CN204882681U - 电缆护层感应电流监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电缆护层感应电流监测仪，包括设置于检测位置以对电缆护层的感应电流进行检测的从机和供人员手持的主机，主机和从机通过无线信号相连接。从机包括对电缆护层的感应电流进行检测的检测单元、与检测单元相连接的从机控制器、与从机控制器相连接的第一无线收发模块以及从机电源；主机包括与第一无线收发模块相信号连接的第二无线收发模块、与第二无线收发模块相连接的主机控制器、与主机控制器相连接的显示模块以及主机电源。本实用新型能够方便地实现对电缆护层感应电流的监测，避免了人员登杆和危险作业，解决了电缆终端护层接地电流无法检测的难题，从而进一步提高了电缆状态检修水平，以保障电缆线路的安全运行。

Description

电缆护层感应电流监测仪

技术领域

本实用新型涉及一种用于检测电缆护层中的感应电流的监测仪。

背景技术

单芯电缆金属护层感应电流是一个重要的运行参数，护层感应电流大将产生较大的附加损耗，降低线路持续允许载流量，增大电缆线芯运行温度，缩短电缆线路的使用寿命，若电缆终端头、中间头护层与接地电缆的连接不良，还将引起连接处的局部发热，造成电缆故障。电缆护层感应电流的异常往往也反映了电缆外护套绝缘不良、护层连接错误等缺陷。因此运行中需要对护层感应电流进行检测。

目前一般采用钳形电流表进行护层感应电流的检测。然而，电缆终端处护层接地往往采用在杆塔电缆终端平台上直接接地的方式，此处安全距离小，无法满足工作人员持钳形电流表进行测试的条件，因而往往无法采用人员登杆进行检测。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够便捷地对电缆护层，尤其是电缆终端处护层的感应电流进行检测的监测仪。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种电缆护层感应电流监测仪，包括设置于检测位置以对电缆护层的感应电流进行检测的从机和供人员手持的主机，所述的主机和所述的从机通过无线信号相连接。

所述的从机包括对所述的电缆护层的感应电流进行检测的检测单元、与所述的检测单元相连接的从机控制器、与所述的从机控制器相连接的第一无线收发模块以及从机电源；

所述的主机包括与所述的第一无线收发模块相信号连接的第二无线收发模块、与所述的第二无线收发模块相连接的主机控制器、与所述的主机控制器相连接的显示模块以及主机电源。

所述的从机电源为太阳能电源，其包括太阳能电池板、经过充电控制器而与所述的太阳能电池板相连接的蓄电池。

所述的充电控制器包括根据所述的蓄电池端的电压和设定的阈值电压来控制充电过程以及改变的控制芯片及其外围电路。

所述的检测单元包括电流采样模块、连接于所述的电流采样模块与所述的从机控制器之间的信号处理电路。

所述的信号处理电路包括与所述的电流采样模块相连接的差分放大模块、与所述的差分放大模块相连接的低通滤波模块、与所述的低通滤波模块相连接的峰值保持模块，所述的峰值保持模块与所述的从机控制器相连接。

所述的显示模块为液晶显示器。

所述的主机电源为锂电池。

一台所述的主机与多台所述的从机相信号连接。

本实用新型工作原理是：预先将从机安装于检测位置，通过主机控制从机实现对检测位置处的电缆护层中感应电流的检测，并将检测结果传给主机，从而使得无需人员登杆作业，即可对电缆终端处进行感应电流的检测。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型能够方便地实现对电缆护层感应电流的监测，避免了人员登杆和危险作业，解决了电缆终端护层接地电流无法检测的难题，从而进一步提高了电缆状态检修水平，以保障电缆线路的安全运行。

附图说明

附图1为本实用新型的电缆护层感应电流监测仪的原理框图。

附图2为本实用新型的电缆护层感应电流监测仪的工作原理图。

附图3为本实用新型的电缆护层感应电流监测仪中主机的工作原理图。

附图4为本实用新型的电缆护层感应电流监测仪中从机的工作原理图。

附图5为本实用新型的电缆护层感应电流监测仪中从机电源的工作原理图。

附图6为本实用新型的电缆护层感应电流监测仪中从机电源的充电控制器的电路原理图。

附图7为本实用新型的电缆护层感应电流监测仪中从机电源的充电过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例一：参见附图1和附图2所示。一种电缆护层感应电流监测仪，包括主机和从机。

