CN2502278Y

CN2502278Y - 工频电流监测器

Info

Publication number: CN2502278Y
Application number: CN01245161U
Authority: CN
Inventors: 马绍愚; 梁飞
Original assignee: Nanjing Putian Telecommunications Co Ltd
Current assignee: Nanjing Putian Telecommunications Co Ltd
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2011-08-02

Abstract

本实用新型涉及的是一种用于对通信电缆中侵入的工频电流的监测装置——工频电流监测器,由非闭合磁路取样器、100Hz低通滤波器、低频放大器、整流滤波器、幅度鉴别器、强度显示器、电路接口、电源极性反接保护器、电源变换器、工作/自检控制器、告警发生、接口极性选择器、延时器组成使用本装置可有效的避免通信电缆的引入设备发生误报、漏报的情况发生,既使误报,漏报的情况发生也能得到是否有工频电流侵入通信电缆的正确信息。

Description

工频电流监测器

技术领域

本实用新型涉及的是一种用于对通信电缆中侵入的工频电流的监测装置——工频电流监测器，所属通信电缆回线故障电流监测技术领域。

背景技术

现有同类产品的工频电流监测设备无“自检”功能，局方无法知道其工作状况，所以既使损坏而局方不知，这种工频电流监测设备实为虚设。同类的工频电流监测设备无“侵入工频电流强度范围显示”功能，局方无法知道侵入电缆的工频电流的强度，当有多列同时有工频电流侵入时，局方无法知道应优先处理那一列。地震，台风，爆雨，泥石流，山体滑坡等人类难以抵御的自然灾害所引起的通信电缆与电力电缆相接触的事件时有发生。人类活动造成的通信电缆与电力电缆相接触的事件也不鲜见。侵入通信电缆的工频电流将会给市话引入设备、市话交换设备的安全造成极大的威胁，当侵入通信电缆的工频电流达到一定强度并持续一定时间便会引起火灾，在特定的情况下可造成人身伤亡。在通信电缆的引入设备上已有较完备的保安报警装置，如配线架的保安器，但由于制造工艺或其它原因造成误报、漏报的情况也时有发生。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在的缺陷，最大限度地提出一种由非闭合磁路取样器等组成的配线架外线电缆工频大电流监测器，最大限度地避免侵入通信电缆工频电流的误报、漏报情况的发生。其具体的解决方案：它由非闭合磁路取样器、100Hz低通滤波器、低频放大器、整流滤波器、幅度鉴别器、强度显示器、电路接口、电源极性反接保护器、电源变换器、工作/自检控制器、告警发生、接口极性选择器、延时器组成，它们间的连接关系是非闭合磁路取样器的输出端E1接100Hz低通滤波器的输入端F1、100Hz低通滤波器的输出端E2接低频放大器的输入端F2、低频放大器的输出端E3接整流滤波器的输入端F3、整流滤波器的输出端E4接幅度鉴别器的输入端F4、幅度鉴别器的输出端E5和E5′分别接强度显示器的输入端F5和延时器的输入端F5′、电路接口的输出端E9和E9′分别接电源极性反接保护器的输入端F9和电源变换器的输入端F9′、电源极性反接保护器的输出端E10接电源变换器的输入端F10、电路接口的另一个输出端E9”接工作/自检控制器的输入端F9”、工作/自检控制器的输出其端E8和E8”分别接非闭合磁路取样器的输入端F8和延时器的输入端F8′、延时器的输出端E6接告警发生、接口极性选择器的输入端F6、告警发生、接口极性选择器的输出端E7接电路接口的输入端F7；其中非闭合磁路取样器是由N个电感线圈L组成，它们也可以是其它元件中的等效的电感部份，N≥1，它们置于以取样器的几何中心为圆点的半径为R的圆弧上，并以正确的同名端相串接。使用本装置可有效的避免通信电缆的引入设备发生误报、漏报的情况发生，既使误报，漏报的情况发生也能得到是否有工频电流侵入通信电缆的正确信息。

附图1是工频电流监测器电路方框图

附图2是工频电流监测器(实施例)线路结构图

图中的1是非闭合磁路取样器、2是100Hz低通滤波器、3是低频放大器、4是整流滤波器、5是幅度鉴别器、6是强度显示器、7是电路接口、8是电源极性反接保护器、9是电源变换器、10是工作/自检控制器、11是告警发生、接口极性选择器、12是延时器。

