CN217034205U - 一种低压电缆短路自动报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压电缆短路自动报警装置，包括采集端和控制端，所述采集端包括零序电流互感器，所述控制端包括MCU和分别与MCU相连的A/D转换电路和相位同步电路，所述相位同步电路依次与动作执行单元、报警器、短路数字显示单元相连，所述报警器与MCU相连。上述技术方案通过数据单元中的传感器进行接地线漏电流、绝缘电阻实时采集，实现数据就地处理，借助零磁通霍尔电流传感器零磁通的特点，确保电缆电容漏电流测量精确度的可靠性和稳定性，保证电力电缆漏电流信号的取样安全，引入电压电缆绝缘数据采集及预处理技术、电压电缆绝缘在线技术检测技术，实现故障自动报警，提高低压电缆故障处理效率和技术水平。

Description

一种低压电缆短路自动报警装置

技术领域

本实用新型涉及电路检测技术领域，尤其涉及一种低压电缆短路自动报警装置。

背景技术

有资料显示，目前大量老式小区的低压电缆运行时间已达到使用年限，在运行中，由于负荷变化导致冷热交替，造成绝缘层老化，容易造成单相接地或相间短路。若低压电缆发生单相接地或相间短路后，导致低压分开路开关跳闸，会在合闸送电后再次跳闸或合闸不成功。为了排除其他故障，确定故障原因，需解开电缆两端后进行遥测绝缘，花费时间长。

中国专利文献CN209215513U公开了一种“低压电缆短路自动报警装置”。继电器通过电流互感器接入电缆，继电器输出端接入报警灯；所述的继电器安装在具有自锁电路的电路板上，所述的电路板具有外置电源。本实用新型降低低压电缆短路故障处理的物资成本。上述技术方案对于电缆检测准确性难以保证，使得故障判断不够准确，难以实现故障及时有效解决。

发明内容

本实用新型主要解决原有的技术方案故障判断时间长导致停电解决不及时的技术问题，提供一种低压电缆短路自动报警装置，通过数据单元中的传感器进行接地线漏电流、绝缘电阻实时采集，实现数据就地处理，借助零磁通霍尔电流传感器零磁通的特点，确保电缆电容漏电流测量精确度的可靠性和稳定性，保证电力电缆漏电流信号的取样安全，引入电压电缆绝缘数据采集及预处理技术、电压电缆绝缘在线技术检测技术，实现低压电缆接地故障信息的就地分析判断和短路故障自动报警，提高低压电缆故障处理效率和技术水平。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括采集端和控制端，所述采集端包括零序电流互感器，所述控制端包括MCU和分别与MCU相连的A/D转换电路和相位同步电路，所述相位同步电路依次与动作执行单元、报警器、短路数字显示单元相连，所述报警器与MCU相连。滤波器与A/D转换电路信息交互，A/D转换电路将滤波器滤除的滤波电路信号转换成MCU微控单元可以处理的数据信号，该数据信号被传送至相位同步电路6，相位同步电路负责将电网的电压信号与漏电信号的相位进行比较得出两者的相位差，MCU微控单元根据计算相位差来判断各相漏电电流，如果各相位漏电电流满足报警条件后，MCU微控单元会控制报警器发出报警信号、动作执行单元执行切断故障的供电线路，报警信号以及MCU微控单元的数据分析会可视化的显示在短路数字显示单元上或无线传输到通信终端实现远程监控。

作为优选，所述的采集端还包括与零序电流互感器相连的采集端无线收发模块，所述控制端还包括与A/D转换电路依次相连的滤波器和控制端无线收发模块，所述采集端无线收发模块与控制端无线收发模块无线连接。采集端无线收发模块与控制端无线收发模块配合实现将零序电流互感器和滤波器的信号传输变为无线模式，便于传输。

