一种井下电缆测温装置、监测系统及方法
阅读说明：本技术 一种井下电缆测温装置、监测系统及方法 (Underground cable temperature measuring device, monitoring system and method ) 是由 段庆权 杭帅 李军 杨腾腾 吉程 彭浩 邵钦禹 杨波 李亚会 高扬 仲彬 陈广 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种井下电缆测温装置、监测系统及方法,该装置包括无线温度收发器模块和至少一个无源无线测温模块；所述无源无线测温模块安装在井下电缆本体及中间接头处,用于实时监测井下电缆及中间接头的温度变化情况；所述无线温度收发器模块安装在井口下方的井壁上或井盖正下方,用于接收和发送无源无线测温模块监测的温度信息。本发明通过无线收发装置进行信息的传输,实现了井下电缆、中间接头的温度测量；通过井下电缆温度监测系统及方法实现了电缆工井内电力电缆及中间接头运行状态的在线监控,及时发现井下运行电缆及中间接头可能存在的缺陷或隐患,避免造成电缆故障甚至引起电缆密集区域火灾事件。(The invention discloses a downhole cable temperature measuring device, a monitoring system and a method, wherein the device comprises a wireless temperature transceiver module and at least one passive wireless temperature measuring module; the passive wireless temperature measurement module is arranged at the underground cable body and the middle joint and is used for monitoring the temperature change conditions of the underground cable and the middle joint in real time; the wireless temperature transceiver module is arranged on a well wall below the well head or under the well head and used for receiving and sending temperature information monitored by the passive wireless temperature measurement module. The invention transmits information through the wireless transceiver, thus realizing the temperature measurement of the underground cable and the intermediate joint; the underground cable temperature monitoring system and the underground cable temperature monitoring method realize online monitoring of the operation states of the power cable and the intermediate joint in the cable work well, timely find possible defects or hidden dangers of the underground operation cable and the intermediate joint, and avoid cable faults and even fire accidents in cable dense areas.)
技术领域
本发明属于输、配电电缆运检
技术领域
，尤其涉及一种井下电缆测温装置、监测系统及方法。背景技术
随着社会的不断发展，高压电缆因其有利于城市美观、占地面积小、供电可靠性高等优点，得到越来越广泛的应用。然而，电力电缆在长期运行过程中，由于外部或自身因素的影响，会出现发热现象，此现象以电缆敷设密集区域和电缆中间接头附近最为明显（散热不良、压接工艺不良、接头进水等原因）。过高的温度会影响电力电缆绝缘材料的绝缘性能，引起绝缘老化，缩短电缆使用寿命，严重情况会导致火灾及停电事故。传统的电力电缆测温方式主要为人工测温以及分布式光纤测温两种。人工测温需要人员进入电缆井内作业，存在火灾，爆炸，触电等安全隐患，且作业效率低下。分布式光纤测温应用光时域反应原理，能够较好地采集到电缆本体、中间接头温度，但成本高，目前仅在电缆隧道、重要变电站电缆箱涵内使用。
