CN204229575U - 一种电缆防盗装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电缆防盗装置，包括信号发生器、信号检测模块和报警模块，所述信号发生器与一标准电阻R0串联连接于电缆的屏蔽层与屏蔽层接地端之间，用于产生注入到地下电力电缆的屏蔽层中的电流信号，在所述屏蔽层和所述屏蔽层接地端之间还串接有与所述信号发生器并联的接地通路模块，所述信号检测模块输入端中的一端连接到电缆的屏蔽层，另一端接地，所述信号检测模块的输出端与所述报警模块的输入端相连。该装置能够在电缆外层屏蔽层遭到破坏时就发出警报，有效地解决电缆防盗问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种防盗装置，特别地，涉及用于地下电力电缆的防盗报警装置。
背景技术
随着电网建设的迅速发展，输电线路所经区域扩大，地下电缆供电在配电系统中的比重越来越大。电缆线路具有受自然环境影响较小、占地少、供电可靠性高等优势。然而，电缆在使用中常常受到外力破坏，尤其是人为盗割电缆的现象频频发生，使得电缆供电的可靠性受到严重影响。
市售的电缆防盗装置通常仅对电缆的线芯信号进行监测，因此只能监测电缆线芯的破损和盗割，却无法及时监测到电缆的屏蔽层被破坏的情况。
现有电缆防盗装置通常采用电容检测法、电力线载波检测、漏电电流检测法等。其中，电容检测法需要安装额外的辅助空置电缆，这就给运维部门增加了改造成本，而且在电缆没有被完全剪断的情况下很可能不会产生报警。相较于电容检测法，电力线载波法无需安装辅助空置电缆，但该方法不适用于变压器线路以及太长的线路，在实际使用中存在较大的局限性。而对于漏电电流检测法，由于不同电缆段的情况不一，其检测信号初始值也应不同，因此在实际使用中检测初始值难以确定，更重要的是若采用该方法，则在安装防盗装置时需要接触到火线，在安装过程中存在安全隐患。
上述各检测法均要求在电缆中有电流流过的情况下进行检测，也就是说，在停电状况下，若电缆出现破损或者遭遇盗割，上述方法均不能检测到，防盗报警功能存在不足。
发明内容
针对地下电力电缆的运行特点以及现有电缆防盗装置存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低廉、可靠性高的地下电力电缆防盗报警装置，在电缆外层的屏蔽铜皮或者钢铠遭到破坏时，即使在停电的情况下也能够迅速地发送出防盗报警。
一种电缆防盗装置，包括信号发生器、信号检测模块和报警模块，所述信号发生器用于产生注入到地下电力电缆的外屏蔽层中的电流信号，其特征在于，所述信号发生器与一标准电阻R0串联连接于电缆的屏蔽层与屏蔽层接地端之间，在所述屏蔽层和所述屏蔽层接地端之间还串接有与所述信号发生器并联的接地通路模块，所述信号检测模块的一端连接到电缆的屏蔽层，另一端接地，所述报警模块的输入端与所述信号检测模块的输出端相连。
优选地，所述信号发生器为高频电流发生器。
优选地，所述信号发生器为ICL8038芯片。
优选地，所述接地通路模块包括依次并联连接的电阻R1、电感器L0和瞬态二极管V1。
优选地，所述接地通路模块还包括与所述瞬态二极管V1并联的高压放电管V2。
优选地，所述信号检测模块为电压检测电路。
优选地，所述报警模块包括信号放大电路和报警控制电路。
优选地，所述信号放大电路包括运算放大器U，所述信号放大电路的两个输入端分别通过电阻R2、R3连接至所述运算放大器U的反相端和同相端，所述反相端和所述同相端与大地之间分别接有瞬态二极管V3、V4，所述同相端与大地之间还连接有电阻R4，所述反相端和运算放大器的输出端之间连接有电阻R5。
优选地，所述信号放大电路还包括连接于所述信号放大电路的两个输入端之间的电容C。
优选地，所述报警控制电路包括单片机和报警器，所述单片机集成有滤波电路和A/D变换电路。
相比传统的电缆防盗装置，本实用新型采用全新的高频电流信号注入技术，利用电缆外围的钢铠层与大地之间自然形成的回路对电缆故障进行测量，在安装本防盗装置时，无需对电缆进行破坏和改造，直接安装在变电站电缆接入端的钢铠上即可。安装方便，施工成本低。
此外，由于安装于电缆外围的钢铠，防盗装置的运行环境相对独立，不会对现有的电力传输带来任何影响，也不会受到电力信号波动的影响，从而确保了测量的准确度。
附图说明
图1为本实用新型一种实施方式的电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型提供的电缆防盗装置用于连接两个变电站之间的电缆段的防盗报警，所述电缆段在变电站两端均良好接地，本电缆防盗装置以串接的方式安装于电缆一端与大地之间，即电缆一端通过本装置接地。现有电力电缆通常为三芯电缆，内部三根芯线分别包覆有屏蔽铜皮，再通过外层钢铠进行保护。屏蔽铜皮和外层钢铠构成了电缆的屏蔽层。也就是说，本装置在安装时一端连接电缆的屏蔽层，另一端接地。
