本技術(shù)屬于電纜護(hù)層環(huán)流監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域，具體說是一種具有安全保護(hù)的高壓電纜護(hù)層環(huán)流監(jiān)測設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、高壓電纜主要采用帶有金屬護(hù)層的單芯電纜，單芯電纜金屬護(hù)層與芯線中交流電流產(chǎn)生的磁力線，使其兩端出現(xiàn)較高的感應(yīng)電壓，故需采取合適的接地措施，使感應(yīng)電壓處在安全電壓范圍內(nèi)。高壓電纜接地方式有單端接地、交叉互聯(lián)接地、護(hù)層兩端接地、電纜換位金屬護(hù)層交叉互聯(lián)接地等。最常用的交叉互聯(lián)接地；不論采用哪種接地方式，良好的護(hù)層絕緣都是必要的，當(dāng)電纜護(hù)層絕緣發(fā)生損傷時(shí)，將使金屬護(hù)層多點(diǎn)接地，從而產(chǎn)生護(hù)層循環(huán)電流，增加護(hù)套的損耗，影響電纜的載流能力，嚴(yán)重時(shí)甚至使電纜嚴(yán)重發(fā)熱而燒毀。

2、當(dāng)前采用的高壓電纜護(hù)層環(huán)流監(jiān)測設(shè)備環(huán)流法原理為：單芯電纜金屬護(hù)套在正常情況下，金屬護(hù)套上環(huán)流極小，主要是容性電流，而一旦金屬護(hù)套出現(xiàn)多點(diǎn)接地與大地形成回路后，環(huán)流顯著增加，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)主電流的90％以上，達(dá)到數(shù)百安培以上。實(shí)時(shí)監(jiān)測金屬護(hù)套環(huán)流及其變化量，即可實(shí)現(xiàn)單芯電纜金屬護(hù)套多點(diǎn)接地故障的在線監(jiān)測，從而及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)接地故障，從根本上避免電纜事故的發(fā)生，保證電纜安全、可靠的運(yùn)行。

3、當(dāng)前該高壓電纜護(hù)層環(huán)流監(jiān)測設(shè)備工作過程：首先，使用交流電流互感器采集高壓電纜接地線三相的接地電流；然后，內(nèi)部的電路將電流互感器的電流信號進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化成電壓信號，最后由內(nèi)部單片機(jī)控制器計(jì)算電流值，判斷電纜接地是否出現(xiàn)故障，并將監(jiān)測結(jié)果通過遠(yuǎn)傳模塊進(jìn)行輸出上傳。

4、電流互感器原理是通過線圈與接地線進(jìn)行耦合后，互感器內(nèi)部線圈形成感應(yīng)電壓，設(shè)備內(nèi)部調(diào)理電路中的電流感應(yīng)電阻和互感線圈形成回路，采集電路采集電流感應(yīng)電阻兩端的電壓變化，即可推斷出接地電流值。

5、然而當(dāng)電流感應(yīng)電阻故障、傳輸線或接口不良等情況發(fā)生時(shí)，會導(dǎo)致互感器的輸出開路。此時(shí)，當(dāng)護(hù)套電流很大時(shí)，會導(dǎo)致互感器輸出電壓急劇上升，會達(dá)到幾百伏特甚至更高。如此高的電壓，一方面會出現(xiàn)高壓放電，對人員和設(shè)備造成傷害；另一方面會產(chǎn)生的電火花，如果附近有可燃?xì)怏w會引起爆炸。

6、為杜絕上述故障導(dǎo)致的事故發(fā)生，提出一種具有安全保護(hù)的高壓電纜護(hù)層環(huán)流監(jiān)測設(shè)備尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型目的是提供一種具有安全保護(hù)的高壓電纜護(hù)層環(huán)流監(jiān)測設(shè)備，以解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的高壓電纜護(hù)層環(huán)流設(shè)備監(jiān)測設(shè)備的互感器異常開路導(dǎo)致高壓打火的安全隱患問題。

2、本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種具有安全保護(hù)的高壓電纜護(hù)層環(huán)流監(jiān)測設(shè)備，包括：順次連接的電流測量及保護(hù)單元、模擬轉(zhuǎn)數(shù)字電路、單片機(jī)控制模塊、遠(yuǎn)傳模塊；

3、所述電流測量及保護(hù)單元，包括：電流互感器、保護(hù)電路、調(diào)理整流電路；

4、所述電流互感器設(shè)于高壓電纜外側(cè)，使高壓線纜穿過電流互感器，電流互感器的二次側(cè)接入保護(hù)電路，保護(hù)電路的輸出端與調(diào)理整流電路連接；

5、所述調(diào)理整流電路，包括：相互連接的調(diào)理電路和整流電路；

6、所述調(diào)理整流電路的整流電路與模擬轉(zhuǎn)數(shù)字電路連接，以將整流后的模擬信號值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號值；

7、所述模擬轉(zhuǎn)數(shù)字電路與單片機(jī)控制模塊連接，以將交流信號變成直流信號，并轉(zhuǎn)為電壓形式發(fā)送至單片機(jī)控制模塊；

8、所述遠(yuǎn)傳模塊與上位機(jī)連接，以將單片機(jī)控制模塊計(jì)算得到的電流結(jié)果上傳至上位機(jī)。

9、所述保護(hù)電路，包括：包含保險(xiǎn)絲f1、穩(wěn)壓二極管d1、穩(wěn)壓二極管d2、輸出接口j1；

10、所述電流互感器的二次側(cè)經(jīng)保險(xiǎn)絲f1與輸出接口j1連接，同時(shí)，輸出接口j1通過線纜與調(diào)理整流電路相連接，形成電流回路；

