[發明專利]一種用于礦井巷道高壓電纜接頭狀態的監測裝置

有效

• 申請號: 200910074978.1
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101614597A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 宋建成;齊建偉;鄭麗君
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01K7/00
• 分類號: G01K7/00;G01R19/00;G01R31/08;G01N37/00
• 代理公司: 山西太原科衛專利事務所
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種高壓電纜接頭狀態的監測裝置，包括溫度傳感器、溫濕度傳感器、電流互感器、微控制器單元、數據采集單元、數據存儲單元、鍵盤與顯示單元、聲光報警單元和通訊單元的一種用于礦井巷道高壓電纜接頭狀態的監測系統。

技術背景

礦井巷道因開采煤炭而不斷延伸，高壓電纜隨巷道開采煤炭的掘進設備的前移而不斷向前延伸，巷道越深井下用于連接高壓電纜的接頭越多。在電網中，電壓在1KV以下的電網為低壓電網，在3～330KV為高壓電網。一般情況下，在煤礦井下高壓電網中每隔300～500米就需要一個高壓電纜接頭。由于煤礦井下，高壓電纜接頭產生的火花容易引起瓦斯或煤塵爆炸，因此高壓電纜接頭的連接須采用符合煤礦安全標準的礦用隔爆接線裝置。礦用隔爆接線裝置是一種專門用于礦井高壓電纜接頭連接的器件。該裝置是通過高壓電纜接頭的一端與另一高壓電纜的一端連接后，固定在絕緣底座上，采用密封圈和防爆外殼把高壓電纜接頭與外界環境完全隔離，以滿足巷道開采煤炭掘進設備前移安全用電的需求。在礦井巷道采煤掘進設備的高電壓、大電流的運行狀態下，高壓電纜接頭的連接直接影響礦井開采供電的連續性、可靠性和安全性。礦井巷道高壓電纜接頭的可靠性與電纜接頭的溫升、電流和濕度有關，與礦井巷道電纜接頭的壓接質量、承受張力和過負荷程度等因素有關，這些因素都可能使電纜接頭條件惡化，接觸電阻增加，引起接點溫度升高，加劇接觸表面的氧化，從而導致局部熔焊或接觸松動處產生電弧放電，造成電纜接頭故障甚至爆炸等重大事故的發生，目前還缺乏針對礦井巷道高壓電纜接頭的有效監測裝置。

現有礦井巷道高壓電纜接頭狀態監測主要是由人工采用溫度儀器定期巡檢，這樣由人工檢測經常出現檢測不準確、漏檢和巡檢時間長等問題，且費時、費力，可靠性差，監測數據單一而不能自動存儲和分析，也不能夠在線監測和自動化管理。

現有與礦井巷道高壓電纜接頭狀態監測裝置相關的文獻報道的有華北電力大學任燕和梁明博士發表在《電氣應用》2005年第12期題為“礦山高壓輸電電纜接頭溫度巡檢系統”，該系統僅僅能夠簡單的監測電纜接頭的溫度，定期通過溫度巡檢儀收集數據，然后將采集的數據上傳給上位機進行處理。這種監測裝置不能實時顯示和上傳數據，在故障突發是不能及時發出報警信號。在中國礦業大學任慧和孫繼平博士發表在《煤炭科學技術》2006年第12期題為“礦用電纜溫度在線監測方法的研究”一文中，提出了一種采用微處理技術和總線式數字溫度傳感技術相結合的在線監測方法。這種方法也是僅僅監測高壓電纜接頭的溫度，沒有監測電流和濕度，不能實時反映電流與溫度的變化趨勢，且不能監測礦用隔爆型高壓電纜接線裝置的濕度，判斷接線裝置的密封性的好壞，從而不能夠全面的掌握故障發生的狀態信息。

因此，要想解決礦井巷道開采煤炭的掘進設備長期、穩定、安全的用電問題，迫切需要一種結構簡單、可靠性高、布線方便的分布式網絡化監測裝置，并能夠實時在先監測巷道開采煤炭掘進設備用高壓電纜的溫度、電流和濕度的變化，實時了解高壓電纜接頭的輸電狀態，及時發現高壓電纜接頭的故障，提前預警，防止事故擴大，避免礦難發生。

發明內容

本發明提供一種用于礦井巷道高壓電纜接頭狀態的監測裝置，以解決礦井巷道高壓電纜接頭的溫度、電流和濕度的變化狀態在線監測問題。

本發明所采取的技術方案包括溫度傳感器、溫濕度傳感器、電流互感器、微控制器單元、數據采集單元、數據存儲單元、鍵盤與顯示單元、時鐘單元、聲光報警單元和通訊單元。其構成在于：溫度傳感器、溫濕度傳感器、電流互感器是通過信號線與數據采集單元相連接，數據采集單元、數據存儲單元、鍵盤、顯示單元、時鐘單元、和聲光報警單元是通過I/O口與微控制器單元相連接，微控制器單元是通過串口與通訊單元相連接用于礦井巷道高壓電纜接頭狀態的監測裝置，實時監測電纜接頭的溫度、電流以及濕度；

所述的微控制器單元是晶振(X1/X2)與微控制器(U0)的晶振引腳I/O接口相連接，復位按鈕(S1)和微控制器(U0)的復位引腳I/O相連接，以及調試接口(U1)與微控制器(U0)相應的I/O接口相連接。

所述的數據采集單元分為電流采集單元、溫度采集單元和環境濕度采集單元。電流采集單元是由運算放大器(U5/U6/U7/U8/U9/U10)組成的信號調理電路一側與電流互感器(U2/U3/U4)相連接，另一側與微控制器的A/D轉換I/O相連接。

所述的溫度數據采集單元是溫度傳感器(U11/U12/U13)的數據線與微控制器I/O相連接。