从机设置于检测位置以对电缆护层的感应电流进行检测，如附图4所示，从机包括检测单元、从机控制器、第一无线信号收发模块和从机电源。

检测单元用于对电缆护层的感应电流进行检测，其包括电流采样模块和信号处理电路。电流采样模块采用电流互感器，一台从机中可以设置一个或多个电流采样模块，并分别通过信号处理电路而与从机控制器相信号连接，以同时对多条电缆的护层进行检测。信号处理电路又包括与电流采样模块相连接的差分放大模块、与差分放大模块相连接的低通滤波模块、与低通滤波模块相连接的峰值保持模块，峰值保持模块与从机控制器相连接。由电流采样模块获得的采样信号依次经过放大、滤波等处理后传入从机控制器中进行处理。具体的，依据电流互感器原理获取电缆护层感应电流超过20A时，从机内置的电流采样模块的采样电阻上的获取的电信号通过差分放大模块，将电流信号转换为电压信号。采样电流互感器为开口方式，方便安装使用，其一次绕组电流与二次绕组的电流比为100A：50mA，实现监测护层感应电流小于100A。从机（包括电流采样模块）采用防水式外套，在雨雪天也能够正常工作。

第一无线信号收发模块与从机控制器相连接，其能够接收或发送无线信号，从而实现从机与主机的无线信号连接，其工作受到从机控制器的控制。

从机电源用于为从机中的其它部分，包括检测单元、从机控制器和第一无线信号收发模块的工作提供电源。从机电源采用太阳能电源，如附图5所示，其包括太阳能电池板、经过充电控制器而与太阳能电池板相连接的免维护蓄电池。太阳能电池板是太阳能电源回路中的核心部分，也是太阳能电源回路中价值最高的部分，其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，电能经过充电控制器而输送至蓄电池中存储或推动负载工作。相对于普通电池和可循环充电电池来说，太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。晶体硅太阳能电池板主要分为：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池。单晶硅太阳能电池，是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池，是当前开发得最快的一种太阳能电池。它的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面，单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的。多晶硅太阳电池，其制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右（2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池）。从制作成本上来讲，其比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池略好。本实施例中采用输出功率0.5W，输出电压5V，输出电流40mA太阳能电池板单晶硅太阳能电池板。充电控制器包括控制芯片CN3063及其外围电路，如附图6所示，其作用是控制整个太阳能电源系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。控制芯片CN3063是可以用太阳能电池供电的单节锂电池充电管理芯片，其具有以下功能：1）该器件内部包括功率晶体管，应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管；2）内部的8位模拟-数字转换电路，能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，可最大限度地利用输入电压源的电流输出能力，非常适合利用太阳能电池等电流输出能力有限的电压源供电的锂电池充电应用；3）CN3063只需要极少的外围元器件，并且符合USB总线技术规范，非常适合于便携式应用的领域；4）热调制电路可以在器件的功耗比较大或者环境温度比较高的时候将芯片温度控制在安全范围内。内部固定的恒压充电电压为4.2V，也可以通过一个外部的电阻调节。充电电流通过一个外部电阻设置；5）当输入电压掉电时，CN3063自动进入低功耗的睡眠模式，此时电池的电流消耗小于3微安；7）其它功能包括输入电压过低锁存，自动再充电，电池温度监控以及充电状态/充电结束状态指示等。蓄电池采用锂离子电池，其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

充电控制器根据蓄电池端的电压和设定的阈值电压来控制充电过程。具体如附图7所示，BAT为太阳能电池板接入充电管理芯片CN3063，CN3063根据电路配置，智能控制整个充电过程：

当输入电压大于低电压检测阈值和蓄电池的电池端电压（图6中的VDD）时，芯片CN3063开始对电池充电，CHRG管脚输出低电平，L5红灯表示充电正在进行。如果电池电压检测输入端（FB）的电压低于3V，充电器用小电流对电池进行预充电；

当电池电压检测输入端（FB）的电压超过3V时，充电器采用恒流模式对电池充电，充电电流由ISET管脚和GND之间的电阻RISET确定；

当电池电压检测输入端（FB）的电压接近电池端调制电压时，充电电流逐渐减小，芯片CN3063进入恒压充电模式。当输入电压大于4.45V，并且充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束，CHRG端输出高阻态，DONE端输出低电平，绿灯亮表示充电周期结束，充电结束阈值是恒流充电电流的10%；

如果要开始新的充电周期，只要将输入电压断电，然后再上电就可以了。当电池电压检测输入端（FB）的电压降到再充电阈值以下时，自动开始新的充电周期。芯片内部的高精度的电压基准源，误差放大器和电阻分压网络确保电池端调制电压的误差在±1%以内，满足了电池的要求；

当输入电压掉电或者输入电压低于电池电压时，进入低功耗的睡眠模式，电池端消耗的电流小于3μA，从而增加了待机时间。

主机供人员手持，如附图3所示，其包括与第一无线收发模块相信号连接的第二无线收发模块、与第二无线收发用于模块相连接的主机控制器、与主机控制器相连接的显示模块以及主机电源。其中，主机电源采用可充电的锂电池，避免频繁更换，其为第二无线收发模块、主机控制器和显示模块提供工作电源。显示模块采用多行液晶显示器，其自带背光灯，方便夜间使用。

