CN107918048A - 一种单相电线分时电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单相电线分时电流检测装置，包括感应装置、储能电路、比较电路、逻辑电路和输出装置；所述感应装置、储能电路、逻辑电路和输出装置依次串联；所述比较电路与所述储能电路并联；所述感应装置用于感应电线磁场以生成电荷；所述储能电路用于储存生成的电荷；所述比较电路用于比较电线电流；所述逻辑电路用于控制所述检测装置；所述逻辑电路还包括计时模块。本发明的检测装置采用电磁感应原理，利用高压导线附近的电磁场生成装置本身需要的电量，达到无源供电的目的；加入计时模块，可以实时监测电路中是否有非正常使用设备的情况；检测装置体积细小，可搭配在高压电线上使用。

Description

一种单相电线分时电流检测装置

技术领域

本发明涉及电流检测领域，尤其涉及一种单相电线分时电流检测装置。

背景技术

在用电紧张的地区，生产厂家实行错峰用电；或者为了监测机器是否运转，可以通过检测电线是否有超标电流的方法来进行。但是，当电线在电线柜里或电线悬空的时候，电线（即导线）的异常情况不容易被观察或检测到。若电线因电流过大，会容易熔断电线，导致短路的发生甚至发生火灾；若电流过小，则设备无法正常运转；若三相电线反接，则会导致电机反转，对机器造成不可逆转的损害；而且，对高压电缆的数据检测工作对检修人员来说带有一定的危险性，如何在不需要打开电线柜门的前提下，或远距离观察的情况下，依然能长期的、准确的发现高压线是否出现异常，并做出实时反馈，对设备的安全使用，以及检修人员的安全保护都显得非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种单相电线分时电流检测装置，其采用无源设计，可以长久的搭配在高压电线上使用，及时检测到用电情况，判断是否非正常用电。

一种单相电线分时电流检测装置，包括感应装置、储能电路、比较电路、逻辑电路和输出装置；所述感应装置、储能电路、逻辑电路和输出装置依次串联；所述感应装置用于感应电线磁场以生成电荷；所述储能电路用于储存生成的电荷；所述比较电路用于比较电线电流；所述逻辑电路用于控制所述检测装置；所述比较电路与所述储能电路并联；所述逻辑电路还包括计时模块。

优选的，所述感应装置是感应线圈，所述感应线圈与所述单相电线的电磁场方向垂直相切。

优选的，所述储能电路是电池或电容。

进一步说明，所述电容是超级电容。

优选的，逻辑电路由单片机及存储器组成。

优选的，所述输出装置是蜂鸣器、LED灯、蓝牙发生器中的一种或多种。

优选的，所述感应装置和所述逻辑电路还接有地线。

优选的，还包括外壳；所述感应装置、所述储能电路、所述比较电路和所述逻辑电路内置于所述外壳内；所述输出装置设置于所述外壳表面。

进一步说明，所述外壳设置有开孔，所述单相电线穿过所述开孔。

进一步说明，所述外壳由非导电物质制成。

其有益效果在于：1、检测装置采用电磁感应原理，利用高压导线附近的电磁场生成装置本身需要的电量，达到无源供电的目的。2、加入计时模块，可以实时监测电路中是否有非正常使用设备的情况。3、检测装置体积细小，可搭配在高压电线上使用。

附图说明

图1是本发明其中一种实施例的电路连接示意图。

图2是本发明其中一种实施例的结构示意图。

图3是本发明另外一种实施例的结构示意图。

图4是利用本发明无源供电原理的单线电压检测装置的电路连接示意图。

图5是利用本发明无源供电原理的单线温度检测装置的电路连接示意图。

图6是利用本发明无源供电原理的三相电线电流检测装置的电路连接示意图。

图7是利用本发明无源供电原理的三相电线相位检测装置的电路连接示意图。

其中：感应装置1、感应线圈、第一感应装置1-1、第二感应装置1-2、第三感应装置1-3、储能电路2、第一储能电路2-1，第二储能电路2-2，第三储能电路2-3、比较电路3、逻辑电路4、输出装置5、地线6、外壳7、开孔71、金属片8、第一金属片8-1、第二金属片8-2、第三金属片8-3、温度检测装置9、相位比较模块10。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

