求1所述的一种电缆运行状态智能监测系统，其特征在于，所述电缆破损检测子单元根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度，具体为：建立电缆损坏段及其温度分布的数学模型；假设电缆损坏段的电缆电阻值，根据假设的电阻值以及上述的数学模型计算电缆表面的温度分布；将计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度进行比对；修正假设电缆损坏段的电缆电阻值，获取使得计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度最接近的电缆损坏段的电缆电阻值；根据所述电阻值确定电缆损坏程度。4.如权利要求1所述的一种电缆运行状态智能监测系统，其特征在于，所述智能巡检机器人上还设有动物驱赶装置，当图像采集子单元检测到电缆沟内有动物误入时，控制动物驱赶装置发出设定的超声波，将动物向电缆沟出口方...

【专利技术属性】
技术研发人员：类延民，杨法伟，秦承胜，李杰，陈晓杰，王倩倩，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司临沂供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37