[发明专利]一种基于振动信号监测的电缆外力破坏预警诊断装置

说明书

本发明公开了一种基于振动信号监测的电缆外力破坏预警诊断装置，包括，在沟道内电缆本体上不同部位按一定间距安装的分布式无线振动传感器，以及上位机接收器。无线振动传感器用于采集电缆运行过程中受到的外力入侵振动信号，并输出至上位机接收器；上位机接收器用于接收所述无线振动传感器传输的振动信号，并进行振动模态分析，显示当前预警等级及预警模式。本发明主要针对电缆沟道内电缆受外力入侵产生的振动信号作为监测对象，实时监控电缆的振动幅度，在上位机进行模式分析和预警，具有实时性强、预警准确度高、抗干扰能力强及可确定故障类别等特点。

技术领域

本发明涉及一种基于振动信号监测的电缆外力破坏预警诊断装置，属于输电系统中电力电缆在线监测和故障诊断技术领域。

背景技术

当下城市改造建设越来越多，由于城市内架空线影响城市美观，发生故障时又会对地面上的人、车辆等造成威胁，架空线换成电缆埋入地下已是配电网建设的常规化工作。相较于架空导线，电力电缆输电有着不占地面空间、同一地下电缆通道可以容纳多回线路、利于市容市貌整齐美观、受自然气象条件和周围环境的影响很小、对人身比较安全、供电可靠性高、运行维护费用较少的优势。虽然电缆敷设于地下，占地面积小，但是电缆在使用中时常受到外力破坏，电缆供电安全可靠的优势受到严重影响。目前敷设于地下的电缆受到破坏的原因主要是人为的偷盗以及盲目施工过程中重型机械的挖掘等。

目前常用到的保护电缆免受外力破坏的措施手段为光纤测振。虽然光纤测振的灵敏度高，但是存在较多误报的情况，且光纤测振针对破坏性振动与非破坏性振动的区分度不够高。光纤分布式测振系统的敷设工程量大，且后期的维护的成本极高。上述因素的限制导致光纤测振难以在大规模的电力电缆系统中做振动检测应用。

实验研究表明，电力电缆在正常运行过程中自身的振动模态与受到外力入侵时的振动模态有很大的区别。在常规运行过程中，电缆由于流通电流会产生周期性的小幅度振动；而受到外力入侵时，电缆本体振动剧烈，产生的振动信号通常有较大的幅值和一定的特征频率，因此，对电力电缆进行实时振动信号监测不但可以对其外力破坏故障做出预警，还可以根据振动信号的波形信息，分析判断相应的故障类别。目前，市面上的振动传感器发展成熟，对于机械振动的捕捉灵敏度较高，可以实现振动信号的实时采样，相比光纤测振方法，其使用寿命较长，尺寸小灵敏度高，功耗小，适合制作大规模的分布式传感系统，也便于对电力电缆进行振动情况的在线监测。

发明内容

本发明针对电缆沟道内电缆受人为因素和盲目施工破坏预警等实际情况，提出了基于振动信号监测的电缆外力破坏预警诊断装置，实现对电缆沟道内电缆受到外力入侵而破坏的实时预警监测。

为达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：

一种基于振动信号监测的电缆外力破坏预警诊断装置，包括无线振动传感器和上位机接收器；所述无线振动传感器安装在沟道内电缆本体上不同部位；所述无线振动传感器用于采集电缆运行过程中受到的外力入侵振动信号，并输出至上位机接收器；

所述上位机接收器用于接收所述无线振动传感器传输的振动信号，并进行振动模态分析，显示当前预警等级及预警模式。

进一步的，无线振动传感器安装在电缆沟道内电缆支架处及两支架之间位置，并保持等距离部署安装。

进一步的，无线振动传感器包括：

传感器模块，包含振动传感器，和信号预处理及模数采样芯片；所述振动传感器用于采集电缆运行过程中受到的外力入侵振动信号，并通过内部的压电陶瓷转化为电压信号；所述信号预处理及模数采样芯片用于将电压信号按一定采样率转化为数字信号；

中央处理模块，包括ARM处理器和存储器；所述ARM处理器用于控制信号预处理及模数采样芯片的采样、截取以及去噪；所述存储器用于对采样的振动信号进行保存；

无线传输模块，用于将采样的振动信号传输至上位机接收器；