图1是本实用新型一种实施方式的电气原理图。本实用新型的电缆防盗装置包括用作信号发生器的高频交流源1、接地通路模块2、电压检测电路3和报警模块。所述高频交流源1与标准电阻R0串联连接于电缆的屏蔽层与屏蔽层接地端之间，即，图中防盗装置的A端连接至电缆的屏蔽层。所述高频交流源1为ICL8038芯片，该芯片能够产生高频交流信号并将其注入到电缆屏蔽层中。在电缆屏蔽层和屏蔽层接地端之间还串接有与高频交流源1并联的接地通路模块2。所述电压检测电路3的输入端一端连接到电缆的屏蔽层，另一端接地。也就是说，电压检测电路3相当于接在Rx两端，其中，Rx为电缆屏蔽层的长度分布电阻和接地回路电阻的等效电阻。所述报警模块由信号放大电路4和报警控制电路构成，其中信号放大电路4的输入端与所述电压检测电路3的输出端相连，信号放大电路4的输出端（B端）与报警控制电路的输入端相连。所述报警控制电路包括具有滤波电路和A/D变换电路的单片机和报警器。所述电压检测电路3、单片机和报警器均为常规技术，故图中略去，且此处不再赘述。
其中，所述接地通路模块2包括依次并联连接的电阻R1、电感器L0、瞬态二极管V1和高压放电管V2。所述信号放大电路4为差分运放电路，所述信号放大电路4的两个输入端分别通过电阻R2、R3连接至运算放大器U的反相端和同相端，所述反相端和所述同相端与大地之间分别接有10V/20W的瞬态二极管V3、V4，用于输入保护，所述同相端与大地之间还连接有电阻R4，所述反相端和运算放大器的输出端之间连接有电阻R5，电容C接于所述信号放大电路的两个输入端之间，用于将放大器U与大地隔离。
在正常工作时，电力电缆加载有高达10千伏的50Hz交流电压，因电缆芯线与屏蔽层之间存在分布电容（电容的等效值达几十μF），50Hz的交流电压将会泄露到电缆屏蔽层中，因此，为了安全运行，电缆屏蔽层必须良好接地。本装置接地通路模块2采用50Hz的电感L0，能够实现通过50Hz的交流电且阻断注入的高频交流信号，从而保证电缆屏蔽层良好接地，同时不影响高频交流信号。所述接地通路模块2中优选采用50V/20W的瞬态二极管V1和50V高压放电管V2对装置进行高压保护。
本装置基于高频交流电注入技术对电缆故障进行判断，通过ICL8038芯片产生高频交流信号并注入电路，在该回路中将存在两种交流电信号：一种是由电缆屏蔽层中的漏电电流，其值相对较小，频率为50Hz左右，另一种是注入的高频交流信号，该交流电频率在几千赫兹级。电感L0对这两种信号的感抗相差极大（通低频，阻高频）。
在电力电缆完好的情况下，大地提供通路，电缆屏蔽层的长度分布电阻和接地回路电阻的等效电阻Rx（通常为几十欧姆）与回路中的标准电阻R0进行分压，在正常通路时，检测模块测得的为Rx两端的电压值，该电压值Vx较小且处在正常范围内。
当电缆的外层钢铠或屏蔽铜皮在某处被破坏或者被盗割时，高频交流通路相应地被阻断，这时测得的Vx为电感L0两端的电压值，该值远大于正常值，从而可以立即判断电缆故障，进行报警。
通过采用高频交流注入法，能够在不改变地下电缆接地方式和工作过程不改变的前提下实现信号的馈入，而且检测信号不受电缆分布电容和电缆长度的影响。
值得注意的是，通过为电缆注入外部信号，即使在停电时本装置也可以监测破损和盗割行为。
可以理解的是，本实用新型不限于上述特定的实施方式，在不背离本公开精神及实质的情况下，本领域的技术人员可以根据本公开作出各种相应的修改和变形，并且对公开实施方式的修改、公开实施方式的特征的组合以及其它实施方式都意图被包含在所附权利要求限定的范围内。
Claims (10)
1.一种电缆防盗装置，包括信号发生器、信号检测模块和报警模块，所述信号发生器用于产生注入到地下电力电缆的屏蔽层中的电流信号，其特征在于，所述信号发生器与一标准电阻R0串联连接于电缆的屏蔽层与屏蔽层接地端之间，在所述屏蔽层和所述屏蔽层接地端之间还串接有与所述信号发生器并联的接地通路模块，所述信号检测模块的一端连接到电缆的屏蔽层，另一端接地，所述报警模块的输入端与所述信号检测模块的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的电缆防盗装置，其特征在于，所述信号发生器为高频电流发生器。
3.根据权利要求2所述的电缆防盗装置，其特征在于，所述信号发生器为ICL8038芯片。
4.根据权利要求1或2所述的电缆防盗装置，其特征在于，所述接地通路模块包括依次并联连接的电阻R1、电感器L0和瞬态二极管V1。
5.根据权利要求4所述的电缆防盗装置，其特征在于，所述接地通路模块还包括与所述瞬态二极管V1并联的高压放电管V2。
6.根据权利要求4所述的电缆防盗装置，其特征在于，所述信号检测模块为电压检测电路。
7.根据权利要求4所述的电缆防盗装置，其特征在于，所述报警模块包括信号放大电路和报警控制电路。
8.根据权利要求7所述的电缆防盗装置，其特征在于，所述信号放大电路包括运算放大器U，所述信号放大电路的两个输入端分别通过电阻R2、R3连接至所述运算放大器U的反相端和同相端，所述反相端和所述同相端与大地之间分别接有瞬态二极管V3、V4，所述同相端与大地之间还连接有电阻R4，所述反相端和运算放大器的输出端之间连接有电阻R5。
9.根据权利要求8所述的电缆防盗装置，其特征在于，所述信号放大电路还包括连接于所述信号放大电路的两个输入端之间的电容C。
10.根据权利要求7所述的电缆防盗装置，其特征在于，所述报警控制电路包括单片机和报警器，所述单片机集成有滤波电路和A/D变换电路。
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