主机可以同时读取一个或多个从机的测量结果。所选用的无线芯片A7139，接收电流<4mA。而作为测量的从机，在平时的工作电流<10mA，功耗<50mW。所选用的无线模块（第一无线收发模块、第二无线收发模块）发送频率868MHz，无线接收距离最大50米。

从机内置唯一地址编码区分A、B、C三相，及电力铁塔编号，从机根据地址码自动分时发送数据，保证多个从机同时通讯正常。

为了延长电池的使用寿命，降低设备空闲时所损耗的能量，本实施例采用一种节能式的低功耗无线唤醒设计，即从机在设置的工作时间内按照设定的间隔时间发送检测信号，在从机的信号有效范围内若存在主机，则该主机发送数据读取请求指令。从机接收到数据读取请求指令而被唤醒，从机工作而与主机进行数据交换，向主机发送所检测得到的感应电流信息。若在从机的信号有效范围内不存在主机，则从机无法接收到数据读取请求指令，此时，从机进入低功耗状态，不向外界发送信号进行通信。具体的，从机默认工作时间为早上6点到晚上18点（可调），其中的第一无线信号收发模块每隔10秒钟（可按需设置）检测一次，在有效范围内是否存在主机所发出的数据读取请求指令。如果接收到有效信号，则唤醒整个从机，保持正常工作状态与主机进行数据交换；如果没有接收到有效信号，从机则进入低功耗状态（电流小于1mA）。如此设计有效的节省了每天的电量消耗，以5V，300mAh的蓄电池为例，充一次电从机可与主机保持正常通讯状态24小时，如果处于低功耗状态下，则可以待机7天。

操作人员手持主机在距离从机安装位置50米范围内开机，等待半分钟建立通讯。从机具有工作指示灯，工作时闪亮；另设有通讯指示灯，指示本机数据的读写状态。在存在通讯故障的情况下，可以直观的判断出是主机还是从机产生故障导致通讯异常。

本发明的电缆护层感应电流监测仪主要创新点在于：第一、通过无线传输的方式将感应电流值远程告知巡检人员，避了登杆和危险作业；第二采用太阳能充电板，避免了设备的电源维护问题。

本发明的电缆护层感应电流监测仪产生的效益在于：一方面解决电缆终端护层接地电流无法检测的难题，进一步提高电缆状态检修水平，保障电缆线路的安全运行；另一方面无需登杆作业在安全距离小的危险工况下采用钳形电流表进行人工作业，只需要手持无线主机来监测电流，大大方便了巡检人员巡检工作。

本电缆护层感应电流监测仪可在新投线路及已投运线路或者结合线路停电安装部分监测仪表进行试运行。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电缆护层感应电流监测仪，其特征在于：其包括设置于检测位置以对电缆护层的感应电流进行检测的从机和供人员手持的主机，所述的主机和所述的从机通过无线信号相连接；所述的从机包括对所述的电缆护层的感应电流进行检测的检测单元、与所述的检测单元相连接的从机控制器、与所述的从机控制器相连接的第一无线收发模块以及从机电源；

所述的主机包括与所述的第一无线收发模块相信号连接的第二无线收发模块、与所述的第二无线收发模块相连接的主机控制器、与所述的主机控制器相连接的显示模块以及主机电源。

2.根据权利要求1所述的电缆护层感应电流监测仪，其特征在于：所述的从机电源为太阳能电源，其包括太阳能电池板、经过充电控制器而与所述的太阳能电池板相连接的蓄电池。

3.根据权利要求2所述的电缆护层感应电流监测仪，其特征在于：所述的充电控制器包括根据所述的蓄电池端的电压和设定的阈值电压来控制充电过程以及改变的控制芯片及其外围电路。

4.根据权利要求1所述的电缆护层感应电流监测仪，其特征在于：所述的检测单元包括电流采样模块、连接于所述的电流采样模块与所述的从机控制器之间的信号处理电路。

5.根据权利要求4所述的电缆护层感应电流监测仪，其特征在于：所述的信号处理电路包括与所述的电流采样模块相连接的差分放大模块、与所述的差分放大模块相连接的低通滤波模块、与所述的低通滤波模块相连接的峰值保持模块，所述的峰值保持模块与所述的从机控制器相连接。

6.根据权利要求1所述的电缆护层感应电流监测仪，其特征在于：所述的显示模块为液晶显示器。

7.根据权利要求1所述的电缆护层感应电流监测仪，其特征在于：所述的主机电源为锂电池。

8.根据权利要求1所述的电缆护层感应电流监测仪，其特征在于：一台所述的主机与多台所述的从机相信号连接。