发明内容
本发明针对现有电力电缆测温方式存在的问题，提供一种井下电缆测温装置，通过无线收发装置进行信息的传输，实现井下电缆、中间接头的温度测量。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种井下电缆测温装置，该装置包括：无线温度收
发器模块和至少一个无源无线测温模块；所述无源无线测温模块安装在井下电缆本体及中间接头处，用于实时监测井下电缆及中间接头的温度变化情况；所述无线温度收发器模块安装在井口下方的井壁上或井盖正下方，用于接收和发送无源无线测温模块监测的温度信息。
优选的，所述无线温度收发器模块包括，MCU控制器、NB-IOT接收模组、NB-IOT发射模组和电源管理模块；所述电源管理模块分别为NB-IOT接收模组、NB-IOT发射模组和MCU处理器提供电源；所述MCU处理器的输入端与NB-IOT接收模组连接，所述MCU处理器的输出端连接NB-IOT发射模组；所述NB-IOT接收模组，用于接收温度信息；所述NB-IOT发射模组中包括SIM卡，用于发送温度信息及与外界进行通讯。
优选的，所述无源无线测温模块包括，取电合金片模块、温度探头模块、无源无线温度传感器主体模块及扎带；所述取电合金片模块，用于感应取电；所述温度探头模块，用于探测温度；所述无源无线温度传感器主体模块包含有NB-IOT无线发射模块，能够发送监测的温度信息，所述无源无线温度传感器主体模块通过NB-IOT无线发射模块与NB-IOT接收模组通讯；所述扎带用于固定无源无线温度传感器主体模块，及将温度探头模块固定在测温处。
优选的，所述无源无线测温模块、无线温度收发器模块的外部均设有防水壳体，所述防水壳体的防护等级为IP68；所述防水壳体开设有用于通过模块电线的通孔，所述通孔在电线通过通孔后将通孔做密封处理。
优选的，所述温度探头模块的传感器探头安装紧靠断路器触头或铜排的连接点，并用高温胶带及扎带固定。
优选的，所述取电软磁合金片绕过单芯电缆或三芯电缆的单相电缆2至4圈，合金片头最终插入无源无线温度传感器主体模块的通孔内，并用高温胶带或热缩管缠绕。
本发明还提供了一种井下电缆监测系统，该监测系统基于物联网构架设计，分为感知层、网络层、应用层三层基本结构；所述感知层包括井下电缆测温装置；所述井下电缆测温装置上述的井下电缆测温装置；所述网络层为连通无线温度收发器模块与系统监控中心的物理通信链路；所述应用层为监控中心，用于接收采集数据和实时监测数据。
优选的，所述监控中心连接有云服务器，所述云服务器能够用于实时展示监测数据、运行状态评估、数据分析诊断、预警告警、参数设计。
优选的，所述监控中心还包括报警模块，用于当单相温度超标或相间温差阈值，及时发出报警信息。
本发明基于所述井下电缆监测系统，还提供了井下电缆监测系统的监测方法，该监测方法包括：
无源无线测温模块将采集到的温度信息通过无线温度收发器模块传送到监控中心；监控中心通过云服务器将收集到的温度信息进行实时分析，并通过云服务器实时展示监测数据、运行状态评估、数据分析诊断、预警告警、参数设计，实现井内电缆及中间接头温度实时监测；当监测到温度数值超标时，监控中心发出报警并将报警信息发送至相关人员；其中，所述温度数值超标设置为单相温度超标或相间温差阈值。
与现有技术相比，本发明有益效果：
本发明通过无线收发装置进行信息的传输，可实现井下电缆、中间接头的温度测量；通过提供井下电缆温度监测系统及方法实现了电缆工井内电力电缆及中间接头运行状态的在线监控，及时发现井下运行电缆及中间接头可能存在的缺陷或隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明一实施例提供的无线温度收发块模块结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的无源无线测温模块结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的无线温度传感器原理图；
图4为本发明一实施例提供的井下电缆监控系统整体架构结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施案例仅仅是本发明一部分实施案例，而不是全部的实施案例。基于发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种井下电缆测温装置，该装置包括：无线温度收发器模块和至少一个无源无线测温模块。
