阅读说明：本技术 一种电缆中间接头防水保护装置 (A kind of cable intermediate joint water-proof protection device ) 是由 张静 罗传仙 江翼 杨旭 周文 陈佳 程林 刘继平 王浩鸣 唐炬 潘成 罗毅 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电缆中间接头防水保护装置,该装置包括接收机天线、传感器天线、无源湿度传感器、防水保护盒、RFID接收机；接收机天线安装于RFID接收机内部；无源湿度传感器采用胶粘式方法固定在防水保护盒上,用于检测防水保护盒中是否进水,传感器天线内置于无源湿度传感器中；RFID接收机为无源湿度传感器供电；无源湿度传感器与RFID接收机分别通过传感器天线、接收机天线相互进行数据传输。本发明通过检测电缆中的湿度实现对电缆进水情况进行实时监测,能够及时发现电缆中的进水情况。(The present invention relates to a kind of cable intermediate joint water-proof protection device, which includes receiver antenna, sensor antenna, passive humidity sensor, Waterproof protection box, RFID reception machine；Receiver antenna is installed on inside RFID reception machine；Whether passive humidity sensor is fixed on Waterproof protection box using adhesive type method, intake for detecting in Waterproof protection box, sensor antenna is built in passive humidity sensor；RFID reception machine is the power supply of passive humidity sensor；Passive humidity sensor passes through sensor antenna, receiver antenna with RFID reception machine respectively and mutually carries out data transmission.The present invention is realized by the humidity in detection cable carries out real-time monitoring to cable flooded condition, can find the flooded condition in cable in time.)

一种电缆中间接头防水保护装置

技术领域

本发明涉及电力电缆领域，更具体地说，涉及一种电缆中间接头防水保护装置。

背景技术

与架空线路相比，电力电缆敷设在地下、绝缘层级多，状态可观性较差，产品质量和安装工艺不当遗留的内部隐患难以被及时发现和排查，即具有“潜伏性”特点。一些常见的潜伏性隐患包括：进水受潮、附件杂质混入、本体机械应力内伤、金属屏蔽层崩裂、外护套划伤、附件安装尺寸错误、附件界面抱紧力不足、封铅不良等。这些隐患积累和发展到一定程度后会迅速导致电缆故障，主要表征是击穿，特殊情况下还会导致燃烧和***，尤其是电缆附件所在部位。从电缆潜伏性隐患后果来看，影响最广泛的是电缆进水。具有潜伏性隐患的电缆，在局部放电或过电压等原因的激发下，很容易迅速发展为缺陷并扩大导致故障，而且故障经常在同一条线路上反复发生，导致绝大部分电缆无法达到其设计使用寿命。目前，供电企业多采取被动防护的措施解决电缆隐患问题，如安装接头防水壳、防火/防爆封堵等，极端情况下还需要人员蹲守看护，缺乏源头性、系统性的技术解决手段，及时发现和处置隐患的能力不足。本发明设计一种基于无线传感器的电缆中间接头防水保护装置，能够实时监测电缆的进水情况，将电缆故障扼杀于摇篮之中，提高电缆的运行可靠性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种电缆中间接头防水保护装置，通过检测电缆中的湿度实现对电缆进水情况进行实时监测，能够及时发现电缆中的进水情况，并且可以通过手持设备RFID接收机读取测量数据，提高电缆的运行可靠性。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

设计一种电缆中间接头防水保护装置，该装置包括接收机天线、传感器天线、无源湿度传感器、防水保护盒、RFID接收机；所述接收机天线安装于RFID接收机内部；所述无源湿度传感器采用胶粘式方法固定在防水保护盒上，用于检测所述防水保护盒中是否进水，所述传感器天线内置于无源湿度传感器中；所述RFID接收机为无源湿度传感器供电；所述无源湿度传感器与RFID接收机分别通过传感器天线、接收机天线相互进行数据传输。