对照图2，带铁芯的电感器L1、L2、L3、L4构成非闭合磁路取样器，列电缆置于取样器的几何中心或近似几何中心，带铁芯的电感器L1-Ln(n可以是1到无穷的正整数，本例中n＝4)，均匀的置于以取样器的几何中心为圆点的半径为R的圆弧上。当列电缆中有从电缆到大地的工频电流时，在列电缆周围必定会形成工频电磁场，其磁场强度与列电缆中流过的工频电流的强度成正比。带铁芯的电感器L1-L4按照正确的同名端串联，在J3、J4两端可得到该工频电磁场的感应电压，即取样电压。市话电缆为双绞电缆，正常的话音接续音信号产生的磁场基本上相互抵消，但结构上不可能绝对对称。因此也难免有漏磁。考虑到大对数电缆同时通话的对数较多，雷电、电火花通过电缆感应的在可闻的频段内的干扰成份也较大。

由运算放大器D1A、电阻R1、R2、R3、电容C1、C2所组成的低通滤波器正是滤除以上成份。该低通滤波器可以是有源滤波器，也可以是无源滤波器。电容C9、C10、电阻R9、R10、R11、运算放大器D1C组成的低频放大器，将取样信号放大到足够大的幅度，该放大器可由一级也可由多级运放组成。

电容C11、电阻R12、二极管V1、电容C12、电阻R13、电容C13构成整流滤波器，将放大后的交流信号变成直流电平，作用在负载电阻R14上，其中二极管V1为半波整流，电容C12、R13、电容C13组成典型的H式滤波。运算放大器D1D、D2A、D2B、D2C、D2D、电阻R15、R16、R17、R18、R19、R20组成幅度鉴别器。

由电阻R15-R20组成的分压电路为运算放大器D1D、D2A-D2D提供门坎电压，经取样、滤波、放大、整流后的直流电平同时作用在由运算放大器D1D、D2A-D2D组成的多比较器的同相输入端。直流电平高于哪一级比较器的门坎电压，那一级比较器的输出状态便发生翻转。其中运算放大器D2D的门坎电压为本监测器的告警门限电压。当直流电平高于该门限时，后续电路陆续动作。当直流电平继续升高时，运算放大器D2C、D2B、D2A、D1D的输出状态相继翻转。

由电阻R21、V2、电阻R22、发光二极管V3、电阻R23、发光二极管V4、电阻R24、发光二极管V5、电阻R25、发光二极管V6组成强度显示电路，常态时运算放大器D1D、D2A-D2D均输出VSS，因此，发光二极管V2-V6均截止而不发光，状态翻转后而输出VCC，使发光二极管V2-V6中相应的发光管导通、发光。