所述无源无线测温模块安装在井下电缆本体及中间接头处，用于实时监测井下电缆及中间接头的温度变化情况；所述无线温度收发器模块安装在井口下方的井壁上或井盖正下方，用于接收和发送无源无线测温模块监测的温度信息。
无线温度收发器模块包括MCU控制器6、NB-IOT接收模组8、NB-IOT发射模组和电源管理模块5；所述电源管理模块分别与NB-IOT接收模组8、NB-IOT发射模组7和MCU处理器6连接用于为其供电；所述MCU处理器6的输入端与NB-IOT接收模组连接8，所述MCU处理器6的输出端连接NB-IOT发射模组。
所述NB-IOT接收模组，用于接收温度信息；所述NB-IOT发射模组中包括SIM卡，用于发送温度信息及与外界进行通讯。如图1所示。
所述无源无线测温模块包括取电合金片模块1、无源无线温度传感器主体模块2、温度探头模块3、扎带4；所述取电合金片模块1，用于感应取电；所述温度探头模块3，用于探测温度。
所述无源无线温度传感器主体模块包含有NB-IOT无线发射模块，能够发送监测的温度信息，所述无源无线温度传感器主体模块通过NB-IOT无线发射模块与NB-IOT接收模组通讯；所述扎带用于固定无源无线温度传感器主体模块，及将温度探头模块固定在测温处。如图2所示。
进一步，所述无源无线测温模块、无线温度收发器模块外的部均设有防水壳体，防护等级IP68，所述防水壳体开设有用于通过模块电线的通孔，所述通孔在电线通过通孔后将通孔做密封处理。
进一步，所述温度探头模块的传感器探头安装紧靠断路器触头或铜排的连接点，并用高温胶带及扎带固定。
进一步，所述取电软磁合金片绕过单芯电缆或三芯电缆的单相电缆2至4圈，合金片头最终插入无源无线温度传感器主体模块的通孔内，并用高温胶带或热缩管缠绕。
进一步，电源管理模块采用锂电池，所述锂电池设置于通信终端模块中，所述通信终端设置于防水壳体内部，所述防水壳体开设有用于通过各监测模块电线的通孔，且电线通过通孔后将通孔做密封处理。锂电池可采购现有产品。
为了便于对于以上技术方案提供的井下电缆、中间接头运行状态进行集中监管，及时获得报警信息，本发明还提供了一种井下电缆温度监测系统，该监测系统基于物联网构架设计，分为感知层、网络层、应用层三层基本结构。
所述感知层包括井下电缆测温装置；所述井下电缆测温装置为上述所述的井下电缆测温装置。
具体的，电缆测温装置中的无源无线测温模块可以对电缆本体、中间接头等进行温度监测，使用NB-IOT将监测数据进行上传。无线温度收发器模块，可安装在井口下方的井壁上或井盖正下方，接收无线测温传感器数据，并将数据远传到后台系统中。
网络层为连通无线温度收发器模块与系统监测中心的物理通信链路。
应用层为系统监测中心软件平台，用于接收采集数据和实时监测数据。
进一步，所述监控中心连接有云服务器，所述云服务器能够用于实时展示监测数据、运行状态评估、数据分析诊断、预警告警、参数设计。
进一步，所述监控中心还包括报警模块，用于当单相温度超标或相间温差阈值，及时发出报警信息。
具体的，利用无源无线测温模块实时监测井下电缆及中间接头的温度变化情况，当单相温度超标或相间温差阈值，及时准确发出报警信息，提前采取防控措施，避免造成电缆故障甚至引起电缆密集区域火灾事件；本发明监测范围广，适用于电缆工井内电缆设备状态监测。
针对井下电缆温度监测系统的实施，本发明还提供了井下电缆监测系统的监测方法，该监测方法包括：
无源无线测温模块将采集到的温度信息通过无线温度收发器模块传送到监控中心；监控中心通过云服务器将收集到的温度信息进行实时分析，并通过云服务器实时展示监测数据、运行状态评估、数据分析诊断、预警告警、参数设计，实现井内电缆及中间接头温度实时监测；
当监测到温度数值超标时，监控中心发出报警并将报警信息发送至相关人员；其中，所述温度数值超标设置为单相温度超标或相间温差阈值。
所述监控中心存储有电缆工井及井内设备的参数信息；所述电缆工井参数信息包括工井地理位置、编号；所述井内设备参数信息包含井内电缆线路名称、相别、附属设备，所述监控中心连接有云服务器，所述云服务器能够用于实时展示监测数据、运行状态评估、数据分析诊断、预警告警、参数设计，实时展示井下电缆运行状态，实现井内电缆及中间接头温度实时监测；当检测的数值超标时，监控中心及时报警并将报警信息发送给相关人员。
综上，本发明通过无线收发装置进行信息的传输，可实现井下电缆、中间接头的温度测量；通过提供井下电缆温度监测系统及方法实现了电缆工井内电力电缆及中间接头运行状态的在线监控，及时发现井下运行电缆及中间接头可能存在的缺陷或隐患。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型， 本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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