作为优选，所述的零序电流互感器为零磁通霍尔电流传感器，包括霍尔器件、导磁体、放大电路和补偿绕组，所述霍尔器件安装在导磁体中，导磁体依次与放大电路、补偿绕组相连。当一次侧流过电流I₁时，电流I₁产生的磁场作用在导磁体气隙的霍尔元件中产生霍尔电势，其产生的电压信号经运算放大器将电压放大，再通过由互补三极管T₁、T₂进行功率放大，将输出一个补偿电流I₂流经副边补偿线圈N₂产生与一次侧电流产生的磁场方向相反的磁场，反向的磁场将补偿一次侧电流产生的磁场，使霍尔电势逐渐减小，直到原边与副边两侧磁通相等时，副边补偿电流才不再增大；这时，整个传感器中起到零磁通的作用，且有

I₁N₁＝I₂N₂

式中，I₁为一次电流，N₁为一次绕组，I₂为副边补偿电流，N₂为副边补偿绕组。

作为优选，所述的动作执行单元包括供电线路切断装置，所述供电线路切断装置设置在电源线输入端。动作执行单元接收到MCU的信号后，控制执行切断故障的供电线路。

作为优选，所述的短路数字显示单元包括显示屏和无线连接的通信终端。短路数字显示单元解析上传的短路信号并将该信号可视化显示在显示屏上或将信号无线传输至通信终端实现远程监控。

作为优选，所述的零序电流互感器的铁芯为坡莫合金。坡莫合金起始导磁率高，损耗小，增强传感器对小电流的取样能力，提高传感器工作相应能力。

本实用新型的有益效果是：通过数据单元中的传感器进行接地线漏电流、绝缘电阻实时采集，实现数据就地处理，借助零磁通霍尔电流传感器零磁通的特点，确保电缆电容漏电流测量精确度的可靠性和稳定性，保证电力电缆漏电流信号的取样安全，引入电压电缆绝缘数据采集及预处理技术、电压电缆绝缘在线技术检测技术，实现低压电缆接地故障信息的就地分析判断和短路故障自动报警，提高低压电缆故障处理效率和技术水平。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路原理连接结构图。

图中1零序电流互感器，2采集端无线收发模块，3控制端无线收发模块，4滤波器，5A/D转换电路，6相位同步电路，7动作执行单元，8报警器，9短路数字显示单元，10MCU。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种低压电缆短路自动报警装置，如图1所示，包括采集端和控制端，所述采集端包括零序电流互感器1，采集端还包括与零序电流互感器1相连的采集端无线收发模块2，所述控制端还包括与A/D转换电路5依次相连的滤波器4和控制端无线收发模块3，所述采集端无线收发模块2与控制端无线收发模块3无线连接。采集端无线收发模块与控制端无线收发模块配合实现将零序电流互感器和滤波器的信号传输变为无线模式，便于传输。

所述控制端包括MCU10和分别与MCU10相连的A/D转换电路5和相位同步电路6，所述相位同步电路6依次与动作执行单元7、报警器8、短路数字显示单元9相连，所述报警器8与MCU10相连。

零序电流互感器1为零磁通霍尔电流传感器，包括霍尔器件、导磁体、放大电路和补偿绕组，所述霍尔器件安装在导磁体中，导磁体依次与放大电路、补偿绕组相连。零序电流互感器1的铁芯为坡莫合金。当一次侧流过电流I1时，电流I1产生的磁场作用在导磁体气隙的霍尔元件中产生霍尔电势，其产生的电压信号经运算放大器将电压放大，再通过由互补三极管T1、T2进行功率放大，将输出一个补偿电流I2流经副边补偿线圈N2产生与一次侧电流产生的磁场方向相反的磁场，反向的磁场将补偿一次侧电流产生的磁场，使霍尔电势逐渐减小，直到原边与副边两侧磁通相等时，副边补偿电流才不再增大。这时，整个传感器中起到零磁通的作用，且有