一种单相电线分时电流检测装置，包括感应装置1、储能电路2、比较电路3、逻辑电路4和输出装置5；所述感应装置1、储能电路2、逻辑电路4和输出装置5依次串联；所述感应装置1用于感应电线磁场以生成电荷；所述储能电路2用于储存生成的电荷；所述比较电路3用于比较电线电流；所述逻辑电路4用于控制所述检测装置；所述比较电路3与所述储能电路2并联；所述逻辑电路4还包括计时模块（图中未示出）。

如图1所示，把感应装置1放置于通电的单相电线（即导线）旁，用于感应通电导线的磁场，产生电荷。因为导线的电流越大，感应装置1中的电荷越多，电流也越大，即两者是正比关系，由此可以通过感应装置1中电量的变化幅度或比例，得知通电导线的电量是否过高或过低。

所述计时模块适用于非全天候供电的情况，若在非用电时间监测到有电流通过，则所述逻辑电路4驱动所述输出装置5发出提示信息；若否，所述输出装置5不启动，或设置成与储能电路2连通时一样的信号，以表示没有发生异常。当然，也可以用于计算非正常用电的时间等与时间有关的场合。

另一方面，在非检测时段，感应装置1中感应的电量传递给所述储能电路2，所述储能电路2把电量储存起来；在检测电流时，所述逻辑电路4控制所述储能电路2关闭，所述感应装置1的感应信号改为传递到比较电路3中，逻辑电路4判断电量的变化幅度是否超过预设值（预设值已预先在单片机程序中设定）。若是，所述逻辑电路4驱动所述输出装置5对外发出提示信息；若否，所述输出装置5不启动，或设置成与储能电路2连通时一样的信号，以表示没有发生异常。

优选的，所述感应装置1是感应线圈，所述感应线圈与所述单相电线的电磁场方向垂直相切。

根据电磁感应原理，在通电电线旁安装与磁场相切的感应线圈，所述感应线圈中会产生微弱的电流。而通电电线的电流越大，附近的磁场越大，即磁通量大小与电线电流大小成正比，感应生成的电量与通电电线的电量也成正比。储能电路2把感应线圈的电流贮存起来，在需要的时候为电路中的设备提供电力，实现检测装置的无源供电模式。

所述感应线圈用于为所述温度检测装置2和所述输出装置5提供电力。

优选的，所述储能电路2是电池或电容。

进一步说明，所述电容是超级电容。

超级电容不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，因此可以反复充放电数十万次，具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽的优点。

优选的，逻辑电路4由单片机及存储器组成。

逻辑电路4类似于检测装置的CPU，可以控制储能电路2的断开或关闭；接收比较电路3的信息并对比较结果进行判断；通过比较结果，做出是否驱动或如何驱动所述输出装置5的决定。这些程序的设置，可以在安装之前预先设定，以满足不同检测场景的需要。

优选的，所述输出装置5是蜂鸣器、LED灯、蓝牙发生器中的一种或多种。

输出装置5主要是一些可以让检修人员远距离观察或听到声音的设备。

例如在检测单相电线的电流变化时，当输出装置5是红绿色的LED灯珠组时，若电流正常，绿灯亮，并以一定的频率闪烁；若电流异常，绿灯灭，红灯亮，并以更快的频率闪烁。当输出装置5是蜂鸣器时，电流正常，蜂鸣器不启动，电流异常时，蜂鸣器响起。当输出装置5是蓝牙发生器时，电流正常，蓝牙发生器不启动，电流异常时，驱动所述输出装置5通过蓝牙发送异常信号到检测中心或检测软件的APP上，这些都是为了引起检修人员的注意，以方便下一步维修工作，例如尽快关闭设备或做出其他止损的行动，避免危险的发生。

