一种基于热成像的电力线缆故障监测系统的制作方法

本发明涉及电力故障检测，尤其涉及一种基于热成像的电力线缆故障监测系统。

背景技术：

1、随着电力系统的规模和复杂性不断增加，传统的直接温度测量方法在监测电力线缆时显现出一些明显的缺点。例如，在高海拔、地形险峻或跨越大范围的区域，人工接触式测量不仅效率低下，而且存在安全隐患。此外，接触式测量可能对电缆的正常运行造成干扰，或在极端天气条件下变得不切实际。这些方法通常无法提供实时或连续的温度监测，导致故障检测可能存在延迟，无法迅速响应电网状态的快速变化。因此，需要一种更加高效、安全且可靠的监测技术，以克服这些缺点，确保电力系统的稳定运行和及时的故障响应。

2、公开号为cn116819394a的专利文献公开了一种电力电缆老化诊断监测方法及系统，方法包括：监测电缆的外护层接地电流，判断外护层接地电流是否异常；当判定外护层接地电流异常时，定位电缆的故障位置；启动电缆的故障位置对应的温度监测设备；根据温度监测设备反馈的热成像图，确定电缆故障的种类；若电缆故障的种类为线缆本体故障，则监测电缆在接通指定电压时的测试电流；根据测试电流，分析电缆的老化程度，生成对应的维修维护策略。该方法首先需要监测并判断外护层接地电流是否异常，这意味着故障检测依赖于接地电流的异常变化，可能无法覆盖所有类型的电缆故障。系统主要针对线缆本体故障进行老化程度分析，可能对于其他类型的故障，如接头故障、绝缘材料问题等，诊断能力有限。在故障发生和接地电流异常被检测到之间可能存在时间延迟，这可能影响故障响应的及时性。该方法可能更侧重于故障发生后的诊断，而不是实时或连续的监测，无法实现预防性维护。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于热成像的电力线缆故障监测系统，用以克服现有技术中监测数据实时性差导致故障类型覆盖不全和实时性不足，无法快速识别故障位置引起的响应速度和准确性低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于热成像的电力线缆故障监测系统，包括：

3、热成像模块，用以获取电力线缆的输入端和输出端之间各支撑节点处电力线缆的实时热成像与实时温度，其中，各支撑节点以预设的支撑距离分布；

4、电力监测分析模块，用以监测电力线缆的输入端和输出端的实时电流值和实时电压值，并判定是否出现过载风险或短路风险；

5、故障监测模块，分别与所述电力监测分析模块和所述热成像模块连接，用以根据所述电力监测分析模块的判定结果、预设的第一标准温度值和第二标准温度值确定各支撑节点中的过载风险异常支撑节点和短路风险异常支撑节点，并根据所述各支撑节点处电力线缆的实时温度、第一标准温度值以及第二标准温度值计算过载风险异常支撑节点的分布集中度，或，测量短路风险异常支撑节点处的实时热成像中的圆形热点的直径；

6、故障分析模块，分别与所述故障监测模块和所述热成像模块连接，用以根据异常支撑节点的分布集中度和预设的标准分布集中度直接发出过载提示，或，根据测量的异常支撑节点处的电力线缆的热成像中圆形热点的直径的增长速度发出短路倾向提示或线缆老化提示；

7、所述故障分析模块还用以根据异常支撑节点处的电力线缆的热成像中圆形热点的直径和预设的标准直径发出短路提示或重点监测提示；

8、其中，所述热成像模块包括设置在各支撑节点处的若干热成像相机，各热成像相机包含对应支撑节点的坐标信息。

9、进一步地，所述电力监测分析模块在输出端的实时电流值大于输入端的实时电流值时计算输出端和输入端的差值，并在差值大于预设的标准短路差值，且输出端的实时电压值小于输入端的实时电压值时，判定出现短路风险。

10、进一步地，所述电力监测分析模块判定差值小于或等于预设的标准短路差值，且大于预设的标准过载差值时，判定出现过载风险。

11、进一步地，所述故障监测模块在判定出现过载风险时，判定实时温度大于第一标准温度值的支撑节点为过载风险异常支撑节点，并根据全部异常支撑节点计算平均距离，根据平均距离和支撑距离计算分布集中度。

12、进一步地，所述故障监测模块在判定出现过载风险时，判定实时温度大于第二标准温度值的支撑节点为短路风险异常支撑节点，并测量短路风险异常支撑节点处的电力线缆的实时热成像中圆形热点的直径。

