專利名稱:煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng),具體地說是一種具有實時監(jiān)測高壓線路電纜頭電壓、電流和溫度參數(shù),并能根據(jù)線路運行參數(shù)變化在出現(xiàn)故障前發(fā)出預(yù)警短信息功能的故障預(yù)警系統(tǒng)。廣泛用于礦山、冶金、化工等行業(yè)電力供電專線的故障早期預(yù)防場合。
背景技術(shù):
目前,礦山、冶金、化工等行業(yè)的供電可靠性要求很高,大部分采用雙回線熱備用運行方式以降低事故停電率。但是因為這些行業(yè)的用電設(shè)備功率大、負(fù)載不平衡、設(shè)備種類繁多、諧波分量大和電能質(zhì)量普遍差等原因,對線路的絕緣破壞比一般民用線路要大得多, 盡管這些工業(yè)用戶采取了一些絕緣強化措施,但是因為缺乏有效的監(jiān)測手段,收效甚微。礦山企業(yè)的井下通風(fēng)和瓦斯排放設(shè)備對供電的可靠性要求尤其嚴(yán)格,停電時間達(dá)數(shù)分鐘就將發(fā)生危機人生安全的瓦斯事故,長期以來,供電線路的故障停電一直是困擾礦山等行業(yè)用戶的難題。綜上所述,開發(fā)一種可以實時監(jiān)測高壓供電線路的運行電壓、電流和溫度參數(shù),并且通過特定的數(shù)學(xué)運算模型來處理這些數(shù)據(jù),以便在線路在出現(xiàn)絕緣下降和負(fù)荷異常的早期就發(fā)出預(yù)警信息,提醒運行人員及時倒閘操作,避免事故停電的故障預(yù)警系統(tǒng)具有重要的實用和安全價值?,F(xiàn)場運行經(jīng)驗表明,高壓用戶線的最薄弱環(huán)節(jié)是電纜頭,90%以上的線路故障都源于電纜頭。因此本發(fā)明針對此問題設(shè)計了基于最新智能電網(wǎng)科技的高壓電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型設(shè)計一種基于公網(wǎng)無線傳輸技術(shù)的高壓輸電線路參數(shù)采集與故障早期判斷預(yù)警系統(tǒng),在線路的電纜接頭以及電纜與鋁絞線接頭部位,安裝感應(yīng)供電的無線多參數(shù)傳感器(10)。采集電纜頭部位的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(20)。經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)器00)處理后傳送到移動GSM公網(wǎng)特定的IP地址上。后臺監(jiān)控計算機(30)通過互聯(lián)網(wǎng)訪問該特定IP地址提取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)發(fā)送來的線路運行參數(shù)。一方面顯示在用戶 LCD上,另一方面經(jīng)過計算機程序計算并判斷線路的運行狀況是否健康,并在故障即將發(fā)生的早期給予聲光報警提示,同時向預(yù)先設(shè)定的手機發(fā)送預(yù)警短信。所使用無線報警頻段為無線電委員會許可的公用頻段,無需申請?;静皇墉h(huán)境 (電磁場、噪聲、人體)干擾,只要有公網(wǎng)GSM信號覆蓋的地方,都可以監(jiān)控,沒有距離限制。為了實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用的技術(shù)方案為一種煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng),包括無線傳感器(10)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00) 和監(jiān)控主機(30)。其特征在于,具有高壓輸電線路故障早期告警和預(yù)防故障發(fā)生功能。無線傳感器(10)采用集成化設(shè)計,整合了線路電壓、負(fù)荷電流和導(dǎo)線溫度三種傳感器,并采用感應(yīng)取能技術(shù),直接從導(dǎo)線上獲取電能作為供電電源。安裝時直接掛接在高壓輸電線路電纜頭上,它采集電纜頭部位的實時電流、電壓和溫度數(shù)據(jù),并用無線方式傳送給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)有兩個作用,一方面用于實現(xiàn)高壓的隔離,即通過無線接收來自傳感器(10)的數(shù)據(jù),又與傳感器(10)間沒有電氣連接,實現(xiàn)高低壓的完全隔離;另一方面又將接收到的電纜頭運行參數(shù)通過GSM或3G公網(wǎng)無線轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心的監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)將起到遠(yuǎn)傳中繼的作用,它可以接受多個來自無線傳感器(10) 發(fā)來的數(shù)據(jù),并統(tǒng)一發(fā)送,從而節(jié)省投資。監(jiān)控主機(30)是本系統(tǒng)的重要支撐環(huán)境,也是核心組成部分之一。它由工控計算機(30)、IXD顯示設(shè)備(31)、連接到互聯(lián)網(wǎng)的寬帶接入設(shè)備(32)、數(shù)據(jù)處理和故障判斷軟件 (33)和短信發(fā)送設(shè)備(34)組成。工控計算機(30)是本系統(tǒng)的后臺運行硬件環(huán)境,要求適合長期高速運算。