优选的，所述感应装置1和所述逻辑电路4还接有地线6。

地线可以防止检测装置外壳带电而引起的触电事故。

优选的，还包括外壳7；所述感应装置1、所述储能电路2、所述比较电路3和所述逻辑电路4内置于所述外壳7内；所述输出装置5设置于所述外壳表面。

进一步说明，所述外壳设置有开孔71，所述单相电线穿过所述开孔71。

如图2~图3所示，本发明的待测物体是单相电线，其横截面积为圆柱形。所述检测装置整体呈环形或扁圆形，中间有可以让待测物体穿过的开孔71。检测时，电线同轴的穿过检测装置的孔，电线的外表面和检测装置的孔内壁相配合；感应装置1、储能电路2、比较电路3和逻辑电路4均内置于所述检测装置内，输出装置5安装在所述检测装置的表面，易于被外界所观察。

进一步说明，所述外壳7由非导电物质制成。

非导电物质一般是塑料等高分子材料，平时穿扣在导线上即能检测，非常方便易用。

适用同样的无源供电原理，根据测试的内容不同，检测装置能够检测单相电线或三相电线的电流、电压和温度、三相电线的相位和电压，以及分辨单相电流是否在特定时间内断电。

以下是其他测试项目的工作原理。

一、单线电压检测装置。

通电导线中的电压过高可加速电气设备的老化，降低其寿命，严重的可使电器烧坏，带来严重的负面影响，因此电路实时的电压检测非常重要。

如图4所示，所述感应装置1和金属片8均放置于单相电线旁（不与导线接触，只需要靠近）。电路连接图是：感应装置1、储能电路2、逻辑电路4和输出装置5串联，金属片8和比较电路3与所述逻辑电路4串联，感应装置1和所述逻辑电路4还安装有接地线，以防电箱因内部绝缘破坏外壳带电而引起的触电事故。

在非检测时段，感应装置1中感应的能量传递给所述储能电路2，所述储能电路2把电量储存起来；在检测电压时，所述逻辑电路4关闭所述储能电路2，所述金属片8感应到的电压信号传递到比较电路3中，逻辑电路4判断电压的变化幅度是否超过预设值（预设值已预先在逻辑电路4程序中设定）。若是，所述逻辑电路4驱动所述输出装置5对外发出提示信息；若否，所述输出装置5不启动，或设置成与储能电路2连通时一样的信号，以表示没有发生异常。

二、单线温度检测装置。

通常情况下，通电导线的表面温度与通电电流大小成正比，因此，电流正常时，通电导线的温度基本恒定，当电流异常时，通电导线的温度也会偏高或偏低。由此，可以通过检测导线的表面温度，判断通电导线的电流情况。

如图5所示，所述感应感应装置1和温度检测装置9均放置于通电导线附近（不与导线接触，只需要靠近）。电路连接图是：感应装置1、储能电路2、逻辑电路4和输出装置5串联，温度检测装置9和比较电路3与所述逻辑电路4串联，感应装置1和所述逻辑电路4还安装有接地线，以防电箱因内部绝缘破坏外壳带电而引起的触电事故。

在非检测时段，感应装置1中感应的能量传递给所述储能电路2，所述储能电路2把电量储存起来；在检测温度时，所述逻辑电路4关闭所述储能电路2，所述温度检测装置9感应到的电压信号传递给比较电路3，判断温度的变化幅度是否超过预设值（已经预先在逻辑电路4程序中设定），若是，所述逻辑电路4驱动所述输出装置5，对外发出报警提示信息，实时通知监管人员，以尽快关闭设备或做出其他止损的行动，避免危险的发生；若否，所述输出装置5不启动，或设置成与储能电路2连通时一样的信号，以表示没有发生异常。