比较器门坎电压的设定规律符合取样环内流过交流电流强度的变化规律。因此，发光二极管V2-V6同时被点亮的个数便代表监测到的工频电流的强度。电阻R26、二极管V7、电阻R27、电容C15、反相器D3D、D3E构成时延电路，常态V7导通，使电容C15上的充电电压达不到D3E的门坎电压，因此D3E输入“0”，输出“1”，至使D3D输出”0“，使光耦合器D7的二极管部分无发光电流。当运算放大器D2D输出状态翻转后，二极管V7截止，电容C15经R27充电。当充电到反相器D3E的门坎电压后，反相器D3E、D3D的输出状态发生翻转，使后续电路产生动作。电容C15充电到反相器D3E门坎电压的时间便为延时。设置此延时的目地是考虑到在实际情况中存在电力电缆与通信电缆搭碰的不确定性容易产生多次重复告警，为此，用延时加以时间上的确认。改变电容C15、或电阻R27的值可改变这一延时长度。由光耦合器D7的三极管部分、电阻R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R5，二极管V9、V10、三极管V15、V16、开关S2组成告警产生及接口极性选择电路。当光耦合器D7中的二极管有电流时，光耦合器D7中的三极管部分导通。因而使三极管V15、V16均导通。接口极性选择开关S2置于二极管V9一侧，则输出48V的负极性。当开关S2置于二极管V10一侧，则输出48V的正极性。由三端稳压器D9、二极管V13、V12、V11、运算放大器D8、三极管V17、V18、电容C16、C17、C18、C19、C20、C21、电阻R44、R45、R46、R47、R48、R49组成电源变换电路，该电路把局方提供的48V直流电源变换成本监测器所需要的VCC和VSS。三端稳压器D9(LM317)输出24V，运算放大器D8(OP07)将24V变为对称的VCC和VSS。三极管V17和V18可将OP07输出的电流扩展到本监测器所需的电流。二极管V14为电源极性反接保护电路，在施工中若电源极性接反，二极管V14截止而保护了局方的电源，也保护了本监测器。电阻R30、反相器D3F、二极管V8、反相器D3A、D3B、D3C、电容C14、电阻R32、R31组成受控50Hz振荡电路，改变电容C4、电阻R32、的值可改变振荡频率。常态光耦合器D5的三极管部份截止，D3F的入端经R30提供“1”电平而输出“0”，使二极管V8导通，从而使由反相器D3A、D3B、电容C14、电阻R23、R31组成的振荡器停振。由开关S1、光耦合器D4、D5、D6、K1组成工作/自检控制电路，手动“自检”时，按动开关S1，48V电压经光耦合器D4、D5、D6、R28形成回路，使光耦合器D4、D5、D6的三极管部分同时导通。光耦合器D4使继电器K1吸合，光耦合器D5使反相器D3F的输入端为“0”电平，反相器D3F输出为“1”，V8截止。反相器D3B、D3A、电容C14、电阻R32、R31组成的振荡器起振，并通过K1的常开接点将振荡信号经非闭合磁路取样器中的带铁芯的电感器L4、L3、L2、L1送到滤波器的输入端，并使后续电路同时工作。由于光耦合器D6的三极管部份导通而将电阻R27短路使电容C15迅速充电至反相器D3E的门坎电压，而将延时取消。由于振荡信号足够强，经滤波放大整流后输出的直流电平足够高，从而使运算放大器D1D、D2A-D2D的输出状态均发生翻转，发光二极管V6-V2均被点亮。二极管V7由导通变为截止，将告警信息通过电话插座X2送出。可见当自检时，可将本机的全部电路均检查一遍。当通过接口电话插座X2用接口信号自检时，经电话插座X2中的引脚B6或引脚A6送入一个48V的正极性电压即可。其余过程与上述相同。在工作状态时，继电器K1释放，通过继电器K1的常闭点将取样器的一端接地。

本监测器的48V电源引入，自检接口信号的引入及告警接口信号的输出都在电路接口电话插座X2进行的。电话插座X2是两个完全相同的6芯电话插座。在电路上，两部分对应的引脚互为并联。本监测器所用的运放可以是OP07之类的单运放，也可以是LM324之类的四运放，光耦合器可以是4N25之类的单光耦，也可以是TLP521-4之类的4光耦。反相器为XX4069。

Claims

1、工频电流监测器，其特征是由非闭合磁路取样器(1)、100Hz低通滤波器(2)、低频放大器(3)、整流滤波器(4)、幅度鉴别器(5)、强度显示器(6)、电路接口(7)、电源极性反接保护器(8)、电源变换器(9)、工作/自检控制器(10)、告警发生、接口极性选择器(11)、延时器(12)组成，它们间的连接关系是非闭合磁路取样器(1)的输出端E1接100Hz低通滤波器(2)的输入端F1、100Hz低通滤波器(2)的输出端E2接低频放大器(3)的输入端F2、低频放大器(3)的输出端E3接整流滤波器(4)的输入端F3、整流滤波器(4)的输出端E4接幅度鉴别器(5)的输入端F4、幅度鉴别器(5)的输出端E5和E5′分别接强度显示器(6)的输入端F5和延时器(12)的输入端F5′、电路接口(7)的输出端E9和E9′分别接电源极性反接保护器(8)的输入端F9和电源变换器(9)的输入端F9′、电源极性反接保护器(8)的输出端E10接电源变换器(9)的输入端F10、电路接口(7)的另一个输出端E9”接工作/自检控制器(10)的输入端F9”、工作/自检控制器(10)的输出其端E8和E8”分别接非闭合磁路取样器(1)的输入端F8和延时器(12)的输入端F8′、延时器(12)的输出端E6接告警发生、接口极性选择器(11)的输入端F6、告警发生、接口极性选择器(11)的输出端E7接电路接口(7)的输入端F7；其中非闭合磁路取样器(1)是由N个电感线圈L组成，N≥1，它们置于以取样器的几何中心为圆点的半径为R的圆弧上，并以正确的同名端相串接。