CN107529663B - 输电电缆接地线防盗报警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电电缆接地线防盗报警装置，包括供电单元、开关量采集单元、逻辑比较运算单元、继电器输出单元、声音报警单元、无线发射单元，供电单元的输入端连接CT感应取电装置，供电单元的输出端向开关量采集单元、逻辑比较运算单元、继电器输出单元、声音报警单元、无线发射单元供电，开关量采集单元采集的数据输送至逻辑比较运算单元，逻辑比较运算单元控制继电器输出单元、声音报警单元、无线发射单元。本发明解决了电缆线路主接地线被盗割监控的问题，保证电缆健康稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电电缆接地线防盗报警装置,属于输配电技术领域。
背景技术
110kV及以上单芯电缆的金属护层一般采用交叉互联双端接地或单端直接接地的运行方式。正常情况下金属护层对地只有几十伏的感应电压。一旦电缆接地系统遭到破坏，发生接地电缆被盗等情况，金属护套的电压将由正常运行时的工频感应电压变为悬浮电压。当电缆金属护层上的悬浮电压将会上升到电缆外护套工频耐压容许值之上，在这种情况下如果不能及时发现将导致外护套击穿或护层保护器烧毁，更严重的会导致电缆主绝缘击穿等安全事故。
南昌地区接地线被盗情况频发，城区内电缆终端接地线被盗高达70％，并且存在被盗-补装-被盗的情况。人工巡检难度高，强度大，费时费力。且只能在事故发生后才发现问题，开展工作被动。即便补装，也存在再次被盗风险。2016年，南昌高压电缆班组累计补装电缆接地线16处，其中10处为同塔双回电缆，补装YJV-8.7/10KV电缆约390米，YJV-8.7/10KV电缆以280元/米市场价计算，仅材料损失约为10.9万元。
近年来国内外同行对接地电缆防盗割的监测也非常重视，目前也存在有不少案例；如：通过对电缆周边安装视频监控，利用接地线上安装震动传感器等方式进行监测等。但存在以下弊病：
(1)视频监控供电功率大，取电困难，数据通过光纤传输成本比较高，稳定性差，不利于推广；
(2)震动传感器精确识别技术难度大，现场施工及维护比较麻烦，查看记录十分不方便；
(3)震动传感器报警不及时，存在误报的可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输电电缆接地线防盗报警装置，以解决电缆线路主接地线被盗割监控的问题，保证电缆健康稳定运行。本发明采用“传感器通断识别+无线传输技术”，取电方便(CT取电或太阳能取电)，数据传输便捷(短信或电话告知)，零误判(剪短后报警)。
为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案。一种输电电缆接地线防盗报警装置，包括供电单元、开关量采集单元、逻辑比较运算单元、继电器输出单元、声音报警单元、无线发射单元，供电单元的输入端连接CT感应取电装置，供电单元的输出端向开关量采集单元、逻辑比较运算单元、继电器输出单元、声音报警单元、无线发射单元供电，开关量采集单元采集的数据输送至逻辑比较运算单元，逻辑比较运算单元控制继电器输出单元、声音报警单元、无线发射单元。
进一步优选，所述供电单元包括电源管理芯片和滤波电路，电源管理芯片选用TPS5430芯片；TPS5430芯片的输入端连接滤波电容C9和平波电容C10，TPS5430芯片的EN端为使能端；TPS5430芯片的BOOT端和PH端并联电容C5，TPS5430芯片的VSNS端为输出端，TPS5430芯片的输出端连接电阻RA1和电阻RA2，电阻RA1再连接电感L1、电容C6、电容C7、电容C8。
进一步优选，开关量采集单元包括357N光耦及其外围电路，357N光耦的OC1一端连接电阻R10，OC1的另一端连接电阻R14,电阻R10与OC1之间设置LED信号指示灯D5，在电阻R10和电阻R14之间连接电阻R12和二极管D7,电阻R12和二极管D7与LED信号指示灯D5和OC1串联所组成的电路并联，57N光耦还连接上拉电阻R8。
