CN110596527B - 非接触式交流线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非接触式交流线监测装置，所述监测装置可调节至合适位置并相对于所述交流线保持固定，所述交流线为多芯电缆，所述监测装置的特征在于，包括：磁传感器，与所述交流线相邻，用以采集所述交流线的磁场信息，所述磁传感器的采样频率为交流线传输的交流电频率的2/n倍，其中n为正整数；处理器，用以接收并处理所述磁传感器采集的所述磁场信息。通过非接触式的方式，在不破坏所述交流线原有结构的情况下，即可实现对所述交流线的监测。

Description

非接触式交流线监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种交流线监测装置及方法，尤指一种非接触式交流线监测装置及方法。

背景技术：

电气设备通电异常时，往往会产生风险，需要对电气设备的通电状况进行监测。在没有外部适配器的情况下，电流在输入电气设备前为交流电，为了不拆开电气设备又不破坏输电线的情况下，可以采用非接触式的方法对输电线中的交流电进行监测。现有的一些非接触式监测方案中，提出对交流电线中的单根导线进行监测，然而，很多情况下，交流电线的多根导线是绞合被背包覆在一起、难以分开的，且由于交流电线的多根导线产生的磁场会出现相互抵消的情况，使得非接触式监测愈发困难。

本发明针对以上问题，提供一种新的非接触式交流线监测装置及方法，采用新的方法和技术手段以解决这些问题。

发明内容

针对背景技术所面临的问题，本发明创作的目的在于提供一种非接触式交流线监测装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

本发明提供一种非接触式交流线监测装置，所述监测装置可调节至合适位置并相对于所述交流线保持固定，所述交流线为多芯电缆，所述监测装置的特征在于，包括：磁传感器，与所述交流线相邻，用以采集所述交流线的磁场信息，所述磁传感器的采样频率为交流线传输的交流电频率的2/n倍，其中n为正整数；处理器，用以接收并处理所述磁传感器采集的所述磁场信息。

可选地，所述处理器还用以在所述磁场信息异常时发出警示信号。

可选地，所述磁场信息异常包括磁场强度值异常变化。

可选地，包括一显示屏，用以显示所述磁场信息。

可选地，所述磁传感器的数量为多个，用以协调工作并相互验证。

可选地，包括一供电单元，以对所述磁传感器及所述处理器供电。

本发明提供一种非接触式交流线监测方法，所述交流线为多芯电缆，所述监测方法的特征在于，包括以下步骤：步骤一：将监测装置置于待监测交流线的旁边，使所述监测装置的磁传感器与所述交流线相邻，以通过所述磁传感器采集所述交流线的磁场信息，所述磁传感器的采样频率为交流电频率的2/n倍，其中n为正整数；步骤二：通过所述监测装置的处理器接收并处理所述磁传感器采集的所述磁场信息。

可选地，所述处理器还用以在所述磁场信息异常时发出警示信号。

可选地，所述磁场信息异常包括磁场强度值异常变化。

可选地，所述监测装置还包括一供电单元，以对所述磁传感器及所述处理器供电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

所述监测装置可调节至合适位置并相对于所述交流线保持固定，通过与所述交流线相邻的所述磁传感器采集所述交流线的磁场信息，且所述磁传感器的采样频率为交流电频率的2/n倍，其中n为正整数，也即交流电的周期为所述磁传感器的采样周期的n/2倍，由于交流电传输的周期性，当所述交流线传输正常时，交流电处于稳定状态，所述磁传感器的每一采样时间点处的交流电大小相同，所述磁传感器每次采集的磁场强度均是相等的；而当所述交流线传输异常时，交流电处于不稳定状态，所述磁传感器多次采集的磁场信息将出现跳变，通过非接触式的方式，在不破坏所述交流线原有结构的情况下，即可实现对所述交流线的监测。