更优的，温度检测装置9可以是温度传感器或温敏传感器，尤其是非接触式的温度传感器或温敏传感器，可以通过接收通电导线发出的热辐射来得知温度而不影响通电导线本身。

三、三相电线电流检测装置。

三相电线是工业设备中为三相供电设备提供电源的线路，正常情况下，要求三条线电压幅值相等、频率相等、相位互差120°，这三条线分别是A相（颜色为黄色），B相（颜色为绿色），C相（颜色为红色），A、B、C也可以分别编号为L1、L2、L3或U、V、W，顺序是一样的，但不能调乱顺序，否则会引起三相电机等设备工作异常，出现反转等情况。

三相线的电流检测，和单线检测时相似。

如图6所示，所述感应装置1分别设置在三相电线旁，感应装置1和储能电路2共三组，分别是检测A相线的第一感应装置1-1和第一储能电路2-1，检测B相线的第二感应装置1-2和第二储能电路2-2，检测C相线的第三感应装置1-3和第三储能电路2-3。

电路连接的其中一种实施例是：三组感应装置1和储能电路2，均与逻辑电路4和输出装置5串联；所述逻辑电路4内置有相位比较模块10，所述相位比较模块10分别与三组感应装置1和储能电路2电连接；其中一个储能电路2还与逻辑电路4电连接；感应装置1和逻辑电路4安装有接地线，以防因内部绝缘破坏外壳带电而引起的触电事故。

具体的三相线电流检测方法是：平时，即非检测时段，第一感应装置1-1、第二感应装置1-2和第三感应装置1-3感应的能量分别传递给对应的第一储能电路2-1，第二储能电路2-2和第三储能电路2-3，三个所述储能电路2把电量储存起来；检测电流时，逻辑电路4控制三个所述储能电路2的关闭，三个感应装置1感应到的电流信号分别传递给相位比较模块10的三个输入端。

相位比较模块10可以判断A、B、C三相线的任意一条的电流变化幅度是否超过预设值，也可以判断A、B、C三相线之间的电流值是否均衡，或判断三相电线是否是正常时序（以上预设值已预先在逻辑电路4的程序中设定）。若超过预设值、不均衡或为非正常时序，所述逻辑电路4驱动所述输出装置5对外发出提示信息；否则，所述输出装置5不启动，或设置成与储能电路2连通时一样的信号，以表示没有发生异常。

同理，在电路连接中，可以是一个感应装置1对应一个储能电路2，也可以是三个感应装置1汇总使用一个储能电路2，也可以三个感应装置1汇总分别各用一个储能电路2，之后再将三个储能电路2进行合并，再供给逻辑电路4使用。这样，具体的检测方式可以对应着改变。

四、三相电线相位检测装置。

三相电线的顺序不能变。相与相之间的电压称为线电压，任两相之间的电压都是380V。

平时，三相电线在维修后重新接线时，某些电工可能会因为对业务不熟悉，没有严格按照国家相关标准按既定的顺序接驳三相电线，导致电相位接线错误，电机反转运行，造成机器运转异常，破坏生产，带来经济损失，更有可能带来人员伤亡。因此，若在三相电线上加装可以检测相位的装置，在刚接好电线之后就能清楚知道相位是否出现错误，可以避免人工错误带来的严重后果。

如图7所示，所述感应装置1设置在三相电线的其中一条电线旁，或三个感应装置1分别设置在三条电线旁；三相电线旁还设置有金属片8，靠近A相线的是第一金属片8-1、靠近B相线的是第二金属片8-2，靠近C相线的是第三金属片8-3。

电路连接图是：感应装置1、储能电路2、逻辑电路4和输出装置5串联；所述逻辑电路4内置有相位比较模块10，所述相位比较模块10分别与第一金属片8-1、第二金属片8-2和第三金属片8-3电连接；感应装置1和逻辑电路4还安装有接地线，以防电箱因内部绝缘破坏外壳带电而引起的触电事故。

在非检测时段，感应装置1中感应的能量传递给储能电路2进行储存，所述储能电路2把电量储存起来；检测时，逻辑电路4关闭储能电路2，第一金属片8-1、第二金属片8-2和第三金属片8-3分别把感应到的电压信号传递给相位比较模块10的三个输入端。

