CN203894344U - 基于ct的电力电缆线路负载及温度监测装置 - Google Patents

Abstract

一种基于CT的电力电缆线路负载及温度监测装置，其特征在于：包括电缆、零序电流互感器、相电流互感器、I／V转换保护电路、滤波电路、放大电路、电压提升电路、处理器以及温度传感器、发送接收单元，其中，所述电缆中集成有三相动力线和接地线，所述三相动力线上连接有采集负荷电流的相电流互感器，所述接地线上连接有测量接地电流的零序电流互感器，所述温度传感器与电缆的表皮接触，所述零序电流互感器和相电流互感器将电流信号进行变比后连接到I／V转换保护电路，I／V转换保护电路将电流信号转换为电压信号并进行钳位保护，然后经过滤波电路滤波、电压提升电路连接到处理器。

Description

基于CT的电力电缆线路负载及温度监测装置

技术领域

本实用新型涉及电力行业电缆***线缆的接地线路故障、线路负载、电缆表皮温度监测，从而实现线路发生故障前的预告警，保证故障的快速排查，尤其是涉及一种基于CT(即电流互感器)的电力电缆线路负载及温度监测装置。 

背景技术

电力***通常采用故障指示器实现电缆线路接地、短路故障检测，但是，这种监测一般都是负载电流监测和故障温度监测分别独立进行，造成监测***的冗余，同时还存在以下问题：1)、测量精度不高，故障检测准确率低下；2)、故障指示器受功耗影响，不能使用较高的采样频率，只能由模拟电路采用并判断故障，故障告警的限定值及限定时间不能根据现场实际情况设定；3)、由于故障检测电路和负载电流监测的电路是分开的，故障电流的大小不能监测，在发生故障时，不能上送故障电流；4)、受功耗限制，故障指示器不能频繁上传负荷电流，负载监测的实时性较差。这些问题都严重影响了故障指示器的现场应用效果，限制了这种产品的进一步发展，而故障指示器在故障发生时才会告警，现场设备可能已经损毁，如果在故障发生之前通过监测线路负荷温度、线路温度，则可做到预告警，及早排除隐患。同时，在发生故障时，通过对故障相故障电流、温度的参考，故障告警的准确性将大大提高。 

本实用新型为了克服上述缺陷，进行了有益的改进。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供了一种将温度测量和电流测量两项功能合二为一的基于CT的电力电缆线路负载及温度监测装置。 

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 

一种基于CT的电力电缆线路负载及温度监测装置，其特殊之处在于：包括电缆、零序电流互感器、相电流互感器、I／V转换保护电路、滤波电路、放大电路、电压提升电路、处理器以及温度传感器、发送接收单元，其中，所述电缆中集成有三相动力线和接地线，所述三相动力线上连接有采集负荷电流的相电流互感器，所述接地线上连接有测量接地电流的零序电流互感器，所述温度传感器与电缆的表皮接触，用于测量电缆的表皮温度，所述温度传感器将测量的信号传输给处理器，所述零序电流互感器和相电流互感器将电流信号进行变比后连接到I／V转换保护电路，I／V转换保护电路将电流信号转换为电压信号并进行钳位保护，然后经过滤波电路滤波、放大电路放大、电压提升电路提升电压信号后连接到处理器，所述零序电流互感器、相电流互感器、I／V转换保护电路、滤波电路、放大电路、电压提升电路、处理器以及温度传感器、发送接收单元安装于电缆旁的控制盒内； 

进一步地，所述零序电流互感器和／或相电流互感器的二次侧连接到I／V转换保护电路的小电流互感器CT1上，通过采样电阻R1 转换为电压信号，所述I／V转换保护电路的后端设置有电压钳位的起保护作用的双二极管，所述采样电阻R1为300欧； 

进一步地，所述滤波电路采用二阶压控型低通有源滤波电路，所述滤波电路包含有双运算放大电路LM2904M芯片，所述LM2904M芯片的2脚连接有1K欧的R1，3脚连接有1K欧的电阻R3和和电容C5，所述电容C5为0.022μF，所述电阻R3串联有电阻R2，电阻R2为10K欧； 