进一步优选，电阻R10连接防盗隔传感器。所述防盗隔传感器是与接电线捆绑一体的导电线路，通过开关量采集单采集防盗隔传感器两端的电流信号或电压信号来判断防盗隔传感器的导电线路是否被切断，如果防盗隔传感器的导电线路被切断，开关量采集单元采集的信号发生改变，则接电线被破坏，信号输出到逻辑比较运算单元，进行后续报警处理。
进一步优选，继电器输出单元包括电阻R37、电阻R38、三极管Q1、刀闸DK、二极管DD2，接口J2连接电阻R38后再连接三极管Q1，三极管Q1连接电阻R37和继电器的线圈RK2的一端，电阻R37连接刀闸DK后接地并连接继电器的线圈RK2的另一端，继电器的线圈RK2与二极管DD2反向并联。
进一步优选，逻辑比较运算单元由atmega32a单片机、晶振电路、复位电路、AD转换滤波电路、ISP下载电路、串口电路构成，atmega32a单片机连接复位电路、AD转换滤波电路、ISP下载电路、串口电路，复位电路连接晶振电路。
进一步优选，无线发射单元包括Sim800c、开关机电路、tx连接电路、rx连接电路、SIM卡电路、运行状态指示电路、吸盘天线，Sim800c通过串口电路连接atmega32a单片机，Sim800c连接开关机电路、tx连接电路、rx连接电路、SIM卡电路、运行状态指示电路、吸盘天线。
本发明相比传统的视频和震动传感器报警的方式，具有以下优点：
1、误报少。传感器采用有线方式，与接地线捆绑一体，解决误报的问题。
2、CT感应取电。本发明利用电缆本体感应取电，通过GSM短信发送；与之相比,视频监测功耗较大且需要光纤传输，需要投入较大成本解决供电和传输问题。
3、无需建立高成本的后台监控平台，数据直接发送至运维人员手机上。
4、低成本、高实用、可推广。
附图说明
图1是本发明的输电电缆接地线防盗报警装置原理框图。
图2是供电单元的电路图。
图3是开关量采集单元的电路图。
图4是继电器输出单元的电路图。
图5是声音报警单元的电路图。
图6是逻辑比较运算单元和无线发射单元的电路框图。
图7是复位电路示意图。
图8是AD转换滤波电路示意图。
图9是ISP下载电路示意图。
图10是串口电路示意图。
图11是开关机电路图。
图12是tx连接电路图。
图13是rx连接电路图。
图14是SIM卡电路图。
图15是运行状态指示电路图。
图16是吸盘天线电路连接图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细说明本发明。
如图1所示，一种输电电缆接地线防盗报警装置，包括供电单元100、开关量采集单元200、逻辑比较运算单元300、继电器输出单元400、声音报警单元500、无线发射单元600，供电单元100的输入端连接CT感应取电装置，供电单元100的输出端向开关量采集单元200、逻辑比较运算单元300、继电器输出单元400、声音报警单元500、无线发射单元600供电，开关量采集单元200采集的数据输送至逻辑比较运算单元300，逻辑比较运算单元300控制继电器输出单元400、声音报警单元500、无线发射单元600。
供电单元100的电路结构如图2所示，包括电源管理芯片和滤波电路，电源管理芯片选用TPS5430芯片，可提供3A的稳定电流；TPS5430芯片的输入端连接滤波电容C9和平波电容C10，滤波电容C9用来过滤高频成分，平波电容C10用来减小电源接入和断开过程中对电源管理芯片和后端的冲击。TPS5430芯片的EN端为使能端；TPS5430芯片的BOOT端和PH端并联电容C5，TPS5430芯片的VSNS为输出端，TPS5430芯片的输出端连接电阻RA1和电阻RA2，通过RA1和RA2的比值控制输出电压。电阻RA1的输出端再连接电感L1、电容C6、电容C7、电容C8。选用电容C6、电容C7、L1等器件对纹波、交流成分进行过滤，选取电容C8为1000uF，保证了无线发射单元600对发射瞬间功率的要求。