寬帶接入設(shè)備(3 可以是普通ADSL M0DERM、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)專線或者光纖M0DERM.,無論哪種接入設(shè)備都需要寬帶接入商提供靜態(tài)IP地址。并且提供專用數(shù)據(jù)端口供本故障預(yù)警系統(tǒng)軟件使用。數(shù)據(jù)處理和故障判斷軟件(33)是本系統(tǒng)的專用軟件,基于DELPHI開發(fā),它通過訪問互聯(lián)網(wǎng)特定的IP地址的端口實現(xiàn)基于無線公網(wǎng)的遠(yuǎn)距離接收來自數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)據(jù)信息。 解碼后運算處理在LCD上顯示出每個電纜頭部位的實時電壓、電流和溫度參數(shù),同時數(shù)據(jù)處理軟件會不斷分析比較接受的數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)變化趨勢判斷可能出現(xiàn)的故障,觸發(fā)報警事件。短信發(fā)送設(shè)備(34)連接到工控主機,它接收來自數(shù)據(jù)處理軟件(3 的指令,向預(yù)先設(shè)定的手機發(fā)送預(yù)警短信息。本發(fā)明的優(yōu)點是實現(xiàn)煤礦等工業(yè)用戶的高壓供電線路的數(shù)字化智能管理,讓維護人員能夠?qū)崟r掌握線路每個薄弱環(huán)節(jié)的實時數(shù)據(jù),有效提高電力檢修維護水平。線路故障早期判斷和短信預(yù)警是電力檢修的一個創(chuàng)新,能有效將故障停電事故消滅在萌芽中,有效降低了非正常停電帶來的煤礦安全隱患,保障安全生產(chǎn),保證人身安全。同時本技術(shù)由于有效降低停電次數(shù)從而提高了供電可靠性,節(jié)約人力、物力、財力,達(dá)到增產(chǎn)、增效、安全的目的,讓企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益.本專利具有實施簡單、操作容易、使用方便、提高巡線人員的安全性和工作效率的特點,具有很高的實用和推廣價值。下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施例做進一步詳細(xì)說明。
圖1預(yù)警系統(tǒng)示意圖圖2預(yù)警系統(tǒng)工作框圖
具體實施方式
參考圖1煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)的框圖,整個預(yù)警系統(tǒng)由無線傳感器(10)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)和監(jiān)控主機(30)三大部分組成。參考圖2無線傳感器(11)選用表面安裝器件和雙層線路板安裝,整個體積控制在 450X450X600mm以內(nèi)。內(nèi)部集成微型電壓傳感器、高導(dǎo)磁電流互感器和數(shù)字溫度傳感器。電壓傳感器精度為士 IV,電流傳感器精度為士 0. 5A,溫度傳感器精度為士 0. 1°C。電流互感器的磁環(huán)采用開口設(shè)計,便于向線路卡接安裝。整個傳感器元件部分密封安裝在一個環(huán)氧樹脂灌注的塑料腔內(nèi),無線數(shù)據(jù)發(fā)射天線采用印制板微帶設(shè)計。傳感器的供電設(shè)計選擇雙電源方案,平時由內(nèi)置高能鋰電池作為儲能元件供電,在線路有電時由電流互感器感應(yīng)取能作為電源一方面給鋰電池充電,另一方面給傳感器供電。參考圖2本裝置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)主要由三部分組成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器主機00)、太陽能或風(fēng)能轉(zhuǎn)換板(22)、蓄電池01)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器主機OO)采用無線雙頻工作模式,接收部分工作在400MHz的頻段,用于接收無線傳感器(10)發(fā)出的線路參數(shù)數(shù)據(jù),發(fā)送部分工作在 900/1800MHZ的移動GSM公網(wǎng)頻段,實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)可以是400MHz通訊收發(fā)模塊和GSM公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊組合而成,也可以同板PCB—體化設(shè)計,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)電源采用12V/10Ah的密封鉛酸免維護蓄電池后備供電,主要供電采用18V/20W太陽能電池板或風(fēng)能轉(zhuǎn)換器給轉(zhuǎn)發(fā)器供電,同時給蓄電池充電。參考圖2后臺數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控系統(tǒng)由工控機(30)、IXD顯示器(31)、互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備(32)、數(shù)據(jù)處理軟件(3 和短信貓(34)組成。工控機選用工業(yè)級P4以上雙核工業(yè)計算機,本實施例選用的是DELL OPTIX商用級計算機,配置為P4/2. 4GHZ CPU/2G內(nèi)存/160G硬盤。IXD顯示器(31)選用22時高分辨率液晶寬屏顯示器,用于顯示采集到的線路數(shù)據(jù)和故障指示界面。