附图说明

图1为本发明第一实施例中显示磁传感器与交流线各芯线相对位置的示意图；

图2为本发明监测装置的框图；

图3为图1中各芯线产生的磁场在磁传感器处相互叠加的示意图；

图4为本发明监测装置非接触式监测交流线的方法的流程图；

图5为第二实施例中显示磁传感器与交流线各芯线相对位置的示意图。

具体实施方式的附图标号说明：

监测装置100	磁传感器101	处理器102	显示屏103	供电单元104
					交流线200	第一芯线201	第二芯线202

具体实施方式

为便于更好的理解本发明的目的、结构、特征以及功效等，现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明非接触式交流线200监测装置100用以监测交流线200的传输状态，所述交流线200为多芯电缆，常见的交流线200包括单相线和三相线，交流线200的各条线路中的电流叠加起来为0，导致宏观上，所述交流线200产生的磁场为0。根据地区和用途的不同，交流线200传输的交流电的频率通常为50Hz或60Hz，交流电的电压有效值通常有220V或110V。由于日常生活中的交流电为正余弦交流电，其电压和电流的大小和方向均呈周期性变化。下面以传输220V/50Hz正余弦交流电的交流线200为例，来做详细说明。

如图2所示，所述监测装置100主要包括一个磁传感器101、一个处理器102、一个显示屏103和一个供电单元104，所述供电单元104对所述监测装置100供电。所述监测装置100可通过固定元件(未图示，下同)如夹、锁扣或螺栓等可拆卸式安装于待监测的交流线200上的合适位置，使所述磁传感器101与所述交流线200相邻且保持相对的位置固定。其它实施例中(未图示，下同)，所述监测装置100也可以设置于所述交流线200的旁边，而不需安装在所述交流线200上。所述磁传感器101用于采集所述交流线200的产生的磁场信息，具体来说，这些磁场信息可包括磁场强度及磁场方向等信息，所述磁传感器101的采样频率可根据需要来人为调节，所述磁传感器101的采样频率优选为交流线200传输的交流电频率的2/n倍，其中n为正整数，也即交流电的周期为所述磁传感器101的采样周期的n/2倍，本实施例中，所述磁传感器101的采样频率为50Hz，且所述磁传感器101单次采样的时间设定为1-10ms而不是持续采样，可以降低功耗，所述磁传感器101单次采样的时间优选为2ms。通过前述设定方式，则当交流电稳定传输时，由于交流电传输的周期性，所述磁传感器101的每一采样时间点处的交流电大小相同、方向相同或相反，所述磁传感器101每次采集的磁场信息都是相同(大小、方向均相同)或相反(大小相同、方向相反)的，而当所述交流线200不稳定传输而处于异常状态时，所述磁传感器101多次采集的磁场信息将出现大幅度变化(大小不同)，如磁场强度值异常变化。

所述处理器102用来接收并处理所述磁传感器101采集的所述磁场信息，并在所述磁场信息出现异常时发出警示信号。如当所述磁场信息出现跳变时，所述处理器102将警示信号输出并显示在所述显示屏103上，以提醒用户所述交流线200传输异常。其它实施例中，也可通过蜂鸣器或指示灯等来提醒用户。

如图4所示，为本发明所述监测装置100非接触式监测交流线200的方法的流程图，包括以下步骤：

S1：将监测装置100置于待监测交流线200的旁边，使所述监测装置100的磁传感器101与所述交流线200相邻，以通过所述磁传感器101采集所述交流线200的磁场信息，所述磁传感器101的采样频率为交流电频率的2/n倍，其中n为正整数。

请参考图1和图3所示，所述交流线200为多芯电缆，包括一条第一芯线201和一条第二芯线202，由于所述第一芯线201和所述第二芯线202传输的电流大小相等方向相反，叠加起来为0，因此宏观上，所述交流线200产生的磁场为0。不过，由于通电导线产生的磁场的磁场强度与距离成反比，微观上，所述磁传感器101距每条芯线的距离是不同的，所述磁传感器101相对靠近所述第一芯线201而远离所述第二芯线202，使得所述第一芯线201和所述第二芯线202产生的磁场在所述磁传感器101处的叠加磁场强度不为0，所述第一芯线201在所述磁传感器101处产生的磁场变化曲线为L1，所述第一芯线201在所述磁传感器101处产生的磁场变化曲线为L2，所述第一芯线201和所述第二芯线202在所述磁传感器101处产生的叠加磁场的变化曲线为L，虽然该叠加磁场强度很弱，但是只要选择精度合适的所述磁传感器101，并将所述磁传感器101调节至合适的位置，使得所述交流线200的多条芯线产生的叠加磁场可被所述磁传感器101测量，即可实现对所述交流线200的监测。又由于正余弦交流电的特点，其电流每隔半个周期大小相同方向相反、而每隔一个周期大小和方向均相同，当所述交流电传输稳定时，所述磁传感器101选择合适的采样频率，在每一个采样点处，即可每次均采集到大小相同、方向相同或相反的磁场信息，而当所述交流电传输不稳定时，所述磁传感器101多次采集的磁场信息将出现跳变，如磁场强度不稳定等。

