CN204964674U - 接触网绝缘监测信号处理*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种接触网绝缘监测信号处理***，单片机的输入端口与输入信号调理电路输出端相连接，当信号调理电路输出电平大于预设的电压阈值时，也即发生了闪络电流的情况下，启动单片机的工作。本新型中的阈值不是固化在单片机的程序中的，通过对硬件电路的调整即可实现阈值的调整，可以根据实际的应用环境等，手动调节比较阈值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种故障检测分析***，具体是现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，属于电路应用技术领域。
背景技术
现代有轨电车接触网是沿钢轨上空架设的，供电力机车受电弓取电流的高压输电线。由于接触网线路都是直接暴露在大自然环境中，在雷击、雨、雾、化学气体腐蚀等外界因素或操作过电压等内部因素的作用下，接触网线路中的绝缘子会发生绝缘子闪络，闪络会造成绝缘子的损坏，绝缘子的损坏会造成接触网线路接地等故障，引起继电保护装置动作从而跳闸，使接触网停电，造成铁路运输中断事故。因此，接触网绝缘子发生闪络故障后应及时查找绝缘子闪络故障点，以排除故障，恢复线路运行，因此闪络故障测试仪便应运而生。
传统的闪络故障测试仪电路原理框图如图1所示，通过传感器采样滤波，输出的信号经过放大电路进行放大后输入至单片机AD口，由单片机运算，判断闪络电流，当确定为闪络电流后，通过通讯***将相关信息同步传送到有关生产管理部门，调度中心和生产管理部门的值班人员则结合雷电活动和其他气象信息制定调度和处理方案。
上述方案，在实际应用过程中，单片机在接收到放大电路输出的信号之后，通过其内置的程序算法将放大电路输出的信号与内设的阈值进行比较，比较后高于阈值的参数为有效的参数对其进行分析运算，由通讯***确定故障点。因此，在上述方案中，采样的环节是通过程序控制的，这就要实时对信号进行处理，无论信号是否有效，单片机都要处于工作状态，因此增大了单片机的功耗。
在实际应用中，在对信号进行比较时，其阈值是预先输入在单片机内的，如果应用的环境发生了改变，阈值需要进行调整时，就需要对单片机内的存储程序进行修改，给实际使用带来不便。
而且现有技术中的通过通讯***对闪络电流故障点的定位极大地增加了装置成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中绝缘闪络信号处理电路需要保证单片机始终处于运行状态导致其功耗较大，从而提供一种降低能耗的现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***。为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，包括：
电池，为所述处理电路提供电能；
传感器，检测绝缘子的闪络电流后输出与闪络电流相对应的电压信号；
滤波电路，信号输入端与所述传感器的信号输出端相连；
信号调理电路，信号输入端与所述滤波电路的信号输出端相连；
还包括：
阈值分压电路，连接于电压源与地信号之间；
比较电路，具有两个信号输入端口，其中一个信号输入端口与所述信号调理电路的信号输出端相连；另一个信号输入端口与所述阈值分压电路的输出端连接；
单片机，其一个输入端口与所述比较电路的信号输出端相连，所述比较电路输出低电平时，所述单片机启动。
所述信号调理电路包括一滑动变阻器，所述滑动变阻器一端接电压源，一端接地信号，所述滑动变阻器的可调节端调节放大倍数。
所述滑动变阻器的阻值为1M欧姆。
所述电池为太阳能充电的锂电池。
在所述锂电池的输出端连接有稳压电路。
还包括一发光二极管，所述发光二极管正极通过一电阻与电压源相连，负极与地信号相连。
还包括无线通信模块，其信号输入端与所述单片机的信号输出端相连，信号输出端连接有与上位机实现信号传输的射频天线。
还包括互联网信号接口单元，与所述单片机的信号输入端相连。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本实用新型所述的现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，单片机的一个输入端口与比较电路的信号输出端相连接，当比较电路输出低电平时即当信号调理电路输出的信号大于电路预设的电压阈值，也即发生了绝缘闪络故障的情况下，单片机智能判断是否是工频电流故障，如果是工频闪络电流，单片机会通过串口发送故障信息。否则单片机会继续休眠，因此在没有发生绝缘子闪络故障的情况下，单片机的耗电量大大降低，有效地降低了整个电路的功耗。同时，本申请中的阈值不是固化在单片机的程序中的，通过对硬件电路的调整即可实现阈值的调整，可以根据实际的应用环境等，手动调节比较阈值。
(2)本实用新型所述的现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，信号调理电路包括一滑动变阻器，所述滑动变阻器一端接电压源，一端接地信号，所述滑动变阻器的可调端调节放大倍数。
(3)本实用新型所述的现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，其电池可以选择太阳能充电的锂电池，通过太阳能为锂电池进行充电，太阳能属于绿色能源，因此本申请采用太阳能作为能源既能保证锂电池实时具有充足的电量又能够做到绿色环保无污染。
(4)本实用新型所述的现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，在所述锂电池与所述处理电路之间，设置有稳压电路，保证为整个电路提供的电压具有良好的稳定性，进一步保证了检测结果的准确性。
(5)本实用新型所述的现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，还包括一发光二极管，所述发光二极管正极通过一电阻与电压源相连，负极与地信号相连。当检测到闪络电流时，发光二极管便会发光，以提示发现了闪络电流。