13、进一步地，所述故障分析模块在过载风险异常支撑节点的分布集中度小于或等于预设的标准分布集中度时直接发出带有过载风险异常支撑节点的坐标位置的过载提示。

14、进一步地，所述故障分析模块在过载风险异常支撑节点的分布集中度大于预设的标准分布集中度时，测量异常支撑节点处的电力线缆的热成像中圆形热点的直径的增长速度，并在增长速度大于预设的标准增长速度时发出带有异常支撑节点的坐标位置的短路倾向提示。

15、进一步地，所述故障分析模块在过载风险异常支撑节点的分布集中度大于预设的标准分布集中度，且增长速度小于或等于预设的标准增长速度时，发出带有过载风险异常支撑节点的坐标位置的线缆老化提示。

16、进一步地，所述故障分析模块在短路风险异常支撑节点处的电力线缆的热成像中圆形热点的直径大于预设的标准直径时，发出带有短路风险异常支撑节点的坐标位置的短路提示。

17、进一步地，所述故障分析模块在短路风险异常支撑节点处的电力线缆的热成像中圆形热点的直径小于或等于预设的标准直径时，发出带有短路风险异常支撑节点的坐标位置的重点监测提示。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过热成像模块首先捕获电力线缆支撑节点的实时热成像和温度数据，电力监测分析模块同时监测线缆两端的电流和电压，评估是否存在过载或短路风险。故障监测模块结合电力分析结果和实时温度数据，计算异常节点的分布集中度或测量热点直径。故障分析模块最终根据分布集中度、热点直径及其增长速度，与预设标准进行比较，发出相应的故障提示，包括过载、短路倾向、线缆老化、短路或重点监测的警告，并提供异常节点的精确坐标位置，以便维护团队能够迅速响应，从而有效解决了故障检测中无法快速识别故障位置引起的响应速度和准确性低的问题。

19、进一步地，实时监测电力线缆两端的电流和电压值，当检测到输出端的电流值异常高于输入端时，系统计算两者之间的差值，若此差值不仅超过了预设的标准短路差值，且伴随着输出端电压值低于输入端电压值的情况，系统则判定为短路风险。此外，如果差值在标准短路差值以下但高于标准过载差值时，系统则判定为过载风险。通过精确的电流和电压监测，及时识别并区分电力线缆的短路和过载风险，从而大幅提高电力系统的安全性和可靠性，通过早期识别故障风险，系统不仅有助于预防潜在的大规模停电事件，减少经济损失，还能够避免设备损坏，延长电力设施的使用寿命。

20、进一步地，故障监测模块在检测到过载风险时，首先识别出所有实时温度超过第一标准温度值的支撑节点，将这些节点标记为异常支撑节点。随后，模块计算这些异常节点之间的平均距离，这一步骤是通过累加各异常节点对之间的距离然后除以异常节点对的数量来实现的。得到平均距离后，模块将其与各支撑节点的标准支撑距离相比较，从而计算出异常节点的分布集中度，这一集中度反映了异常节点在电力线缆上的聚集程度。通过计算过载风险异常支撑节点的分布集中度，故障监测模块能够量化异常节点的空间分布情况，这种方法不仅提高了故障检测的精确性，而且有助于快速定位可能的故障区域，便于维修团队更有针对性地进行检查和维护。此外，集中度的计算结果还可以用于趋势分析，预测故障发展的可能性，从而实现预防性维护，减少意外停电和设备损坏的风险，提高整个电力系统的稳定性和可靠性。

21、进一步地，通过测量短路风险异常支撑节点处的电力线缆实时热成像中的圆形热点直径，故障监测模块能够提供更精确的故障定位和性质评估。这种方法不仅有助于快速识别潜在的短路点，还能够通过热点直径的变化趋势预测故障的紧急程度，从而及时发出预警。这种早期识别和实时监测的能力，大大提高了系统的预防性和响应性，减少了因短路造成的意外停电和设备损害，保障了电力供应的连续性和可靠性。

22、进一步地，通过测量热点直径的增长速度来预测即将发生的短路，可以提前采取措施，防止故障扩大。而线缆老化提示则有助于安排定期的维护和更换工作，减少意外故障的风险。

23、进一步地，故障分析模块通过热成像直径测量来区分短路风险的严重性，实现了对短路风险的动态评估和分级响应。这种基于直径大小的判断机制，能够快速识别出需要立即关注的短路风险点，及时发出短路提示，从而有效预防和减少短路事件的发生。对于直径较小的热点，通过发出重点监测提示，系统能够确保这些潜在风险得到适当的注意和跟踪，为维护团队提供了早期介入的机会，有助于采取预防性措施，避免风险升级，确保电力系统的稳定运行和可靠性。