S2：通过所述监测装置100的处理器102接收并处理所述磁传感器101采集的所述磁场信息。

当所述处理器102分析的所述磁场信息异常时(如磁场强度值异常变化)，即可进一步发出警示信号，如通过显示屏103显示异常信息来提醒用户，或通过蜂鸣器、指示灯等来提醒用户，及时避免风险。

如图5所示，其它实施例中，所述磁传感器101可为多个，多个所述磁传感器101可以协同工作并相互印证，甚至可以将多个所述磁传感器101设置成同步采样，以减小误差，避免误判。

本发明的非接触式交流线监测装置及方法具有以下有益效果：

所述监测装置100可调节至合适位置并相对于所述交流线200保持固定，通过与所述交流线200相邻的所述磁传感器101采集所述交流线200的磁场信息，且所述磁传感器101的采样频率为交流电频率的2/n倍，其中n为正整数，也即交流电的周期为所述磁传感器101的采样周期的n/2倍，由于交流电传输的周期性，当所述交流线200传输正常时，交流电处于稳定状态，所述磁传感器101的每一采样时间点处的交流电大小相同，所述磁传感器101每次采集的磁场强度均是相等的；而当所述交流线200传输异常时，交流电处于不稳定状态，所述磁传感器101多次采集的磁场信息将出现跳变，通过非接触式的方式，在不破坏所述交流线200原有结构的情况下，即可实现对所述交流线200的监测。

以上详细说明仅为本发明之较佳实施例的说明，非因此局限本发明之专利范围，所以，凡运用本创作说明书及图示内容所为之等效技术变化，均包含于本创作之专利范围内。

Claims (8)

1.一种非接触式交流线监测装置，所述交流线为多芯电缆，且交流线的各条线路中的电流叠加为0，所述监测装置相对于所述交流线保持固定，所述监测装置的特征在于，包括：

磁传感器，与所述交流线相邻，且被调节至使得所述交流线的多条芯线产生的叠加磁场可被所述磁传感器测量的位置，用以采集所述交流线的磁场信息，所述磁传感器的采样频率为交流线传输的交流电频率的2/n倍，其中n为正整数且所述磁传感器单次采样的时间设定为使得所述磁传感器不是持续采样；

处理器，用以接收并处理所述磁传感器采集的所述磁场信息，所述处理器还用以在所述磁场信息异常时发出警示信号。

2.如权利要求1所述的非接触式交流线监测装置，其特征在于：所述磁场信息异常包括磁场强度值异常变化。

3.如权利要求1所述的非接触式交流线监测装置，其特征在于：包括一显示屏，用以显示所述磁场信息。

4.如权利要求1所述的非接触式交流线监测装置，其特征在于：所述磁传感器的数量为多个，用以协调工作并相互验证。

5.如权利要求1所述的非接触式交流线监测装置，其特征在于：包括一供电单元，以对所述磁传感器及所述处理器供电。

6.一种非接触式交流线监测方法，所述交流线为多芯电缆，且交流线的各条线路中的电流叠加为0，所述监测方法的特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将监测装置置于待监测交流线的旁边，使所述监测装置的磁传感器与所述交流线相邻，并将所述磁传感器调节至所述交流线的多条芯线产生的叠加磁场可被所述磁传感器测量的位置，以通过所述磁传感器采集所述交流线的磁场信息，所述磁传感器的采样频率为交流电频率的2/n倍，其中n为正整数，且所述磁传感器单次采样的时间设定为使得所述磁传感器不是持续采样；

步骤二：通过所述监测装置的处理器接收并处理所述磁传感器采集的所述磁场信息，所述处理器还用以在所述磁场信息异常时发出警示信号。

7.如权利要求6所述的非接触式交流线监测方法，其特征在于：所述磁场信息异常包括磁场强度值异常变化。

8.如权利要求6所述的非接触式交流线监测方法，其特征在于：所述监测装置还包括一供电单元，以对所述磁传感器及所述处理器供电。

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