开关量采集单元200的电路结构如图3所示，包括357N光耦及其外围电路，357N光耦的OC1一端连接电阻R10，OC1的另一端连接电阻R14,电阻R10与OC1之间设置LED信号指示灯D5，在电阻R10和电阻R14之间连接电阻R12和二极管D7(IN5819),电阻R12和二极管D7与LED信号指示灯D5和OC1串联所组成的电路并联。357N光耦还连接上拉电阻R8。通过光耦357N实现电-光-电的转换和一二次信号的隔离，LED信号指示灯D5用于指示信号接入状态(接入点亮)。输入为高电平时，光耦导通，电阻R10、LED信号指示灯D5、OC1、电阻R14形成回路，输入为低电平，OC1不导通，电阻R10、电阻R12、电阻R14形成回路。上拉电阻R8根据光耦357N的电流传输比和使光耦三极管尽快进入饱和区的原则进行选取。电阻R10连接防盗隔传感器。图3中IN1连接防盗隔传感器。所述防盗隔传感器是与接电线捆绑一体的导电线路，通过开关量采集单元200采集防盗隔传感器两端的电流信号或电压信号来判断防盗隔传感器的导电线路是否被切断，如果防盗隔传感器的导电线路被切断，开关量采集单元200采集的信号发生改变，则接电线被破坏，信号输出到逻辑比较运算单元300，进行后续报警处理。
继电器输出单元400的电路结构如图4所示，接口J2连接电阻R38后再连接三极管Q1，三极管Q1连接电阻R37和继电器的线圈RK2的一端，电阻R37连接刀闸DK后接地并连接继电器的线圈RK2的另一端，继电器的线圈RK2与二极管DD2反向并联。接口J2输入低电平，三极管Q1饱和导通，线圈RK2得电，继电器触点动作，常开触点变为闭合，常闭触点变为打开。三极管Q1导通，三极管Q1、电阻R37、刀闸DK形成通路，刀闸DK指示继电器工作状态，电阻R37为限流电阻，电阻R38为限流电阻，保证三极管Q1饱和导通电流又不至于过大。二极管DD2反向并联，用于吸收线圈RK2断电后的反向电动势。
声音报警单元500的电路结构如图5所示，接口J8连接电阻R39再连接三极管Q2,三极管Q2连接蜂鸣器BZ的一端，蜂鸣器BZ的另一端连接电阻R19，电阻R19接地接口J8输入低电平，三极管Q2导通，蜂鸣器BZ得电报警。电阻R19为限流电阻，根据蜂鸣器工作电流进行选取。电阻R39为限流电阻，保证三极管Q2饱和导通电流又不至于过大。
如图6所示，逻辑比较运算单元300由atmega32a单片机301、晶振电路303、复位电路302、AD转换滤波电路305、ISP下载电路304、串口电路306构成。atmega32a单片机301连接复位电路302、AD转换滤波电路305、ISP下载电路304、串口电路306，复位电路302连接晶振电路303。
复位电路如图7所示，电阻R6为上拉电阻，按动SW，reset被下拉为低电平，atmega32a单片机301复位，电容C13为消除按动时的干扰和杂波，按键去抖动通过软件消除。图7中x1和x2之间并接晶振电路进行震荡，产生准确的时钟，用于进行串口通讯波特率的生产。
AD转换滤波电路如图8所示，在AVCC和VCC之间，串联10uH的电感和104电容，避免外部供电电源对AD转换的干扰。
ISP下载电路如图9所示，使用JP1插件直通。
串口电路如图10所示，配合max232芯片，R2OUT之间串联R和LED，作为串口工作指示灯。
如图6所示，无线发射单元600包括Sim800c601、开关机电路605、tx连接电路603、rx连接电路602、SIM卡电路604、运行状态指示电路606、吸盘天线607，Sim800c601通过串口电路306连接atmega32a单片机301，Sim800c601连接开关机电路605、tx连接电路603、rx连接电路602、SIM卡电路604、运行状态指示电路606、吸盘天线607。
图11-图16中，“模块”指的是Sim800c芯片，“客户端”指的是串口电路。
开关机电路如图11所示，通过atmega32a单片机301拉低pwrkey电平至少1s后再释放，实现模块开机。通过atmega32a单片机301拉低pwrkey电平至少1.5s后再释放，实现模块关机。模块内部内置了100k的上拉电阻和3v的高电平。