相位比较模块10可以判断A、B、C三相线的任意一条的电压变化幅度是否超过预设值，也可以判断A、B、C三相线之间的电压值是否均衡，或判断三相电线是否是正常时序（预设值已预先在逻辑电路4的程序中设定）。若超过预设值，或不均衡，或非正常时序，则所述逻辑电路4驱动所述输出装置5，对外发出报警提示信息；否则，所述输出装置5不启动，或设置成与储能电路2单独连通时一样的信号，以表示没有发生异常。

以上提到的储能电路2，可以使用电池或者电容，为逻辑电路4、比较电路3、相位比较模块10和输出装置5提供电力。

以上的输出装置5可以是蜂鸣器、LED灯、蓝牙发生器、气味发生器等可以让检修人员远距离观察或听到声音的设备。

例如在检测单相电线的电流变化时，当输出装置5是LED灯珠组，若电流/电压正常，绿灯亮，并以一定的频率闪烁；若电流异常，绿灯灭，红灯亮，并以更快的频率闪烁。当输出装置5是蜂鸣器时，电流正常，蜂鸣器不启动，电流异常时，蜂鸣器响起。当输出装置5是蓝牙发生器时，电流正常，蓝牙发生器不启动，电流异常时，单片机驱动所述输出装置5通过蓝牙发送异常信号到检测中心或检测软件APP上，这些都是为了引起检修人员的注意，以方便下一步维修工作。

所述气味发生器是一种胶囊状装置，里面包裹有带特殊气味的气体，还有保险丝，当电流过大时，保险丝熔断，胶囊爆开，特殊气味散出，提醒检修人员注意。气味发生器尤其适合在声音嘈杂，或者光线充足，或者空间不开阔的场所下，应用于单相线或三相线的电流检测。因为在这些环境下，蜂鸣器的声音不明显，LED灯的亮度不够，均无法很好的达到让检修人员及时获知电流异常情况的目的。气味发生器利用人的嗅觉，一旦检修人员闻到这些特殊气味，就证明电线电流过高，需要及时停机维护或修理。

这些特殊气味的气体，可以是有臭鸡蛋味的硫化氢，或者是味道刺激的硫醇，以及其他有刺激性气味的无毒或低毒气体。胶囊内的气体容量也只是少量，避免挥发到空气中时因浓度过高而诱发爆炸。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通检修人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种单相电线分时电流检测装置，其特征在于：

包括感应装置、储能电路、比较电路、逻辑电路和输出装置；

所述感应装置、储能电路、逻辑电路和输出装置依次串联；

所述感应装置用于感应电线磁场以生成电荷；所述储能电路用于储存生成的电荷；所述比较电路用于比较电线电流；所述逻辑电路用于控制所述检测装置；

所述比较电路与所述储能电路并联；

所述逻辑电路还包括计时模块。

2.如权利要求1所述的单相电线分时电流检测装置，其特征在于：所述感应装置是感应线圈，所述感应线圈与所述单相电线的电磁场方向垂直相切。

3.如权利要求1所述的单相电线分时电流检测装置，其特征在于：所述储能电路是电池或电容。

4.如权利要求3所述的单相电线分时电流检测装置，其特征在于：所述电容是超级电容。

5.如权利要求1所述的单相电线分时电流检测装置，其特征在于：逻辑电路由单片机及存储器组成。

6.如权利要求1所述的单相电线分时电流检测装置，其特征在于：所述输出装置是蜂鸣器、LED灯、蓝牙发生器中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的单相电线分时电流检测装置，其特征在于：所述感应装置和所述逻辑电路还接有地线。

8.如权利要求1所述的单相电线分时电流检测装置，其特征在于：还包括外壳；所述感应装置、所述储能电路、所述比较电路和所述逻辑电路内置于所述外壳内；所述输出装置设置于所述外壳表面。

9.如权利要求8所述的单相电线分时电流检测装置，其特征在于：所述外壳设置有开孔，所述单相电线穿过所述开孔。

10.如权利要求8所述的单相电线分时电流检测装置，其特征在于：所述外壳由非导电物质制成。