(6)本实用新型所述的现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，还包括无线通信模块，其信号输入端与所述单片机的信号输出端相连，信号输出端连接有与上位机实现信号传输的射频天线。在检测到闪络电流之后，可以及时通过无线传输的形式将检测结果传输至上位机，也还可以通过无线传输的形式获取上位机发送的对单片机的工作参数的设定值。
(7)本实用新型所述的现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，还包括无线模块组网接口单元，与所述单片机的I/O端口相连。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中，
图1是现有技术中一种现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***的原理框图；
图2是本实用新型所述现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***的原理框图；
图3是本实用新型所述单片机的电路图；
图4是本实用新型所述传感器、滤波电路、信号调理电路与阈值分压电路的电路图；
图5是本实用新型所述稳压电路的电路图；
图6是本实用新型所述发光二极管的电路图；
图7是本实用新型所述无线通信模块的引脚示意图；
图8是本实用新型所述阈值分压电路的电路图；
图9是本实用新型锂电池和太阳能充电接口的电路图。
具体实施方式
实施例1
本实用新型所述现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，如图2所示，其包括电池，为所述处理电路提供电能；传感器，监测绝缘子的闪络电流后输出与闪络电流相对应的电信号；滤波电路，其信号输入端与所述传感器的信号输出端相连；所述滤波电路用于滤除高频电信号；信号调理电路，其信号输入端与所述滤波电路的信号输出端相连；还包括比较电路，具有两个信号输入端口，其中一个信号输入端口与所述信号调理电路的信号输出端相连；阈值分压电路，其信号输出端与所述比较电路的另一个信号输入端口相连，所述信号调理电路输出的信号高于所述阈值分压电路输出的信号时，所述比较电路输出矩形波；单片机，如图3所示，其一个输入端口与所述比较电路的信号输出端相连，当所述比较电路输出低电平时，即当所述信号调理电路输出的信号大于所述阈值分压电路输入的电压阈值，也即发生了绝缘闪络故障的情况下，才会启动所述单片机的工作。否则所述单片机继续进入休眠状态，因此在没有发生绝缘子闪络故障的情况下，所述单片机的耗电量大大降低，有效地降低了整个电路的功耗。
根据试验得知，传统电路现场实时供电，若现场出现继电保护动作跳闸则故障监测装置停止运行，不能保证实时持续监测；而采用本申请中的现代有轨电车接触网绝缘监测闪络电流信号处理***，在无光照情况下，其理论待机时间为9天，如果正常持续工作时间为3天。在光照情况下，则可以长时间运行，不受线路停电而影响本身工作。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，做如下改进，如图4所示，所述信号调理电路包括一滑动变阻器R12，所述滑动变阻器R12一端接电压源，一端接地信号，所述滑动变阻器R12的可调端可以调节放大倍数。从图中可以看出，所述滑动变阻器R12的阻值为1M欧姆。
如图4所示，所述滤波电路输出的信号经过图中所示芯片电路放大后可放大1-25倍。
实施例3
本实施例中，所述电池为太阳能充电的锂电池，通过太阳能为锂电池进行充电，太阳能属于绿色能源，因此本申请采用太阳能作为能源既能保证锂电池实时具有充足的电量又能够做到绿色环保无污染。
所述电池优选为15mAh的锂电池。在无充电情况下，至少能使用15天以上。由于本申请的电路应用于现代有轨电车接触网绝缘监测闪络故障定位仪上，而定位仪是安装于室外杆塔上，因此，有日光的情况下会有太阳能供电，在室内日光灯下依然有充电电流产生，最大充电电流视阳光强度而定，如图9所示，充电部分与电池间加有防止锂电池对太阳能板放电的防反向的二极管D3。
作为优选的实施方式，在所述锂电池与所述处理电路之间，设置有稳压电路，如图5所示。更为优选地，还包括一发光二极管，所述发光二极管正极通过一电阻与电压源相连，负极与地信号相连，其电路如图6所示。
实施例5
本实施例中，在上述任一实施例的基础上进而做如下改进，如图7所示，还包括无线通信模块，其无线通信模块I/O端口与所述单片机的I/O端口相连，信号输出端连接有自组网传输的射频天线。在监测到闪络电流之后，可以及时通过无线传输的形式将监测结果通过无线自组网发送到上位机监视界面，无需每个杆塔上都有收费的通讯***。
所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种接触网绝缘监测信号处理***，包括：
电池，为所述处理***提供电能；
传感器，检测绝缘子的闪络电流后输出与闪络电流相对应的电压信号；
滤波电路，信号输入端与所述传感器的信号输出端相连；
信号调理电路，信号输入端与所述滤波电路的信号输出端相连；
其特征在于，还包括：
阈值分压电路，连接于电压源与地信号之间；
比较电路，具有两个信号输入端口，其中一个信号输入端口与所述信号调理电路的信号输出端相连；另一个信号输入端口与所述阈值分压电路的输出端连接；
单片机，其一个输入端口与所述比较电路的信号输出端相连，所述比较电路输出低电平时，所述单片机启动。
2.根据权利要求1所述的处理***，其特征在于：
所述信号调理电路包括一滑动变阻器，所述滑动变阻器一端接电压源，一端接地信号，所述滑动变阻器的可调节端调节放大倍数。
3.根据权利要求2所述的处理***，其特征在于：
所述滑动变阻器的阻值为1M欧姆。
4.根据权利要求1任一所述的处理***，其特征在于：
所述电池为太阳能充电的锂电池。
5.根据权利要求4所述的处理***，其特征在于：
在所述锂电池的输出端连接有稳压电路。
6.根据权利要求5所述的处理***，其特征在于：
还包括一发光二极管，所述发光二极管正极通过一电阻与电压源相连，负极与地信号相连。
7.根据权利要求6所述的处理***，其特征在于：
还包括无线通信模块，其信号输入端与所述单片机的信号输出端相连，信号输出端连接有与上位机实现信号传输的射频天线。
8.根据权利要求7所述的处理***，其特征在于：
还包括互联网信号接口单元，与所述单片机的信号输入端相连。
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