tx连接电路如图12所示，单片机使用5v供电，使用如图12的电路进行atmega32a单片机301和传输模块的匹配。
rx连接电路如图13所示。
SIM卡电路如图14所示，51Ω的电阻的作用为匹配SIM卡和传输模块之间的阻抗，pf级的电容作用为平衡接地电容。SIM卡的外围电路在pcb布局时需靠近SIM卡槽。
运行状态指示电路如图15所示，netlight引脚给出高电平，三极管饱和导通，led等亮，R为限流电阻。
吸盘天线电路连接图如图16所示，GSM天线连接电阻R101再连接射频测试头，GSM天线并联电容C102、二极管D101,电阻R101并联电容C101。
本发明的输电电缆接地线防盗报警装置已经在南昌供电分公司应用，解决接地电缆被盗不能被及时发现的问题，节省更多的人力物力，及时消除安全隐患。预期减少80％偷盗事件发生，以2016年数据计，节省电缆接地线材料费8.7万元。
Claims (4)
1.一种输电电缆接地线防盗报警装置，其特征是：包括供电单元、开关量采集单元、逻辑比较运算单元、继电器输出单元、声音报警单元、无线发射单元，供电单元的输入端连接CT感应取电装置，供电单元的输出端向开关量采集单元、逻辑比较运算单元、继电器输出单元、声音报警单元、无线发射单元供电，开关量采集单元采集的数据输送至逻辑比较运算单元，逻辑比较运算单元控制继电器输出单元、声音报警单元、无线发射单元；
逻辑比较运算单元由atmega32a单片机、晶振电路、复位电路、AD转换滤波电路、ISP下载电路、串口电路构成，atmega32a单片机连接复位电路、AD转换滤波电路、ISP下载电路、串口电路，复位电路连接晶振电路；
开关量采集单元包括357N光耦及其外围电路，357N光耦的OC1一端连接电阻R10，OC1的另一端连接电阻R14, 电阻R10与OC1之间设置LED信号指示灯D5，在电阻R10和电阻R14之间连接电阻R12和二极管D7, 电阻R12和二极管D7与LED信号指示灯D5和OC1串联所组成的电路并联，357N光耦还连接上拉电阻R8；
电阻R10连接防盗隔传感器；所述防盗隔传感器是与接电线捆绑一体的导电线路，通过开关量采集单元采集防盗隔传感器两端的电流信号或电压信号来判断防盗隔传感器的导电线路是否被切断，如果防盗隔传感器的导电线路被切断，开关量采集单元采集的信号发生改变，则接电线被破坏，信号输出到逻辑比较运算单元，进行后续报警处理。
2.根据权利要求 1所述的输电电缆接地线防盗报警装置，其特征是：所述供电单元包括电源管理芯片和滤波电路，电源管理芯片选用TPS5430芯片；TPS5430芯片的输入端连接滤波电容C9和平波电容C10， TPS5430芯片的EN端为使能端；TPS5430芯片的BOOT端和PH端并联电容C5，TPS5430芯片的VSNS端为输出端，TPS5430芯片的输出端连接电阻RA1和电阻RA2，电阻RA1再连接电感L1、电容C6、电容C7、电容C8。
3.根据权利要求 1所述的输电电缆接地线防盗报警装置，其特征是：无线发射单元包括Sim800c、开关机电路、tx连接电路、rx连接电路、SIM卡电路、运行状态指示电路、吸盘天线，Sim800c通过串口电路连接atmega32a单片机，Sim800c连接开关机电路、tx连接电路、rx连接电路、SIM卡电路、运行状态指示电路、吸盘天线。
4.根据权利要求 1所述的输电电缆接地线防盗报警装置，其特征是：继电器输出单元包括电阻R37、电阻R38、三极管Q1、刀闸DK、二极管DD2，接口J2连接电阻R38后再连接三极管Q1，三极管Q1连接电阻R37和继电器的线圈RK2的一端，电阻R37连接刀闸DK后接地并连接继电器的线圈RK2的另一端，继电器的线圈RK2与二极管DD2反向并联。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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