I1N1＝I2N2

式中，I1为一次电流，N1为一次绕组，I2为副边补偿电流，N2为副边补偿绕组。

零磁通霍尔电流传感器中的电流补偿过程实质是一个动态平衡的过程。当一次电流I1通过一次绕组N1，一次侧电流产生的磁场作用在霍尔器件上输出霍尔电压，经电压、功率放大电路产生补偿电流I2，由于补偿绕组N2的存在，导致经过绕组的补偿电流I2不会发生突变，补偿电流I2只能逐渐增大，副边补偿电流产生的磁场抵消(补偿)一次侧电流产生的磁场，霍尔原件输出的电压也逐渐降低，补偿电流I2增大减慢。当两侧产生的磁通相等时，磁通为零，霍尔输出电压为零。

零磁通霍尔电流传感器测量的电流范围在100uA到700mA之间，并且工作在电磁干扰严重的现场，其性能直接影响电缆电容漏电流测量精确度的可靠性和稳定性，为保证电力电缆漏电流信号的取样安全，零磁通霍尔电流传感器选用起始导磁率高，损耗小的坡莫合金做铁芯，增强传感器对小电流的取样能力，提高传感器工作相应能力。

动作执行单元7包括供电线路切断装置，所述供电线路切断装置设置在电源线输入端。动作执行单元接收到MCU的信号后，控制执行切断故障的供电线路。短路数字显示单元9包括显示屏和无线连接的通信终端。短路数字显示单元解析上传的短路信号并将该信号可视化显示在显示屏上或将信号无线传输至通信终端实现远程监控。

工作时，采集端无线收发模块与控制端无线收发模块配合实现将零序电流互感器和滤波器的信号传输变为无线模式，便于传输。滤波器3与A/D转换电路5信息交互，A/D转换电路5将滤波器3滤除的滤波电路信号转换成MCU微控单元10可以处理的数据信号，该数据信号被传送至相位同步电路6，相位同步电路6负责将电网的电压信号与漏电信号的相位进行比较得出两者的相位差，MCU微控单元10根据计算相位差来判断各相漏电电流，如果各相位漏电电流满足报警条件后，MCU微控单元10会控制报警器8发出报警信号、动作执行单元7执行切断故障的供电线路，报警信号以及MCU微控单元10的数据分析会可视化的显示在短路数字显示单元9上或将信号无线传输至通信终端实现远程监控。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了零序电流互感器、MCU等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (6)

1.一种低压电缆短路自动报警装置，其特征在于，包括采集端和控制端，所述采集端包括零序电流互感器(1)，所述控制端包括MCU(10)和分别与MCU(10)相连的A/D转换电路(5)和相位同步电路(6)，所述相位同步电路(6)依次与动作执行单元(7)、报警器(8)、短路数字显示单元(9)相连，所述报警器(8)与MCU(10)相连。

2.根据权利要求1所述的一种低压电缆短路自动报警装置，其特征在于，所述采集端还包括与零序电流互感器(1)相连的采集端无线收发模块(2)，所述控制端还包括与A/D转换电路(5)依次相连的滤波器(4)和控制端无线收发模块(3)，所述采集端无线收发模块(2)与控制端无线收发模块(3)无线连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种低压电缆短路自动报警装置，其特征在于，所述零序电流互感器(1)为零磁通霍尔电流传感器，包括霍尔器件、导磁体、放大电路和补偿绕组，所述霍尔器件安装在导磁体中，导磁体依次与放大电路、补偿绕组相连。

4.根据权利要求1所述的一种低压电缆短路自动报警装置，其特征在于，所述动作执行单元(7)包括供电线路切断装置，所述供电线路切断装置设置在电源线输入端。

5.根据权利要求1所述的一种低压电缆短路自动报警装置，其特征在于，所述短路数字显示单元(9)包括显示屏和无线连接的通信终端。

6.根据权利要求3所述的一种低压电缆短路自动报警装置，其特征在于，所述零序电流互感器(1)的铁芯为坡莫合金。

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