在上述方案中，所述RFID接收机为手持型RFID接收机，包括基带电路和射频电路；所述基带电路模块用于控制射频电路和实现对信号的编码和解码，还与外部设备进行通信；所述射频电路模块用于信号的调制或解调、发射或接收，是无源湿度传感器和RFID接收机之间通信接口；所述基带电路和射频电路通过DAC芯片/ADC芯片连接，所述基带电路通过DAC芯片产生模拟基带信号，并发送至射频电路进行调制、放大，然后通过所述接收机天线发送至无源湿度传感器；所述无源湿度传感器将测量结果信号发送后，所述射频电路通过ADC芯片采集该测量结果信号并转换为数字信号送入FPGA芯片进行运算和解码处理。

在上述方案中，所述无源湿度传感器包括传感器电路和由湿度敏感材料制成的湿度感应层，所述传感器电路与湿度感应层连接，所述湿度敏感材料在吸湿后介电常数发生变化，通过传感器电路将介电常数的变化转换为可直接测量的电容值。

在上述方案中，所述湿度敏感材料为聚酰亚胺。

在上述方案中，所述传感器电路包括匹配电路、整流电路、稳压电路、上复位电路、接口电路、调制电路，所述匹配电路、整流电路、稳压电路、上复位电路、接口电路、调制电路依次相连；所述传感器天线接收RFID接收机所发出的无线信号后发送至匹配电路，通过所述匹配电路达到最佳接收状态，接收的无线信号经过所述整流电路与稳压电路转换成上复位电路和接口电路工作所需的稳定直流电压信号，所述上复位电路为接口电路提供复位信号，所述接口电路将该复位信号转换为数字信号，该数字信号经过所述调制电路转换为高频或超高频调制信号并通过传感器天线发送至RFID接收机。

在上述方案中，所述防水保护盒包括上盖体、紧固槽、上内衬、密封柱、密封条、下内衬、下盖体、紧固箍、螺栓、螺母、通孔；所述上盖体和下盖体为呈半圆柱型的可对接结构，所述上盖体与下盖体在壳体内部设置内凹槽，在壳体外部两端及中部分别设置有紧固槽；所述上内衬嵌入于上盖体内凹槽，所述下内衬嵌入于下盖体内凹槽；所述密封条位于上盖体和下盖体之间；所述上盖体和下盖体两端开设有用于电缆穿过的通孔，所述通孔内壁呈切槽状，所述密封柱安装于通孔圆周方向；所述上盖体与下盖体两端及中部的紧固槽对齐并通过紧固箍固定，所述紧固箍两端通过螺栓、螺母固定。

在上述方案中，所述密封条及密封柱采用阻燃材料，所述紧固箍、上盖体和下盖体采用玻璃钢复合材料，所述上内衬和下内衬采用防火复合材料。

在上述方案中，所述传感器天线与接收机天线的信号传输距离为2m以上；所述接收机天线的增益为9dBi，频率范围为840～940MHz，阻抗为50Ω。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明通过检测电缆中的湿度实现对电缆进水情况进行实时监测，能够及时发现电缆中的进水情况，并且可以通过手持设备RFID接收机读取测量数据，提高电缆的运行可靠性。

附图说明

图1为一种电缆中间接头防水保护装置的工作原理示意图；

图2为防水保护盒的拆卸示意图；

图3为防水保护盒的半剖正视图；

图4为防水保护盒的半剖立体图；

图5为防水保护盒的半剖左视图；

图6为无源湿度传感器的原理示意图。

图中：1-接收机天线，2-传感器天线，3-无源湿度传感器，4-防水保护盒，5-RFID接收机，6-射频电路，7-基带电路，8-上盖体，9-紧固槽，10-上内衬，11-密封柱，12-密封条，13-下内衬，14-下盖体，15-紧固箍，16-螺栓，17-螺母，18-通孔，19-匹配电路，20-整流电路，21-稳压电路，22-上复位电路，23-接口电路，24-调制电路。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1所示，本发明提供一种电缆中间接头防水保护装置，该装置包括接收机天线1、传感器天线2、无源湿度传感器3、防水保护盒4、RFID接收机5。

接收机天线1安装于RFID接收机5内部；无源湿度传感器3采用胶粘式方法固定在防水保护盒4上，用于检测防水保护盒4中是否进水；RFID接收机5为无源湿度传感器3供电；无源湿度传感器3与RFID接收机5分别通过传感器天线2、接收机天线1相互进行数据传输。