进一步地，所述放大电路为8倍放大的加法比例放大电路，所述放大电路的信号接入端设置有10K欧的电阻R6，信号经放大电路放大后连接到电压提升电路，所述电压提升电路的前端还连接有加法电路，用于将放大电路输出的交流信号转化为处理器可直接接收的直流信号； 

进一步地，所述的处理器采用PIC16F887单片机，所述单片机上还连接有电源转换模块和发送接收单元，其中所述发送接收单元为全双工通用同步／异步串行收发的R S485通信模块，所述温度传感器为英特尔M F52103F温度传感器，处理器将采集的信号通过通信模块进行上传至上一级装置。 

本实用新型的有益效果：通过本发明设计的负荷、温度监测***，采用分布采样、分布处理的方式判断线路故障及对线路进行负荷、温度监测，是对现有的故障指示器产品产品的升级，具有以下有益效果：在CT上加上控制盒，控制盒内部将CT的出线进行短连，CT不会出现开路情况；由于线路故障由直接由硬件采样，故可根据现场 情况实时监测；传统的硬件模拟电路冲击门限判断线路故障对电路中的阻容器件、使用材料要求较高，且不能校准调整；设计中故障电流由硬件采样测量，可单只对其进行校准，故障判断准确率高；可以通过对温度及负荷的监测，电缆表皮温度的测量能提前得知故障前状况，做到事故发生前的预告警；在判断故障时，可以将线路温度、电流作为有效判据之一，提高故障判断的准确度。 

附图说明

图1是本实用新型实施例的CT连接示意图； 

图2是本实用新型实施例的结构功能模块示意图； 

图3是本实用新型实施例的I／V转换保护电路原理图； 

图4是本实用新型实施例的滤波电路原理图； 

图5是本实用新型实施例的放大电路原理图； 

图6是本实用新型实施例的电压提升电路原理图。 

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。 

本实用新型的实施例参考图1-6所示，其中，该测量装置的整体如图1、2所示，包括电缆、零序电流互感器、相电流互感器、I／V转换保护电路、滤波电路、放大电路、电压提升电路、处理器以及温度传感器、发送接收单元，其中，所述电缆中集成有三相动力线和接地线，所述三相动力线上连接有采集负荷电流的相电流互感器，所述接地线上连接有测量接地电流的零序电流互感器，所述温度传感器与电缆的表皮接触，用于测量电缆的表皮温度，所述温 度传感器将测量的信号传输给处理器，所述零序电流互感器和相电流互感器将电流信号进行变比后连接到I／V转换保护电路，I／V转换保护电路将电流信号转换为电压信号并进行钳位保护，然后经过滤波电路滤波、放大电路放大、电压提升电路提升电压信号后连接到处理器，所述零序电流互感器、相电流互感器、I／V转换保护电路、滤波电路、放大电路、电压提升电路、处理器以及温度传感器、发送接收单元安装于电缆旁的控制盒内。采用高精度开口测量CT，并在CT上加上功能模块，功能模块中具有对CT变比后进一步变比并I／V转换的保护电路、滤波电路、放大电路、电压提升电路、温度采集电路、CPU计算处理电路、485通信电路等功能模块。采集到的线路电流经过变比、滤波、放大及电压提升后，经过处理器对其AD采样(采样频率为10kHz)，在处理器中进行数字滤波等操作，并通过485总线方式发送到上一级装置；同时，由于故障通过硬件采样，产品可以接收上一级装置的情况，对故障判断的根据现场实际需要进行设置，其中，通过AD采样温度传感器，采集线缆的温度信息。 

I／V转换保护电路如图3所示，主要功能是通过电路板上的小CT感应经过第一次大CT变比后的电流(包括正常的负荷电流与故障电流)，通过采样电阻转换成电压信号，并超过后级电路承受能力的信号进行钳制保护。电路元器件的详细结构如图3所示。 