11、所述穩(wěn)壓二極管d1和穩(wěn)壓二極管d2并聯(lián)設(shè)于電流回路中，以增加穩(wěn)壓二極管的功率，同時(shí)結(jié)合保險(xiǎn)絲f1起到冗余保護(hù)功能。

12、所述調(diào)理電路，包括：調(diào)理輸入接口j3、感應(yīng)電阻rs、運(yùn)算放大器u2a及外圍電路、隔直通交電容c1；

13、所述保護(hù)電路的輸出接口j1與調(diào)理輸入接口j3連接；

14、所述調(diào)理輸入接口j3與感應(yīng)電阻rs相串聯(lián)，以將電流互感器產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過感應(yīng)電阻rs形成電壓；

15、所述感應(yīng)電阻rs輸出端經(jīng)電阻r1與運(yùn)算放大器u2a的第二輸入引腳連接；運(yùn)算放大器u2a的第一輸入引腳接地，運(yùn)算放大器u2a的電源引腳接入5v電壓，其輸出引腳經(jīng)隔直通交電容c1與整流電路連接，以濾除信號中的直流信號，輸出交流信號至整流電路；

16、所述運(yùn)算放大器u2a的第二輸入引腳與輸出引腳兩端并聯(lián)設(shè)有外圍電路；

17、所述外圍電路為并聯(lián)設(shè)置的電容c2和電阻r2。

18、所述整流電路，包括：整流支路、運(yùn)算放大器u1a、運(yùn)算放大器u3a、二極管d3、外部電路以及濾波電路；

19、二極管d3設(shè)有兩個(gè)，且兩個(gè)二極管相互反向設(shè)置，分別設(shè)于運(yùn)算放大器u1a的輸出引腳的兩條支路上；

20、隔直通交電容c1輸出的交流信號經(jīng)整流支路的電阻r5與運(yùn)算放大器u1a的第二輸入引腳連接，運(yùn)算放大器u1a的輸出引腳經(jīng)正向設(shè)置的二極管d3、整流支路的電阻r6、整流支路的電阻r3，輸入至運(yùn)算放大器u3a的輸入引腳，運(yùn)算放大器u3a的輸出引腳經(jīng)濾波電路與模擬轉(zhuǎn)數(shù)字電路連接；

21、所述外部電路并聯(lián)設(shè)于運(yùn)算放大器u3a的輸入引腳和輸出引腳兩端，以調(diào)整整流支路的放大電壓。

22、所述整流支路，包括：并聯(lián)設(shè)置的電阻r4、電阻r5、電阻r3和電阻r6；

23、所述電阻r5串聯(lián)設(shè)于運(yùn)算放大器u1a的輸入引腳上，且電阻r5的輸入端與調(diào)理電路的隔直通交電容c1連接；

24、兩個(gè)二極管d3之間并聯(lián)設(shè)有電阻r6

25、所述運(yùn)算放大器u1a的輸出引腳經(jīng)正向設(shè)置的二極管d3、整流支路的電阻r6、整流支路的電阻r3，輸入至運(yùn)算放大器u3a的輸入引腳；

26、所述電阻r4設(shè)于與電阻r6并聯(lián)設(shè)置，以防止經(jīng)調(diào)理電路輸出的交流信號直接輸入至運(yùn)算放大器u3a的輸入引腳。

27、所述電阻r5、電阻r3和電阻r6的阻值相同。

28、所述濾波電路，包括：電阻r9、電容c3以及穩(wěn)壓二極管d4；

29、所述電容c3串接于接地線上，接地線并聯(lián)設(shè)有穩(wěn)壓二極管d4；

30、經(jīng)整流后的信號從運(yùn)算放大器u3a的第一引腳輸出后，通過r9和c3組成的濾波電路，將信號變成直流信號，由模擬數(shù)字電流采集該直流信號。

31、所述電流測量及保護(hù)單元設(shè)有三個(gè)，分別接入高壓電纜的a、b、c三相的接地線，對應(yīng)每相的電流互感器與保護(hù)電路澆封在一起，通過線纜于調(diào)理整流電路連接。

32、所述遠(yuǎn)傳模塊為rs485電路。

33、本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：

34、1、本實(shí)用新型通過自主設(shè)計(jì)的保護(hù)電路、調(diào)理電路以及整流電路實(shí)現(xiàn)互感器具有安全保護(hù)措施，當(dāng)電纜接地瞬間過大時(shí)，不會對設(shè)備進(jìn)行損壞或出現(xiàn)打火花；當(dāng)設(shè)備線纜破損、內(nèi)部元器件出現(xiàn)故障、接口接觸不良時(shí)，內(nèi)部元器件不會因?yàn)楦唠妷涸斐蓳p壞，也不會打火花。

35、2、本實(shí)用新型整體上的技術(shù)方案能夠測量高壓電纜的護(hù)層接地電流，并進(jìn)行檢測電纜接地是否出現(xiàn)故障。

36、3、本實(shí)用新型采集的電流的結(jié)果會通過遠(yuǎn)傳模塊與其他設(shè)備進(jìn)行通訊，并可通過將報(bào)警信號進(jìn)行上傳。