其中，传感器天线2与接收机天线1的信号传输距离为2m以上；传感器天线2内置于无源湿度传感器3中；接收机天线1的增益为9dBi，频率范围为840～940MHz，阻抗为50Ω，具有读取速度快、便捷、数据安全性高、传输距离远等特点。

RFID接收机5为手持型RFID接收机，包括基带电路7和射频电路6；基带电路7模块用于控制射频电路6和实现对信号的编码和解码，还与外部设备进行通信；射频电路6模块用于信号的调制或解调、发射或接收，是无源湿度传感器3和RFID接收机5之间通信接口。基带电路7和射频电路6通过DAC/ADC连接，基带电路7通过DAC芯片产生模拟基带信号，并发送至射频电路6进行调制、放大，然后通过接收机天线1发送出去。无源湿度传感器3将测量结果信号发送后，射频电路6通过ADC芯片采集该测量结果信号并转换为数字信号送入FPGA芯片进行运算和解码处理。其中，射频电路6采用零中频接收方式，因此，其发射部分和接收部分可以共用频率源。

无源湿度传感器3包括传感器电路和由湿度敏感材料制成的湿度感应层，传感器电路与湿度感应层连接。湿度敏感材料在吸湿后介电常数会发生明显变化，通过相传感器将介电常数的变化体现为可直接测量的电容值。由于聚酰亚胺是聚合物材质，对电缆及中间接头影响最小，因此，本发明实施例选用聚酰亚胺作为湿度敏感材料。

如图2-5所示，防水保护盒4包括上盖体8、紧固槽9、上内衬10、密封柱11、密封条12、下内衬13、下盖体14、紧固箍15、螺栓16、螺母17、通孔18，上盖体8和下盖体14为呈半圆柱型的可对接结构，上盖体8与下盖体14在壳体内部设置内凹槽，在壳体外部两端及中部分别设置有紧固槽9。上内衬10嵌入于上盖体8内凹槽，下内衬13嵌入于下盖体14内凹槽。密封条12位于上盖体8和下盖体14之间，起到密封防水作用。上盖体8和下盖体14两端开设有用于电缆穿过的通孔18，通孔18内壁呈切槽状，密封柱11安装于通孔18圆周方向，保证防水保护盒4的密封性。上盖体8与下盖体14两端及中部的紧固槽9对齐并通过紧固箍15固定，紧固箍15两端通过螺栓16、螺母17固定。其中，密封条12及密封柱11均采用阻燃材料，紧固箍15、上盖体8和下盖体14均采用玻璃钢复合材料，上内衬10和下内衬13采用防火复合材料，能够防止电缆起火时烧毁防水保护盒4。防水保护盒4将每段电缆连接之后，可以在不同位置安装不同数量的无源湿度传感器3，形成传感器检测阵列，通过RFID接收机5中的数据，可以实现对电缆进水点的分布式测量，准确判断电缆的进水点。

如图6所示，无源湿度传感器3的传感器电路包括匹配电路19、整流电路20、稳压电路21、上复位电路22、接口电路23、调制电路24，匹配电路19、整流电路20、稳压电路21、上复位电路22、接口电路23、调制电路24依次相连；传感器天线2将接收到的信号传入匹配电路19，依次经过整流电路20、稳压电路21、上复位电路22、接口电路23、调制电路24处理，处理后的信号再由传感器天线2发送至RFID接收机5。

传感器天线2接收RFID接收机5所发出的无线信号后发送至无源湿度传感器3，无源湿度传感器3通过匹配电路19达到最佳接收状态，接收的无线信号经过整流电路20与稳压电路21转换成上复位电路22和接口电路23正常工作所需的稳定直流电压信号，上复位电路22为接口电路23提供复位信号，接口电路23将该复位信号转换为数字信号，该数字信号经调制电路24转换为高频或超高频调制信号并通过传感器天线2反射发送回RFID接收机5。RFID接收机5为无源湿度传感器3供电。

本发明电缆中间接头防水保护装置用于测量电缆接头水分，包括以下步骤：

步骤1：RFID接收机5发送指令至无源湿度传感器3；

步骤2：无源湿度传感器3检测电缆接头水分并将检测结果发送至RFID接收机5，RFID接收机5获取电缆接头水分含量。

附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。