互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備(32)可以是2M以上ADSL、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)專線或無線3G網(wǎng)卡,本實施例選用的是捆綁固定IP的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)專線。數(shù)據(jù)處理軟件(33)基于WINDOWS平臺開發(fā),歷史數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用采用甲骨文公司的數(shù)據(jù)庫,用戶人機交互界面采用DELPHI圖形化編程,使用戶直觀看到線路每點的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù),同時繪制實施和歷史電流、溫度曲線,進而輔助用戶掌握線路的運行是否健康,以及潛在的故障苗頭。短信貓(34)采用工業(yè)級短信發(fā)送調(diào)制器,每秒可以發(fā)送100條的短信息,短信格式兼容聯(lián)通、移動、電信的GSM,實現(xiàn)全國全網(wǎng)絡(luò)兼容的報警短信息發(fā)送。
權(quán)利要求1.一種煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng),包括無線傳感器(10)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)和監(jiān)控主機(30),其特征在于,在線路的電纜接頭以及電纜與鋁絞線接頭部位,安裝感應(yīng)供電的無線傳感器(10),采集電纜頭部位的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(20),經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)器00)處理后傳送到移動GSM公網(wǎng)特定的IP地址上,后臺監(jiān)控主機(30)通過互聯(lián)網(wǎng)訪問該特定IP地址提取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)發(fā)送來的線路運行參數(shù),一方面顯示在用戶LCD 上,同時向預(yù)先設(shè)定的手機發(fā)送線路運行狀況是否健康的預(yù)警短信。
2.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述的無線傳感器(10)掛接在線路或電纜頭上,與被測線路或電纜頭緊密接觸,設(shè)有供電引線,并從待測線路上感應(yīng)取電作為能源給無線傳感器供電。
3.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述的無線傳感器(10)內(nèi)置儲能元件(11),當(dāng)被測線路停電時,由內(nèi)置儲能元件(11)給無線傳感器供電,保證其在線路停電時仍然能夠?qū)⒕€路參數(shù)傳給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)。
4.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)具有兩根不同頻率的天線。
5.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器00)采用太陽能或風(fēng)能0 做主供電,內(nèi)置充電蓄電池作為無風(fēng)或陰雨天的后備供電。
6.如權(quán)利要求1所述的煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述的監(jiān)控主機(30)的運行硬件計算機必須連接到互聯(lián)網(wǎng)上。
專利摘要本實用新型涉及了一種煤礦高壓線路電纜頭故障預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)具有實時監(jiān)測電纜頭參數(shù),并能發(fā)出故障預(yù)警信息。包括無線傳感器(10)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(20)和監(jiān)控主機(30)。其技術(shù)要點是在電纜接頭、電纜與鋁絞線接頭處,安裝感應(yīng)供電及設(shè)有供電引線的無線傳感器(10),內(nèi)置儲能元件(11)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器有兩根不同頻率的天線,采用太陽能或風(fēng)能(22)做主供電,內(nèi)置充電蓄電池(21)為后備電源。電纜頭處電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器,處理后傳送到移動GSM公網(wǎng)特定的IP地址上,后臺監(jiān)控主機(30)通過訪問互聯(lián)網(wǎng)特定IP地址提取線路運行參數(shù),顯示在用戶LCD上,同時向預(yù)先設(shè)定的手機發(fā)送線路預(yù)警短信。
文檔編號G01R31/02GK202202897SQ20112002061
公開日2012年4月25日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者任俊偉, 崔軍, 張鳳國, 李衛(wèi)東, 楊峰, 畢國強, 王宏斌, 王旭東, 韓進軍 申請人:李衛(wèi)東