滤波电路的详细结构如图4所示，采用二阶压控型低通有源滤波电路，主要功能是滤除感应到的高次谐波信号，保证后级的采样不会受高次谐波的影响，所述滤波电路包含有双运算放大电路 LM2904M芯片，所述LM2904M芯片的2脚连接有1K欧的R1，3脚连接有1K欧的电阻R3和和电容C5，所述电容C5为0.022μF，所述电阻R3串联有电阻R2，电阻R2为10K欧，1脚所连接的电阻R5为1K欧。 

放大电路的详细结构如图5所示，电压提升电路的详细结构如图6所示，放大电路为8倍放大的加法比例放大电路，所述放大电路的信号接入端设置有10K欧的电阻R6，信号经放大电路放大后连接到电压提升电路，所述电压提升电路的前端还连接有加法电路，用于将放大电路输出的交流信号转化为处理器可直接接收的直流信号，将滤波后的信号放大，以备单片机采样，经过放大后的信号仍是交流信号，不适合单片机采样，通过加法电路提升放大后的电压信号，变成适合单片机采样的直流信号。处理器采用Microchip公司的PIC16F887单片机，其管脚较少，成本低廉，抗扰性高，功能、性能均适合产品设计的应用。单片机具有EEPROM，可以用于配置参数的存储；内置10位AD转换器完全可以满足产品对而采样精度的要求；同时，其内置USART可用于RS485通信。 

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。 

Claims (5)

1.一种基于CT的电力电缆线路负载及温度监测装置，其特征在于：包括电缆、零序电流互感器、相电流互感器、I／V转换保护电路、滤波电路、放大电路、电压提升电路、处理器以及温度传感器、发送接收单元，其中，所述电缆中集成有三相动力线和接地线，所述三相动力线上连接有采集负荷电流的相电流互感器，所述接地线上连接有测量接地电流的零序电流互感器，所述温度传感器与电缆的表皮接触，用于测量电缆的表皮温度，所述温度传感器将测量的信号传输给处理器，所述零序电流互感器和相电流互感器将电流信号进行变比后连接到I／V转换保护电路，I／V转换保护电路将电流信号转换为电压信号并进行钳位保护，然后经过滤波电路滤波、放大电路放大、电压提升电路提升电压信号后连接到处理器，所述零序电流互感器、相电流互感器、I／V转换保护电路、滤波电路、放大电路、电压提升电路、处理器以及温度传感器、发送接收单元安装于电缆旁的控制盒内。 

2.根据权利要求1所述的一种基于CT的电力电缆线路负载及温度监测装置，其特征在于：所述零序电流互感器和／或相电流互感器的二次侧连接到I／V转换保护电路的小电流互感器CT1上，通过采样电阻R1转换为电压信号，所述I／V转换保护电路的后端设置有电压钳位的起保护作用的双二极管，所述采样电阻R1为300欧。 

3.根据权利要求1所述的一种基于CT的电力电缆线路负载及温度监 测装置，其特征在于：所述滤波电路采用二阶压控型低通有源滤波电路，所述滤波电路包含有双运算放大电路LM2904M芯片，所述LM2904M芯片的2脚连接有1K欧的R1，3脚连接有1K欧的电阻R3和和电容C5，所述电容C5为0.022μF，所述电阻R3串联有电阻R2，电阻R2为10K欧。 

4.根据权利要求1所述的一种基于CT的电力电缆线路负载及温度监测装置，其特征在于：所述放大电路为8倍放大的加法比例放大电路，所述放大电路的信号接入端设置有10K欧的电阻R6，信号经放大电路放大后连接到电压提升电路，所述电压提升电路的前端还连接有加法电路，用于将放大电路输出的交流信号转化为处理器可直接接收的直流信号。 

5.根据权利要求1所述的一种基于CT的电力电缆线路负载及温度监测装置，其特征在于：所述的处理器采用PIC16F887单片机，所述单片机上还连接有电源转换模块和发送接收单元，其中所述发送接收单元为全双工通用同步／异步串行收发的R S485通信模块，所述温度传感器为英特尔M F52103F温度传感器，处理器将采集的信号通过通信模块进行上传至上一级装置。